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课题3 金属资源的利用和保护
第八单元 金属和金属材料
化学
第一课
化学
新课导入
金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在？为什么？
化学
问题一 自然界的金属资源，分别以什么形式存在？
化学
一、金属的存在
任务1：观察下列图片，说出常见金属的存在形式，并思考
金属的存在形式与什么有关？
自然单质金
自然单质银
(与金属活动性有关)
黄铜矿
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物(金属矿石)形式存在。
（主要成分CuFeS2）
化学
一、金属的存在
菱铁矿
主要成FeCO3
硫铁矿
主要成分FeS2
辉铜矿
主要成Cu2S
常见的其他矿物
化学
问题二 生活中使用最广泛的金属是铁，
如何用铁矿石炼铁？
Fe2O3
还原反应
失去氧元素
能还原铁的氧化物的物质：CO C
Fe3O4
化学
二、铁的冶炼
我国古代炼铁图
宝钢炼铁高炉
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
化学
二、铁的冶炼
工业炼铁
化学
二、铁的冶炼
1.原料：
（1）铁矿石：
（2）焦 炭：
（3）石灰石：
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
CO2+C 2CO
高温
C+O2 CO2
高温
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
思考：依据炉内反应示意图，分析各原料的作用？
提供铁元素
将矿石中的SiO2转化为炉渣
①燃烧提供热量
②生成CO
2.原理：
利用焦炭产生的CO还原铁矿石里的铁。
高温
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
化学
3.设备：
高炉
4.产品：
生铁
含有2%~4.3%的碳铁合金
硬而脆，不利于加工
可经过吹氧冶炼等工序生产钢，含碳量降至0.03%~2%的铁合金
（混合物）
二、铁的冶炼
化学
联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下：
请回答下列问题：
（1）写出设备A的名称： 。
高炉
（2）写出以磁铁矿（主要成分：Fe3O4）为原料在高温下与CO反应
制取铁的化学方程式
4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2
高温
学以致用
化学
学以致用
联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下：
（3）炼铁时焦炭的作用是：
①产生热量（或“提高炉温”）； ② 。
（4）应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是什么？
促使反应更加剧烈，并获得更多的热量
产生一氧化碳
化学
联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下：
（5）在古代，人们把在高温下烧红的铁反复锤钉，最终使生铁转化为钢，这也是所谓“百炼成钢”的来历。写出上述转变过程中最关键一步反应的化学方程式： 。
C＋O2 CO2
高温
学以致用
化学
问题三 含杂质的相关计算？
纯净物的质量 ＝ 混合物的总质量×纯度
纯度＝ ×100%
纯净物的质量
混合物的总质量
化学
三、含杂质的相关计算
【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？
方法1：根据化学方程式进行计算
（带入的数据必须为纯净物的质量）
1000t矿石中Fe2O3的质量：
1000t×80％=800 t
设：800t氧化铁设理论上可以炼的铁质量为x。
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
160 2×56
800t x
160 2×56
800t x
=
x =
2×56× 800t
160
=560 t
560 t ÷96%
= 583.3 t
可得到生铁的质量：
答：理论上可以炼出含铁96％的生铁583吨。
化学
【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？
方法2：根据化学式：
赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁
1000t×80％=800 t
2×56
160
= 560 t
×100%
800 t×
560 t ÷96%
= 583.3 t
矿石中Fe2O3的质量：
Fe2O3中铁元素的质量：
可得到生铁的质量：
三、含杂质的相关计算
化学
练习：某炼铁厂利用含氧化铁80%的赤铁矿2000t，可炼得铁多少吨？
三、含杂质的相关计算
化学
课堂小结
1.金属资源的概况
2. 铁的冶炼
①炼铁的原理：
②工业炼铁设备：高炉
③工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
3.含杂质的计算
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
化学
1.下列关于工业炼铁的叙述错误的是（ ）
A．炼铁的设备是高炉
B．工业炼铁需要消耗大量的能源
C．铁矿石和焦炭是工业炼铁的重要原料
D．炼铁原料中焦炭的主要作用是直接将氧化铁还原为铁
D
化学
2.实验室用如图装置模拟炼铁，下列说法正确的是（ ）
A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B．该过程中，体现了一氧化碳的氧化性
C．图1和图2中得到的铁产品组成完全相同的
