第八单元_课题3金属资源的利用和保护

点燃
2Fe + 3CO2
CaCO3 ↓+ H2O 2CO2
2CO + O2
5、实验步骤： ①检查装置气密性 ②将适量氧化铁装入试管并固定装置 ③点燃右边酒精灯 ④通入一氧化碳气体 ⑤点燃酒精喷灯给氧化铁加热 ⑥待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 ⑦待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒 精灯 6、注意事项： ① 实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时 CO与空气混合发生爆炸； ② 实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却， 防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止 石灰水倒吸。
我会做
1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？ （1）在干燥的空气中 （ (2)(3) ） （2）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中 （4）浸没有植物油中 2、下列做法能防止铁制品生锈的是 （ C、D ） A、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆 D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
世界跨径最大的斜拉桥———苏通大桥
苏通大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米， 列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的 长度580米,列世界第一。
人类生活离不开金属
军事与科技也需要大量的金属
金属有广泛的用途，对于人类社会 起着不可替代的作用!
一.金属元素在自然界中的存在
金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的 金属（如金、银等）有单质形式存在；
– 保持铁制品表面干燥和洁净
1.防止金属的腐蚀 2.回收利用废旧金属
3.合理有效开采矿物 4.寻找金属的代用品
（三）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。
铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀
铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈
铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界面处生锈 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈
结论:
1.铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作 用。（缓慢氧化,放热）
2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率
其余大多数以化
合物的形式存在。
金属化合物在自然界 中以矿物的形式存 在。
含有矿物的岩石 称为矿石。铁矿 石等都是常见的矿 石。
元素 名称 铝 铁 钙
质量 分数/％ 7.73 4.75 3.45
元素 名称 镁 锌 铜
质量分数/％ 2.00 0.008 0.007
钠 钾
2.74 2.47
银 金
0.00001 0.0000005
用不锈钢制造的器具
金属防腐蚀的方法：
（1)隔绝空气或氧气；(2)隔绝水；（3）改 变金属结构。 • 改变金属的内部结构
– 制成合金，如不锈钢
• 形成保护层
– 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致密的氧化物薄膜等
• 改善腐蚀环境等等
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
主要 高炉 设备 产品 生铁
的碳元素 转炉、平炉、电炉 钢
有关炼铁的计算
例题：用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以 炼出含铁96％的生铁多少 t ?
解：设理论上可以炼出含铁96的生铁的质量为x Fe2O3 ------------------2 Fe 160 1000t×80％ ∵ 160 1000t×80％ 2×56 x·96% 2×56 x·96%
我会做
3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量 大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提 到议事日程上来。其首要原因是 ( C ) A 回收利用电池外壳的金属材料 B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水 源的污染 C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀 D 回收利用电池中的石墨电极
我会做
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
寻找金属的代用品
写出用磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿炼铁的化学方 程式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需 要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少 吨？ 生铁—铁—氧化铁—赤铁矿石
赤铁矿石: 3200t×（1-2%）÷70%÷80%=4571.5t
据有关资料报导，现在全世界每年被腐 蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的 20%——40% 钢铁的最大的弱点就是容易生绣 三.金属资源保护 （一）金属的腐蚀和防护
炼铁时各物质的作用：
石灰石：把杂质转化为炉渣
焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的 CO2还原为具有还原性的CO，因此在 炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO， 优点是气体还原剂具有流动性，能与 矿石充分接触，使反应更彻底。
炼钢和炼铁的比较
生铁冶炼 炼钢
原料
原理
铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢
在高温下，用一氧化碳从铁的 用氧气或铁的氧化 氧化物中将铁还原出来。 物除去生铁中多余 高温
图5—2 地壳中金属的百分含量
常见几种金属矿物的成分
赤铁矿
Fe2O3
黄铁矿FeS2
菱铁矿FeCO3
铝 士 矿 黄铜矿 辉铜矿
磁铁矿（主要成分Fe3O4）
赤铜矿 Cu2O
孔雀石 Cu2(OH)2CO3
罕见的铜矿石
毛赤铜矿(Cu2O )
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、 钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等 储量在世界观上也占有重要志地位。 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源， 人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业 生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。
二.铁的冶炼
上海宝山钢铁公司炼铁高炉
为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票
1、一氧化碳还原氧化铁
（一）实验室炼铁
3、现象：红
色粉末变成黑色； 澄清的石灰水变 浑浊；点燃尾气 有蓝色火焰。
4、用酒精灯点燃尾 气的作用是 防止一氧化碳污染空气
2、相关的化学方程式：
高温
Fe2O3 + 3CO CO2 + Ca(OH)2
4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料 瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利 用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收利用与保护金 ①②③④⑤⑥⑨ 属资源的相关联的是＿＿＿＿＿＿。 ②④⑤⑥ （2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建 议: 防止金属腐蚀 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
高温 2Fe+3CO
2
4、产品：生铁（铁的合金、混合物）
工业上炼铁装置
高炉是个竖直的圆筒形炉子，
炉壳用钢板制成，内部用耐
火砖作衬里。炼铁的主要原 料是铁矿石、焦炭、石灰石 和空气。
高温下，用还原剂（主 要是一氧化碳）从铁矿 石里把铁还原出来
高炉炼铁图：
焦炭
铁矿石
石灰石
热空气 生铁 出口
炉 渣 出 口
与空气（氧气）接触
与水接触
氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈 氧化铝
(Ｆe2Ｏ3) 结构特点
疏松多孔 完全锈蚀
(Al2O3)
致密结实 使铝“自我保护”
若不除去结果
铁生锈的条件：
1、与氧气（或空气）接触 2、与水接触 其它影响因素：温度、酸、盐溶液等
思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分 析铜生锈的条件又是什么？
（二）工业炼铁
1、原料：
石灰石、铁矿石 焦炭、空气 2、原理：
含铁量 赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 磁铁矿 Fe3O4 黄铁矿 FeS2
70% 48.27% 72.41%
46.67%
在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁 从铁矿石中还原出来 化学方程式： Fe2O3+3CO 3、设备：高炉
• 与氧气、水和二氧化碳接触。
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、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？ 不能，因为铁锈是疏松的。 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？
金属锈蚀给人类 带来了巨大的损 失。
铁轨的锈蚀 铁钉的生锈
为了减少损失， 需要探究金属锈 蚀的原因、防护 的方法和废金属 的回收利用
各种铁制品的锈蚀
实验：探究铁生锈的条件
稀H2SO4中 食盐水中 一半在水中 全浸在水中 干燥空气中
一周后
稀H2SO4中 食盐水中 一半在水中 全浸在水中 干燥空气中
3. 加快铁生锈速率的情况
离子化合物的存在 (氯化钠) 酸性污染物的存在 (酸雨) 高溫 (加快化学反应速度) 经刮擦或凹凸扭曲 表面(增加接触面) 较不活泼金属接触 （置换反应)
加快生锈 速度
4. 怎样防止铁生锈
氧气
生锈
水
(1)加上油漆、塑胶层或油脂
铁
油漆
氧气和水不能与铁接 触，所以铁不会生锈
3.铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁 Fe2O3,红棕色.
在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等 物质相互作用，发生一系列复杂的化学变 化，使铁转化为铁的化合物的过程。 因此，铁与空气接触，又有水分时，最易 生锈！
铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O它 是一种疏松多孔的物质
铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它 的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被 完全锈蚀。