初中化学第八章第3节-金属资源的利用和保护

3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生 锈的原理吗？
2、铁制品的防护措施 防止铁生锈的原理：
就是破坏铁生锈的条件 ②隔绝水
①隔绝空气
讨论：在实际生活和生产中如何防止铁制品 生锈呢？
镀铜
在 车 船 的 表 面 喷 油 漆
在机械表面涂防锈油
此外，还可以在钢 铁表面镀上一层能 起保护作用的其他 金属。 在面盆、杯子、 等表面烧制搪瓷 如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬
列比例时，一定要用纯量。
不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：
m(纯) = m(不纯 )×纯度 m(不纯) = m(纯) ÷
纯度
例题1：5.8g某铁样品与足量的稀硫酸反应（杂质为 碳，不与酸反应）产生氢气的质量为0.2g，则此铁样 品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁 ?
解：设此样品中铁的质量为x
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t×80%＝800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。
高温 Fe2O3+3CO === 2Fe 160 112 800t X + 3CO2
160
800t
=
112 X
X＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为560t÷ 96%＝583t
或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。
(4)此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：
用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃
二、金属资源的保护
资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消 耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图 所示。
二、金属资源的保护
资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而 报废的金属设备和材料相当于年产量的20% ~ 40%。
CO2＋Ca(OH) 2
（防止CO不纯加热爆炸） （防止生成物被O2氧化）
点燃或用气球收集，防止CO污染空气．
一、铁的冶炼
2、工业炼铁
(1).设备： 高炉 赤铁矿(Fe2O3) (2).原料： 磁铁矿(Fe3O4)
铁矿石、焦炭、石灰石
(3).焦炭作用：
提供热量和还原剂一氧化碳．
(4).石灰石作用：
防止铁制品生锈的具体方法为：
◆ 保持铁制品表面干燥和洁净 ◆在铁制品表面涂一层保护膜如：
–刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）
–电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡） –通过化学反应使表面形成一层致密的氧化物薄 膜如：锯条上的烤蓝。 ◆制成合金，如不锈钢。
讨论：
自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采
防止自行车生锈
3.某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上， 第二天早晨发现菜刀生锈了． 试问：（1）菜刀上是否发生了化学反应？ （2）菜刀为什么会生锈？ （3）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？ 答： （1）菜刀生锈，生成了与铁不同的物质，即生成了新物质 ，发生了化学反应． （2）用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又与空气中 的氧气接触，满足了铁锈蚀的条件，所以生锈． （3）为防止菜刀生锈，可将菜刀洗净擦干，放在干燥处即 可，或再涂上一层食用油，起到隔绝空气的作用．
⑴.防止金属腐蚀
⑵.回收利用废旧金属
⑶.合理的开采矿物
⑷.寻找金属的代用品
1.如右图所示，在一盛有水的试管中放 入一根洁净的铁钉,请问：在a、b、c三 处，哪一处最容易生锈?
2.回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？
沙漠地区气侯干燥
（2）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净 后才能用带有油的布擦？
Fe＋H2SO4= FeSO4＋H2↑
56 x 56 x 0.2g×56 2 5.6g 5.8g 2 0.2g
2 0.2g
x=
= 5.6g
×100% = 96.55% ∴是生铁
Fe%=
C%=1-96.55%=3.45%
答：此铁样中铁的质量分数为96.55%，是生铁．
例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石， 理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？
一、铁的冶炼
1、实验室一氧化碳还原氧化铁实验
用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )
证明产物中有铁粉的方法是：
红色粉末变成黑色， 现象：
澄清石灰水变浑浊，
尾气火焰呈蓝色。
点燃
Fe2O3＋3CO
高温
2Fe＋3CO2
2CO＋O2 CaCO3↓ ＋H2O
2CO2
步骤：开始先通CO，再高温加热
结束先停加热，再停通CO 尾气处理：
取了什么防锈措施？
刷油漆 镀铬 涂油
讨论
对于金属资源除了采取防止金属腐蚀 的措施外，还可以通过什么途径来使 金属资源得到保护呢？ 废品收购站为什么要收购废铁、 废铜、和易拉罐等金属？
你知道吗？
据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮 料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能 源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿 石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气 的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁和 90%以上的金得到了回收利用。 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染 。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意 丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁 人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金 属资源，而且还可以减少对环境的污染。
铁锈不能保护里层的铁。铁锈是一种疏松多孔的物质， 具有吸水性，它能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙，不 断向里层渗透，继续与铁反应，直至铁被完全锈蚀，所以铁 锈反而能加速里层的铁生锈。
想一想
