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第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
学习目标
1.通过图片展示，了解自然界中金属的分布情况，知道一些常见的金属矿石
2.通过工业炼铁的原理，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法
3.通过学习实际生产中用铁矿石原料计算所得生成物的质量的学习，会根据化学方程式对含有杂质的物质进行有关计算
4.通过对铁钉锈蚀条件的探究，能理解导致铁钉锈蚀的原因和条件，能说出防止金属锈蚀的措施和方法
5.通过讨论分析，能理解废旧金属对环境的污染，能认识回收利用废旧金属对环境及金属资源保护的重要性，树立保护金属资源的意识
人类生活离不开金属
【导入】
社会的进步与发展也需要大量的金属
金属有广泛的用途，我们可以从自然界中直接获取金属单质吗？
思考
【导入】
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余大多数都以化合物形式存在(如各种铁矿石) 。
自然界以单质形式存在的金
自然界以单质形式存在的银
活动1 了解金属资源在自然界的存在
任务一 金属矿物
常见的金属矿石
磁铁矿
主要成分（Fe3O4）
赤铁矿
主要成分（Fe2O3）
铝土矿
主要成分（Al2O3）
矿石：能用来提炼金属的矿物。
金红石
主要成分（TiO2）
软锰矿
主要成分（MnO2）
赤铜矿
主要成分（Cu2O）
常见的金属矿石
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿石中提取大量的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的金属是铁。
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
活动2 了解炼铁的原理
任务二 铁的冶炼
（1）不断鼓入空气的目的是什么？
（2）写出炼铁炉中生成铁的化学方程式。
思考
宝钢炼铁高炉
铁矿石
矿石如何变成金属？
铁
？
工业炼铁
观看工业炼铁的视频，思考以下问题：
工业炼铁的原料、设备和产品分别是什么？
2. 各原料分别起什么作用？
3. 主要反应有哪些？
产物：
生铁（是混合物，主要含铁）
原理：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
原料：
铁矿石（磁铁矿或赤铁矿）：提供铁元素
焦炭：提供还原剂(CO)，提供能量(高温)
空气：提供反应所需氧气
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
设备：
高炉
炼铁高炉及炉内化学
反应过程示意图
高炉内发生的有关化学反应：
1.以赤铁矿为原料，主要反应为：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
2.焦炭的作用：
高温
①提供热量： C + O2 CO2
高温
②提供还原剂：C + CO2 2CO
3.石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去：
高温
CaCO3 CaO + CO2↑
高温
CaO + SiO2 CaSiO3（炉渣）
例题：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨？
分析：代入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量：
赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁
方法1：根据化学式：
1 000t × 80% × 70% ÷ 96% = 583 t （铁元素质量守恒）
方法2：根据化学方程式计算：
【过渡】 在实际生产时,炼铁所用的原料或所得的产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。
【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%的生铁的质量是多少 (计算结果保留一位小数)
活动3 含杂质物质的计算
解法1：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。
设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
160 112
800t x
160
112
=
800t
x
x＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为 560t ÷ 96%＝583.3t（纯化杂 ）
答：理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583.3t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
答： 理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583.3t。
解法2：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。
设800t氧化铁理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。
160 112
800t x× 96%
160
112
=
800t
x× 96%
x＝583.3t
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系
1.纯度 = = 1 - 杂质的质量分数
2.纯物质的质量 = 含杂质的物质的质量 × 纯度（纯物质的质量分数）
4.杂质的质量 = 含杂质的物质的质量 ×（1 - 纯度）
3.含杂质的物质的质量 =
含杂质物质的化学反应计算的一般步骤
1.将含有杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
2.将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
3.将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。
计算时一般假定杂质不发生反应，因此只能将纯净物的质量代入化学方程式进行计算
（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？
（2）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）
某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：
解：（1）生铁中含纯铁的质量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。
【变式训练】
解得 x ≈ 4790t
解：（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
160 112
x×85% 2850t
160
