第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)第一課時(shí)

4.知道廢舊金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的重要性。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

2.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。

3.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。

2.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。重點(diǎn)：圖8-15自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-16自然界以單質(zhì)形式存在的銀

除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(zhì)(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-17常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）把菱鐵礦放入足量的稀鹽酸中，有氣泡產(chǎn)生，該氣體是：

。反應(yīng)的方程式為：FeCO3+2HCl=FeCl2+H2O+CO2↑

圖8-17常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：一、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-18我國古代煉鐵圖圖8-20上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-19為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應(yīng)式尾氣處理紅色粉末變成灰黑色，澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或②用氣球收集尾氣【圖8-20】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)石灰水Fe2O3

COABFe注意：酒精燈B的作用：處理尾氣，防止CO污染大氣。6、熄滅點(diǎn)燃尾氣的酒精燈步驟：1、通CO；2、點(diǎn)燃處理尾氣的酒精燈；3、點(diǎn)燃加熱Fe2O3的酒精燈；4、停止加熱Fe2O3；5、停止通CO；現(xiàn)象：紅棕色的物質(zhì)變?yōu)楹谏?；澄清的石灰水變渾濁。?shí)驗(yàn)透視：1.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先通CO，后加熱的目的是

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先停止加熱，后停止通CO的目的是3.硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象是____________________。4.石灰水有何變化______________________。5.這個(gè)反應(yīng)______(填“是”或“不是”)置換反應(yīng)。不是紅色固體變成黑色固體澄清的石灰水變渾濁

排除裝置內(nèi)的空氣，防止混合后加熱時(shí)發(fā)生爆炸。防止生成的鐵在高溫時(shí)被氧化,同時(shí)還可防止石灰水倒吸。。一氧化碳還原氧化鐵相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是:防止一氧化碳污染空氣2CO+O22CO2點(diǎn)燃一氧化碳還原氧化鐵優(yōu)點(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底;氫氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸困難，成本更高。想一想

焦炭和氫氣也可以用來還原鐵，但為什么選一氧化碳這種物質(zhì)來煉鐵呢？一．鐵的冶煉⑵.原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)⑷.焦炭作用：提供熱量和還原劑一氧化碳．C+O2CO2點(diǎn)燃C+CO22CO高溫石灰石作用：將鐵礦石中的SiO2變成爐渣除去．⑴.原理：高爐⑶.設(shè)備：

在高溫條件下，利用還原劑CO把鐵從鐵礦石中還原出來．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

高溫Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵：反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑴原理：在高溫條件下CO作還原劑，把鐵礦石中的鐵還原出來。

在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時(shí)，一定要用純量。3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%＝800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為X。160112800tX160800t=112X＝560t折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%＝583t

(純化雜)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。X=112×800t160×÷方程式解：設(shè)此樣品中鐵的質(zhì)量為x562x0.2g562x0.2gx=0.2g×562=5.6g答：此鐵樣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.55%，是生鐵．Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑Fe%=5.6g5.8g×100%=96.55%C%=1-96.55%=3.45%∴是生鐵例題2：5.8g某鐵樣品與足量的稀硫酸反應(yīng)(雜質(zhì)為碳,不與酸反應(yīng))產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為0.2g,則此鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？此鐵樣是鋼還是生鐵?1.下圖是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱①

，②

。

(2)實(shí)驗(yàn)過程中，先要進(jìn)行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳

(3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是

，

B中觀察到的現(xiàn)象是_______________

。

(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺(tái)試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②3.右下圖是金屬活動(dòng)性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前

⑴選擇編號(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是

；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是

。①鋁的密度?、阡X很活潑③地殼中鋁的含量高④鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜②①④

⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個(gè)重要標(biāo)志。右圖是實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學(xué)方程式