D．图1应先熄灭酒精喷灯，待硬质玻璃管中固体冷却后再停止
通入一氧化碳
学以致用
D
化学
学以致用
3.我国古代将炉甘石（ZnCO3)、赤铜（Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式（提示：ZnCO3加热可分解为ZnO)。
ZnCO3=====ZnO＋CO2↑；
2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑；
2Cu2O＋C=====4Cu＋CO2↑。
高温
高温
高温
化学
第二课
化学
新课导入
为什么暴露在空气中的铁制品会生锈？
猜想：铁与空气中氧气和水蒸气反应。
查阅资料铁锈主要成分是Fe2O3·xH2O
化学
一、探究铁生锈条件
棉花
干燥剂
植物油
①
②
③
铁
氧气
水
铁
水
铁
氧气
经煮沸迅速冷却的
蒸馏水
(1)用经煮沸迅速冷却过的蒸馏水目的是什么？
除去水中溶解的氧气
(2)实验②放植物油的目的是什么？
(3)实验③中放干燥剂,并用橡皮塞塞紧试管口，目的是什么？
液封, 隔绝氧气
吸收水分
化学
铁制品锈蚀的条件
一、探究铁生锈条件
化学
一、探究铁生锈条件
棉花
干燥剂
植物油
①
②
③
现象：
①中铁钉 ，水与空气交界处锈最多；
②③ 。
比较①② ， 说明铁生锈与 有关；
比较①③ ，说明铁生锈与 有关；
分析：
生锈
不生锈
铁
氧气
水
铁
水
铁
氧气
结论：
氧气
水
（缓慢氧化，放热）
水
氧气
铁与 和 同时接触时生锈
化学
铁锈
（1）红色（红棕色）
（2）疏松多孔
注意：铁在盐水中更容易生锈
不能，铁锈疏松多孔、易吸附氧气和水，加快铁锈蚀。
思考：铝与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜能保护里层铝不被腐蚀。
铁锈是否也能保护里层的铁呢？
二、认识铁锈
主要成分是Fe2O3
化学
利
弊
铁与氧气、水蒸气反应
利用铁粉缓慢氧化放热制成，如暖宝宝。
利
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。
铁生锈造成浪费。
问题：如何防止铁制品锈蚀呢？
弊
二、认识铁锈
化学
三、防止铁制品锈蚀
防锈蚀的原理——？
破坏生锈条件
使铁与氧气和水隔绝
交流讨论：根据铁生锈的条件，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？
支架
涂油漆
车圈
镀铬
链条
涂油
支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其他耐腐蚀的合金材料。
化学
防锈的方法：
①保持铁制品洁净和干燥
如铁锹、斧头、铁锅、菜刀等洗净后擦干可有效地防止其生锈。
三、防止铁制品锈蚀
化学
②涂保护膜
如涂油、喷漆、电镀、搪瓷、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层）
白铁皮
(在铁的表面镀上锌)
穿“外衣”
三、防止铁制品锈蚀
化学
③制成合金，提高抗腐蚀能力。
如不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。
三、防止铁制品锈蚀
化学
四、金属资源保护
Ag
Sn
Au
Pb
Zn
Cu
Fe
Al
16年
17年
26年
26年
27年
42年
195年
257年
资料：矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。
问题：如何保护金属资源？
化学
任务：阅读P20-P21文字，回答如何保护金属资源
（1）有效地防止金属锈蚀。
（4）积极寻找金属的代用品。
（2）回收和利用废旧金属。
（3）有计划、合理地开采矿物。
四、金属资源保护
化学
废旧金属的回收利用的优点
节约金属资源
减少环境污染
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，可见回收利用废金属，具有巨大的社会和经济效益。
四、金属资源保护
化学
课堂小结
金属资源保护
保护金属资源的有效途径
铁生锈的条件
铁与氧气、水同时接触
防止铁生锈的措施
保持铁制品表面的洁净和干燥
在铁制品表面覆盖保护层
制成合金
防止金属腐蚀
回收利用废旧金属
有计划、合理地开采矿物
寻找金属的代用品
化学
学以致用
1.防止自行车钢圈锈蚀的方法中，错误的是（ ）
A．保持钢圈的清洁干燥
B．钢圈外涂一层机油
C．被雨淋湿后立刻用布擦干再涂机油
D．被雨淋湿后立刻用机油涂在钢圈上
D
2. “双吸剂”可以用来吸收氧气和水分，以防止食品腐败。下列物质属于“双吸剂”的是（ ）
A．铁粉 B．炭粉 C．红磷 D．生石灰
A
化学
学以致用
3．某学习小组用相同的洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示，一周后观察，下列说法错误的是（ ）
A．①和②中的铁钉无明显变化，
③中的铁钉明显生锈
B．②中加入的蒸馏水要事先煮沸，
目的是除去水中溶解的氧气
C．③中铁钉的甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最严重
D．探究发现铁生锈的主要条件是铁与空气和水(或水蒸气)直接接触
C
化学
学以致用
4．控制变量法是实验探究的重要方法。下列设计方案探究目的不能实现的是（ ）
A．甲可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触
B．甲可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度
C．乙中①③对比可探究铁的锈蚀条件与氧气是否有关
D．乙中①②③对比可探究铁的锈蚀条件与氧气和水等物质是否有关
C
化学
End
你有什么困惑？
Thanks!
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