阅读教材P19页，回答下列问题： 1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要 加入植物油？ 是为了防止蒸馏水中溶有氧气。 2、若金属表面有锈，可以除锈的方法有哪些？ 物理方法：刀刮、砂纸打磨 化学方法：酸洗
二、金属资源的保护
1.铁制品锈蚀条件的探究
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸 迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干 燥剂氯化钙等。试设计实验证明铁制品 锈蚀的条件。
Ⅰ 实验过程：
Ⅱ
Ⅲ
（1）将三根无锈的铁钉分别放入三支试管中。在第一支 试管中加入蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中。 (2)在第二支试管中注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使 其浸没铁钉，再倒入适量的植物油。 （3）在第三支试管中放入一团棉花，棉花上放些干燥剂 氯化钙并塞紧橡皮塞。
试管Ⅲ
不生锈
铁只与氧气接触
1.铁生锈条件的探究
铁制品锈蚀的条件： 铁同时与氧气（或空气）接触、 与水接触。
铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气 等发生化学反应的过程。(缓慢氧化） 注：铁锈的成分复杂，主要成分是Fe2O3·XH2O。
铁锈是一种疏松多孔的物质。 【问题】铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的 作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？
二、金属资源的保护
2、金属资源保护
（1）防止金属腐蚀 （2）回收和利用废旧金属
讨论
废弃金属的回收有什么意义？
可节约金属资源 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废
弃金属并再利用可节约能源
降低金属制品的生产成本，可方便人们
得到物美价廉的金属制品
可减少金属对环境的污染
2.金属资源保护的有效途径:
一周后
一半在水中
全浸在水中
干燥空气中
第一支试管中： 铁钉在水面以上部分生成了一层
红褐色的铁锈，且铁钉位于水面和空气交界面的部
分铁锈较多。
第二、三支试管中铁钉没有生锈。
1.铁生锈条件的探究
现象 分析 结论
铁钉在水面以上部分生
成了一层红褐色的铁锈
试管Ⅰ
试管Ⅱ

在水、 铁既与水接触， ，且铁钉位于水面和空 氧气同 又与氧气接触 气交界面的部分铁锈较 时存在 多。 的环境 中铁能 铁只与水接触 生锈。 不生锈
元素名称 铝 铁 钙 钠 钾 质量分数% 7.73 4.75 3.45 2. 74 2.47 元素名称 镁 锌 铜 银 金 质量分数% 2.00 0.008 0.007 0.00001 0.0000005
人类每年向大自然提取数以亿吨计的金属 用于工农业生产和其他领域,其中提取量最大 的是铁。
为纪念1996年中国钢产量 突破1亿吨而发行的邮票
2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。
①
②
试管 （1）写出图中标有序号的仪器名称① 铁架台 ，② 。 Ⅱ (2)实验过程中，先要进行的是______________ 。（填Ⅰ或Ⅱ） 高温 Ⅰ．加热 Ⅱ．通一氧化碳 Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2 (3)A中反应的化学方程式是
B中反应的化学方程式是 Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O 澄清的石灰水变浑浊 B中观察到的现象是_______________ 。 (4)该装置的不足之处是 没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）
第八单元 金属和金属材料
第一节 金属材料
第二节 金属的化学性质 第三节 金属资源的利用和保护
金属的存在形式：
单质( 少数，如金和银)
化合物( 大多数，如各种铁矿石)
除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在 外,其余都以化合物形式存在。
图8-16 自然界以单质形式存在的金
图8-17 自然界以单质形式存在的银
⑵钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。 右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方 高温; 2Fe + 3CO 3CO+ Fe2O3 ==== 程式 2 能证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡) 。 ⑶在组装仪器时，把玻璃管插入 橡胶管的操作方法是： 导管一端用水润湿后旋转插入 。
3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大 规模开发、利用的大致年限。
约600年前 约6000年前 约200年 前 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 约2500年前
⑴选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是______ ② ; 目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是 ①④ 。 ①铝的密度小 ②铝很活泼 ③地壳中铝的含量高 ④铝的表面易生成致密的保护膜
高温 Fe2O3+3CO===2Fe 160 112 + 3CO2
800t
160 800t
96%X
2×56 x·96%
(杂化为纯)
x=
2×56× 1000t×80％ 160×96%
= 583.3 t
练习：
1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算： ⑴该3000t生铁中含纯铁多少吨？ ⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结 果保留整数）
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿(Fe2O3· nH2O )
黄铁矿(FeS2 )
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
辉铜矿（主要成分是Cu2S）
其它矿石
金红石(TiO2)
闪锌矿
金属元素在地壳中含量： 地壳中含量最多的金属是Al！
将铁矿石中的SiO2变成炉渣除去．
Fe2O3＋3CO
高温
2Fe＋3CO2
C+CO2 C+O2
高温 点燃
2CO CO2
(5).原理：
在高温条件下，利用还原剂CO把 铁从铁矿石中还原出来．
Fe2O3＋3CO
高温
2Fe＋3CO2
一、铁的冶炼
3.含杂质的物质的化学方程式的计算：
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质 ,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。
解：⑴生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t. ⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。 Fe2O3 + 3CO=== 2Fe + 3CO2 160 112 X·85% 2850t 160 X·85% 112 = 2850t X≈4790t
高温
答：⑴该3000 t生铁中含纯铁2850t。 ⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。