x×85%
=
112
2850t
答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850t。
（2）该炼钢厂每天需含 Fe2O3 质量分数为 85% 的赤铁矿石4790 t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
【探究实验】铁制品锈蚀的条件
取洁净无锈的铁钉、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，分别在不同条件下进行实验。
活动4 探究铁生锈的条件
任务三 金属资源的保护
编号 ① ② ③
条件 铁钉与O2、H2O接 。 　 。 　
实验图示
生锈程度 　　　 　　　 　　　
不生锈
不生锈
生锈
对比 分析 对比实验①③,说明铁生锈一定与　　　　有关;
对比实验①②,说明铁生锈一定与　　　　有关
结论 分析对比实验①②③可知,铁生锈的条件是： 　　　　　　　　
O2
H2O
Fe与O2、 H2O同时接触
铁钉与O2接触
铁钉与H2O接触
1.实验中为什么要使用经煮沸迅速冷却的蒸馏水
目的是除去水中溶解的氧气。
2.在水面上覆盖一层植物油的目的是什么
为了隔绝氧气，防止氧气溶解在水中。
实验结论
铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触，即铁生锈是铁与水、氧气共同作用的结果。
铁锈的颜色：红棕色
铁锈的主要成分：Fe2O3·xH2O
铁锈很疏松多不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
金属生锈的条件：（1）要有能够与金属发生反应的物质。 （2）反应物要能相互接触。 （3）生成物不会对反应起阻碍作用。
活动5 了解铁生锈的应用
②利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁 粉双吸剂，即食品中的防腐剂和干燥剂。
①利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴；
铁生锈原理的应用
只要破坏其中一个条件，铁就不能生锈
破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或水。
防止铁制品锈蚀的原理：
活动6 探究防止铁制品的锈蚀原理和方法
隔绝空气（或氧气）
隔绝水
钢铁制品的防锈
干
膜
改
镀
烤
保持铁制品表面洁净和干燥
在钢铁表面覆盖保护层
在钢铁表面镀一层其他金属
用化学方法使表面形成致密的氧化膜
加入其他金属，改变其组成
防锈
五字诀
防止铁生锈的原理
膜
改
烤
镀铬
涂油
刷漆
平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！
为防止自行车支架、链条、钢圈等生锈,你分别采取了哪些方法
对于金属资源，除了采取防止金属锈蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？
金属的回收利用。
为什么要保护金属资源呢？
1.金属资源的储量有限，而且不能再生；
2.废旧金属的随意丢弃不仅造成资源的浪费，还会造成环境污染。
活动7 保护金属资源
任务三 金属资源的保护
思考
（1）防止金属腐蚀。
（2）回收利用废旧金属。
保护金属资源的有效途径
（4）寻找金属的代用品。
（3）有计划、合理地开采金属矿物。
回收废旧金属有什么意义？
可节约金属资源。
可节约能源。
降低金属使用成本。
可减少重金属对水体和土壤的污染。
1. 什么是稀土资源，稀土资源可再生吗？
储量较少的一类金属的统称，有“工业维生素”之称。
不可再生资源。
3. 观看视频，了解稀土资源的用途。
2. 讨论如何合理利用和保护我国的稀土资源。
稀土
制定并实施了稀土行业发展规划
对稀土出口实行配额管理
课堂小结
任务四 巩固提高
活动8 完成课堂作业
1.下列有关金属的说法，正确的是(　　)
A．多数金属以单质的形式存在
B．在地壳中含量最高的金属元素是铁
C．常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿
D．人类每年从自然界提取量最大的金属是铝
　C　
2.下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是(　　)
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳和供热；
②高炉炼铁原料只有铁矿石、焦炭和石灰石；
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理：
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2。
A. ①② B. ②③ C. ①②③ D. ①③
　D　
3.探究铁生锈的条件，有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件（蒸馏水经煮沸并迅速冷却），对应关系正确的是（　　）
A．甲和乙：水
B．乙和丙：空气
C．甲和丙：空气
D．甲和丁：水
　D　
4.下列对金属的防护措施不合理的是（　　）
A．齿轮表面涂油
B．制成合金
C．将铁制品放在潮湿的空气中
D．车圈镀铬
C
5.防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其他三种方法原理不同的是（　　）
A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金
D
6.下列做法不能有效保护金属资源的是（　　）
A．防止金属腐蚀 B．寻找金属的代用品
C．回收利用废旧金属 D．肆意开采金属矿物
D
7.铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是（　　）
A.炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁
B.将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是很纯的铁
C．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用
D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理
C
8.黄铜(锌和铜的合金)在古代应用非常广泛，古人用炉甘石(ZnCO3)，赤铜(Cu2O)和木炭制备黄铜，其中—种流程如下：

(1)黄铜和纯铜相比较，硬度更大的是_________。
黄铜
(2)反应Ⅱ中赤铜与木炭反应生成铜和二氧化碳，请写出此反应的化学方程式________________________________。
(3)黄铜与黄金外观上非常相似，请用一种方法对两者进行区分____________________________________________________________________________________________________。
取少量两者置于试管中，向试管中加入适量稀盐酸，有气泡生成的是黄铜，无明显现象的是黄金
谢 谢 观 看

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