课题3　金属资源的利用和保护主要内容及教案内容

课题3

金属资源的利用和保护

来^&源中教网@~%]【学习目标】

1、知道一些常见的金属（铁）等矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；

2、了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。

3、能运用化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。

【本节重点】

1.了解从常见铁矿石中提炼铁的原理。

2了解金属锈蚀的条件和金属资源的保护方法。

【本节难点】冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算。

教学过程

来&源:zz~s#t*ep.@com] 来源中教网知识点1 金属在自然界中的存在形式 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金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在．工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石：

自然界中含铁、铝、铜的矿石及其主要成分

来源:zzstep.com][来源%:z#~z&s@tep.com]名 称

赤铁矿

黄铁矿

菱铁矿

知识点2 铁的冶炼 主要成分

Fe203

FeS2

FeC03

教育出版网][来源:@中教#*~网] 名 称

铝土矿

黄铜矿

辉铜矿

主要成分

Al203

CuFeS2

Cu2S 铁的生产和使用

我国早在春秋战国时期就开始生产和使用铁器

炼铁原理

工业炼铁的原理是利用氧化铁与一氧化碳反应，将其还原成铁． 来源:z。zs。ep.com中国~@^教育出版网

【实验现象】 红色的氧化铁粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊．【实验结论】 红色的氧化铁(Fe2O3)被一氧化碳还原，生成单质铁(Fe)，一氧化碳在高温条件下得到氧，生成了二氧化碳．

来源:z§zs§tep.com]Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2 来源中国教育出版网中国教育@*出版网 【注意事项】 ①先通入CO，后加热．

②实验结束后先停止加热，后停止通CO． ③装置最后连接盛有澄清石灰水的试管的作用：检验生成的气体CO2；吸收反应后剩余来源:z§zs§tep.com]

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CO中的C02，以便于CO的尾气处理．

④CO有毒，要进行尾气处理． ⑤通入CO前必须验纯，否则易引起爆炸．

生铁的冶炼

把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程．

①方法：工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，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里还原出来．

②原料：铁矿石、焦炭、石灰石等．

③设备：高炉(如图8—17所示)．④涉及的化学反应：

点燃高温产生还原剂：C＋O2CO2 CO2＋C2CO 来源中国教育出版网来源中教网来源中国教育出版网zzstep.com]形成生铁：Fe2O3＋3CO形成炉渣：CaCO3高温高温2Fe＋3CO2来源中教网z&z&s&tep]CaO＋CO2↑

高温CaO＋SiO2中国教育出版网CaSiO3

知识点3 含杂质的反应物或生成物的有关计算 来源中教网] 在实际生产过程中，所用的原料或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．

(1)化学方程式所表示的都是纯净物发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的量的关系．

(2)因此当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算．

来源中。教。网。。。ep]源:z|zs|tep.com]纯度＝纯物质的质量不纯物质的质量×100％

例如：用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨? 解：1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000 t×80％＝800 t．设800 t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x，则

来源:z,zs,tep.com]Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2

中国教育出版网&]160 2×56800 t x

来源中国教育出版网1602×56＝，解得x＝560 t. 800 tx 折合为含铁96％的生铁的质量为560 t÷96％≈583 t． 答：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583 t. 知识点4 金属的腐蚀和防护 来源:zzstep.com来源:zzstep.com][来源:#*中教网~] 铁制品的锈蚀

中国教育出版@#~&网

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铁生锈是铁与氧气、水蒸气等物质相互作用，发生一系列复杂化学反应的结果，反应中有氧气参加，反应进行缓慢，没有发光现象，放热不易被察觉，所以铁生锈是缓慢氧化的过程. (1)铁锈的主要成分是氧化铁(Fe2O3)的水合物，颜色为红褐色，具有疏松的结构，易吸水，所以铁制品表面的铁锈如不及时除去，不但不能阻止内层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，反而会加快生锈的速度．

(2)升高温度或在盐水环境中，铁生锈的速度会加快，用过的菜刀或炒完菜的铁锅若没擦净，过一晚可能会生锈，就是这个缘故． √防止铁制品锈蚀 (1)原理：铁制品与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应，生成铁锈 (Fe2O3·xH2O)，所以我们只要将其与氧气、水隔绝，就能防止其生锈．

(2)措施：防止铁制品生锈，除了要保持铁制品表面的洁净和干燥外，最常用的方法是在铁制品的表面覆盖一层保护膜，这层保护膜可以阻止铁与氧气反应．可以刷一层油漆；电镀上一层不容易生锈的金属，如镀锌等；涂上一层机油；经加工，使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝． 知识点5 金属资源的保护 矿物的储量有限，而且不能再生．保护金属资源有以下几种途径： (1)防止金属的腐蚀．