；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

。用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫

⑶在組裝儀器時(shí)，把玻璃管插入橡膠管的操作方法

是

。此裝置有不完善的地方，請(qǐng)說出其中一種改進(jìn)方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點(diǎn)燃。導(dǎo)管一端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)插入第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)第二課時(shí)二、金屬資源的保護(hù)資料一：根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量和目前消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開采的年限如下圖所示。部分金屬資源即將枯竭！原因一：每年大量開采(數(shù)以億噸計(jì))保護(hù)金屬資源的原因：原因二：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%。思考1.金屬資源短缺對(duì)人類社會(huì)發(fā)展意味著什么？2.金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？3.如何保護(hù)金屬資源？所以保護(hù)金屬資源是當(dāng)今緊要的一件事！保護(hù)金屬資源的原因：鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕

為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。1.金屬的腐蝕和防護(hù)人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一！如何防銹？鐵的生銹過程哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?植物油abc請(qǐng)思考：用橡皮塞塞緊管口——a.在干燥空氣中b.浸沒在水中c.半截浸沒在水中鐵的生銹過程不生銹(有水無O2)

不生銹(有O2無水)在水與空氣的交界面最易生銹————植物油abc用橡皮塞塞緊管口(有水和Ｏ2)鐵在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！

鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·xH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)。鐵銹

鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。(緩慢氧化)氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Fe2O3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實(shí)使鋁“自我保護(hù)”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鐵銹的成份很復(fù)雜,主要為氧化鐵（Fe2O3）(鐵銹很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，如不及時(shí)除去，會(huì)加快鐵制品的生銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的Al2O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護(hù)里層的鋁不再與氧氣反應(yīng)，所以鋁耐腐蝕。)鐵生銹的條件：⑴要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(Fe、H2O、O2)；鐵制品銹蝕的條件:⑵反應(yīng)物要能相互接觸；⑶生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)起阻礙作用。(緩慢氧化)防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可)：P201.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。

2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上耐腐蝕的金屬、烤藍(lán)（即表面生成致密的氧化膜保護(hù)層），使鐵制品與空氣隔絕。

3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在鋼中加入一點(diǎn)鎳和鉻而制成的合金。討論⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平時(shí)要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？討論：⑶鋼圈：思考：根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？

推理依據(jù)是按銅綠的化學(xué)式可知：銅綠含C、H、O、Cu四種元素，若無空氣中的O2、H2O、CO2等對(duì)銅發(fā)生作用則銅綠中不可能含O、C、H等元素。在潮濕的空氣中銅與氧氣、水、二氧化碳等作用生成了銅綠。用白醋浸泡可除去銅銹。

圖8-25據(jù)估計(jì)一些礦物可供開采的年限2.金屬資源保護(hù)⑴為什么要保護(hù)金屬資源？礦物的儲(chǔ)量是有限的，而且不能再生。2.金屬資源保護(hù)的有效途徑:[閱讀18頁~19頁]⑴.防止金屬腐蝕⑵.回收利用廢舊金屬⑶.合理的開采礦物⑷.尋找金屬的代用品圖8-26金屬的回收利用回收一個(gè)鋁制的易拉罐比制造一個(gè)新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。小結(jié)鐵生銹的主要條件是與氧氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：

保持鐵制品表面干燥和潔凈

在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、“烤藍(lán)”等

制成合金鋼

保護(hù)金屬資源的有效途徑是：

防止金屬腐蝕

回收利用廢舊金屬

合理有效的開采礦物

尋找金屬的代用品

物盡其用反饋練習(xí)1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）

A.在潮濕、致密的土壤中

B.在干燥、致密的土壤中

C.在潮濕、疏松的土壤中

D.在干燥、疏松的土壤中2.某運(yùn)輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(

)CBA.水面上的船頭部分B.水面附近的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品經(jīng)常會(huì)被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作保護(hù)層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤

B.③⑤⑥

C.①③⑦

D.②⑥⑦

B4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時(shí)入放A、B、C三支試管中進(jìn)行研究。

⑴請(qǐng)你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：編號(hào)操作方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁探究鐵在干燥空氣中的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時(shí)的生銹情況加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子

探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時(shí)的生銹情況小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中

⑵一周后，編號(hào)為________的試管中的鐵釘最易生銹。

⑶用相同材料制作，經(jīng)過相同時(shí)間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空氣（氧氣）時(shí)鐵在有空氣和水時(shí)用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外興趣小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