1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护1人类生活离不开金属人类生活离不开金属2金属元素在地壳中的含量元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝（Al）7.73镁（Mg）2.00铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007钠（Na）2.74银（Ag）0.00001钾（K ）2.47金（Au）0.00000053赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿Fe2O3矿石矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。矿石。4 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2
2、CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O铝土矿Al2O35金属元素在自然界中的存在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）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；6自主学习1请同学们阅读教材第请同学们阅读教材第14151415页内容，完成页内容，完成下列问题：下列问题：1.1.地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如的海洋中，除少数很不活泼的金属如 等等有单质形式存在外，其余都以有单质形式存在外，其余都以 形式存形式存在。在。2. 2. 工业
3、上把能用来提炼金属的矿物叫工业上把能用来提炼金属的矿物叫 ，常见的铁矿石有常见的铁矿石有 、 、等、等，它们，它们的主要成分分别是的主要成分分别是_、_（填化学填化学式）。式）。 3.3.铝矿石有铝矿石有 其有效成其有效成分是分是_。 金、银金、银化合物化合物矿石矿石赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿FeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4铝土矿铝土矿AlAl2 2O O3 374、地壳中居前四位的元素含量由大到、地壳中居前四位的元素含量由大到小的排列顺序为：小的排列顺序为：_，地，地壳中含量最多的元素与含量最多的金属壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素所形成的化合物的化学式为元素所形成的
4、化合物的化学式为_，地壳中含量最多的元素与含量最多的金地壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素、空气中含量最多的元素所形成属元素、空气中含量最多的元素所形成的化合物的化学式为的化合物的化学式为_。O O、SiSi、AlAl、FeFeAlAl2 2O O3 3Al(NOAl(NO3 3) )3 38现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色的红色的Fe2O3变成黑色，同时产生变成黑色，同时产生的气体的气体使澄清的石使澄清的石灰水变浑浊灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉( (黑色黑色) )与二氧化碳与二氧化碳1.1.一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精
5、灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气【实验实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 )9实验注意事项实验注意事项 实验顺序：实验顺序：“气灯灯气气灯灯气” 先通入先通入CO的目的：的目的： 先撤酒精灯的原因：先撤酒精灯的原因：排尽管内空气，防止爆炸。排尽管内空气，防止爆炸。防止生成的铁重新被氧化。防止生成的铁重新被氧化。10原料：铁矿石、焦炭、石灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁：工业炼铁
6、：反应的化学方程式：反应的化学方程式：CO是是还原剂；还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂原理：原理： 焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。的铁还原出来。11设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C 2CO 高温高温C + O2 CO2 点燃点燃12炼铁用到的原料有炼铁用到的原料有_，原理是原理是_，炼，炼铁的铁的设备是设备是_。炼铁炉内发生反应的化。炼铁炉内发生反应的化学方程式有学方程式有_、_、_。铁矿石
7、、焦炭和石灰石铁矿石、焦炭和石灰石利用一氧化碳与氧化铁的反应利用一氧化碳与氧化铁的反应高炉高炉C+O2=CO2高温高温CO2+C=2CO高温高温3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温练习：练习：131.（随堂训练）下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。（随堂训练）下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的是_ 。（填。（填或或）加热加热 通一氧化碳通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 。 B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 ， B中观察到的现象是中观
8、察到的现象是_ 。 (4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 。铁架台铁架台试管试管Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温高温没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊AB14 在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产物一般都含有杂质有杂质, ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应考虑到杂质应考虑到杂质问题。问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比列比例例式式时时，一定要用纯
9、量。，一定要用纯量。含杂质的物质的化学方程式的计算：含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯度纯度m(不纯不纯) = m(纯纯) 纯度纯度15 例例1 1、1000t1000t含杂质含杂质20%20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？是多少？ 例例2 2、计算多少吨含铁质量分数为、计算多少吨含铁质量分数为96%96%的生铁中含铁的生铁中含铁560t560t？解解:氧化铁的质量氧化铁的质量=1000t (1-20%)=800t.答：略。答：略。解：生铁的质量解：生铁的质量= 560t 96%=583.3t.答：略。答：略。分析：分析：m(纯纯)
10、 = m(不纯不纯 )纯度纯度m(不纯不纯) = m(纯纯) 纯度纯度16有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算例: 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理论上可炼出含铁论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多的生铁的质量是多少少？17解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t设：理论上可炼出铁的质量为设：理论上可炼出铁的质量为XFe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56800 t X160 800t x=560t256 x高温高温=折合为含铁折合为含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t96%=583t答：答：1000t可炼出生铁
11、为可炼出生铁为583t。18练习：练习：要炼出含杂质要炼出含杂质3%3%的的生铁生铁20002000吨，需要含四氧吨，需要含四氧化三铁质量分数为化三铁质量分数为90%90%的的磁铁矿石多少？磁铁矿石多少？192022-6-120解：铁的质量解：铁的质量： 2000t(1-3%) =1940t设：可炼出四氧化三铁的质量为设：可炼出四氧化三铁的质量为XFe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高温高温 232 x x=2679t 168 1940t=折合为磁铁矿石的质量为折合为磁铁矿石的质量为2679t90%=2977t答：磁铁矿石的质量为答：磁铁矿石的质量为2977
12、t。21。2223 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸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、棉花和干迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。锈蚀的条件。24一、在试管一、在试管1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没，使铁钉的一半浸没在水中在水中二二、在试管、在试管2中注入中注入冷却的沸水，使其侵没铁钉，上面冷却的沸水，使其侵没铁钉，上面加上植物油并加上植物油并塞紧橡皮塞塞紧橡皮塞三三、在试管、在试管3中加入少量中加入少量干燥剂干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙）再放一团干
13、棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞25 一周后一周后铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空气中干燥空气中26。（缓慢氧（缓慢氧化，放热）化，放热）27在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一
14、系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，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。继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。 28氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝
15、氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触29金属防腐蚀的方法：（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水30怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油在面盆、杯子、在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的其他起保护作用的其他金属。金属。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜31讨论讨论32讨论讨论33讨论讨论3435讨论讨论3637382022-6-139