(2)废旧金属的回收利用，可以减少对环境的污染．例如．废旧电池中含有汞等，如果将废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康． (3)有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿．

(4)寻找金属的代用品，例如，现在已经能用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等．

课堂检测

来源中。国教。育出。版网来源中国教育出版网zstep.com]中%^@国教育出版网来源中教网z|z|s|tep]来源中教网z*z*s*tep]来源中§国教§育出§版网来源:z_zs_tep.com][来源中教网*^@%] 来源中教网z+z+s+tep来源中国教育出版网来源中国教育出版网zzstep.com]来&源#%:^中教网 1 (2009·临沂)光亮的铁钉在如图8-20所示的几种情况下，最不容易生锈的是（ ）

来源中国教育出版网zzstep.com] 2 （2009·吉林）铁是目前应用最广泛的一种金属，下列说法错误的是（ ）

A．常见的铁制品大多由铁合金制成

B．铁与稀盐酸反应生成H2和FeC13 C. 赤铁是常见的铁矿石

D．地壳里金属元素的含量铁元素居第二位

3 化学研究的目的就是帮助人们认识、改造和应用物质，把金属矿物冶炼成金属就是人们利用化学方法实现物质改造的典型范例，图8-21中不同的金属被开始和利用的年代不同，从化学反应的角度看，决定这一年代先后顺序的关键因素是（ ）

育出版网来源:z§zs§tep.com]中国教&*^育出版网来源中国教育出版网zzstep.com

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来源中教网 A．金属的活动性 B．金属的导电性

C. 金属的延展性 D. 地壳中金属元素的含量

4 (2009·陕西)自行车的许多部件都是由钢铁制成的．下列有关对自行车防护的一些做法中不合理的是（ ） A．车架表面喷涂油漆 B．钢圈表面镀防护金属

C. 露天放置日晒雨淋 D．链条表面涂机油

源中教网来源:z&zs&tep.com] 5 (2009·汕头)人们的日常生活离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属．

(1)现代社会使用大量的钢铁，钢铁与 接触容易生锈造成损失，在钢铁表面采用 方法可以防止钢铁生锈．

(2)波尔多液是由硫酸铜和熟石灰加水配制而成的，不能用铁制容器配制的原因是(用化学方程式表示) ．来源中教网来源中国教育出版网zzstep.com] 6 (2009·长春)请回答下列有关金属资源的问题：

(1)某地赤铁矿(主要成分是Fe2O3)和黄铁矿(主要成分是FeS2)储量丰富．若从保护环境的角度考虑，当地炼铁厂应选用的铁矿石是 ； (2)为增大反应物间的接触面积，常将块状铁矿石 ，从而提高铁矿石的利用率；

(3)从炼铁废气中分离出的CO， (填“能”或“不能”)再用于炼铁；

(4)金属制品的保护膜可隔绝空气中的 和水蒸气，有利于保护金属资源．来源中国教育出版网zzstep.com来源中国教育出版网

7 如图8-22所示的是金属活动性顺序中铜、锡、铁和铝被人类开发、利用的大致年限．[ww~w.zz%@s*tep.co&m来源:zzstep.com]

(1)选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是 ，目前铝已在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是 . ①铝的硬度小 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

(2)钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志．如图 8—23所示的是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式： ，能证明产物中是否有铁粉的方法是 .(3)在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶塞的操作方法是 ，此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法： .来源中教网#z#s#tep]来源中国教育出版网zzstep.com]来源中教网|z|s|tep]

8 (2009·青岛)钢铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途．建造北京奥运会主体育场“鸟巢”就用了大量的钢铁．

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(1)钢铁属于 (填“纯净物”或“混合物”)． (2)每年世界上钢铁的产量很高，钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失．铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的 和 共同作用的结果．

(3)为了防止钢铁锈蚀，人们常采用在其表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法．这些方法都能防止锈蚀的共同原理是 ．

(4)炼铁厂常以焦炭、赤铁矿(主要成分是氧化铁)、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：来源中国教育出版网zzstep.com][来源*:中教网@#来源中教网来源:z_zs_tep.com]焦炭过量空气、高温①CO2焦炭、高温②CO赤铁矿、高温③Fe来源中国%@教育出版网

请写出第③步反应的化学方程式： . (5)金属矿物的储量有限，而且不能再生；目前世界上已有50％以上的废钢铁得到回收利用，其目的是 (填“合理开采矿物”或“节约金属资源”)．

来源中教网z#z#s#tep]

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