第八單元 金屬和金屬材料課題3 金屬資源的利用和保護,第一課時,第一課時,第二課時,第一課時,鐵的冶煉,人類生活離不開金屬,金屬有廣泛的用途，我們可以從自然界中直接獲取金屬單質嗎？,社會的進步與發展也需要大量的金屬,1. 知道一些常見的金屬礦物，知道從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。,2.了解實驗室將氧化鐵還原成鐵的原理。,3.通過對鐵的冶煉學習，初步學會比較、分析等信息加工方法。,除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,其余大多數都以化合物形式存在(如各種鐵礦石) 。,自然界以單質形式存在的金,自然界以單質形式存在的銀,金屬的存在形式,赤鐵礦,（主要成分是Fe2O3),磁鐵礦,（主要成分是Fe3O4),菱鐵礦,（主要成分是FeCO3),鐵礦石,礦石：能用來提煉金屬的礦物。,鋁土礦,（主要成分是Al2O3),黃銅礦,輝銅礦,（主要成分是CuFeS2),（主要成分是Cu2S),其他礦石,地殼中含量最多的金屬元素是Al。,金屬元素在地殼中含量,我國礦物儲量豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。,大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數以億噸計的金屬，用于工農業生產和其他領域。其中，提取量最大的是鐵。,古代冶鐵圖,鐵的冶煉,為紀念1996年中國鋼產量突破1億噸而發行的郵票,上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,煉鐵的原理：一氧化碳還原氧化鐵,【探究實驗】,原料：鐵礦石，以赤鐵礦（Fe2O3）為例。,思考：1.由赤鐵礦Fe2O3得到鐵需要除去其中哪些成分？ 2. 如何除去Fe2O3中的氧元素？ 3. 已經學過的具有還原性的物質有哪幾種？工業上煉鐵最好選用哪一種？為什么？,實驗裝置：,檢驗生成物CO2,防止CO污染空氣,提供高溫,1. 檢查裝置氣密性； 2. 將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置； 3. 點燃右邊的酒精燈； 4. 通入一氧化碳氣體； 5. 點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱； 6. 待硬質玻璃管內紅色物質完全變為黑色時停止加熱 ； 7. 待玻璃管內固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊 的酒精燈。,實驗步驟：,點擊圖片播放 實驗視頻,紅色粉末變黑色,澄清石灰水變渾濁,Fe2O3,3CO2,+,3CO,2Fe,+,實驗現象：,2.如何驗證反應中生成了什么物質？,將產生的氣體通入到澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，則生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O ；紅色粉末變黑色，用磁鐵檢驗，證明黑色粉末為鐵。,問題討論：,1.實驗開始時為什么要先通入一會兒CO？,排出實驗裝置內的空氣，以免CO與空氣混合，加熱時可能發生爆炸。,3.裝置中右邊的酒精燈起什么作用？,把尾氣燒掉，防止污染空氣。,4. 石灰水的作用有哪些？,澄清石灰水用來檢驗生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳，便于處理尾氣。,5. 實驗完畢后為什么要繼續通入CO直至玻璃管冷卻？,防止氧化鐵還原生成的鐵，在較高溫度下重新被氧化。,觀看工業煉鐵的視頻，思考以下問題： 工業煉鐵的原料、設備 和產品分別是什么？ 2. 各原料分別起什么作用？ 3. 主要反應有哪些？,工業煉鐵,點擊圖片播放 視頻,1.原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣；設備：高爐； 產物：生鐵、CO2、爐渣。 2. 原料作用：焦炭提供熱量，提供還原劑。 3.反應原理： CO2 CO2 CO2C 2CO Fe2O33CO 2Fe3CO2 CaCO3 CaOCO2 CaOSiO2 CaSiO3,含雜質物質的化學方程式的計算,在實際生產中，所用的原料或產物一般含有雜質。 而在計算用料和產量時，只有純凈物才能代入化學方程式進行計算。,在計算用料和產量時必須考慮雜質問題。,例題：用1 000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量是多少噸？,分析：代入化學方程式計算的數據應是純凈物的質量： 赤鐵礦石 氧化鐵 鐵 生鐵 方法1：根據化學式： 1 000t80%70%96% = 583 t （鐵元素質量守恒） 方法2：根據化學方程式計算：,解：1 000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1 000t 80%800t。 設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為x。,160 112,800t x,x560t,折合含鐵96%的生鐵的質量為560t 96%583t（純化雜 ）,答： 1 000t含氧化鐵(Fe2O3) 80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質量為583t。,解：1 000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1 000t 80%800t。,答： 1 000t含氧化鐵(Fe2O3) 80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質量為583t。,或設800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵的質量為x。,160 112 800t x96%,160 :112800t :x96% x583t,（雜化純）,例（2019重慶）實驗室用下圖裝置模擬煉鐵。下列說法正確的是（ ） A. 磁鐵礦的主要成分是Fe2O3 B. 應先加熱Fe2O3再通入CO C. 紅棕色的物質逐漸變黑 D. 氣體通過澄清石灰水后可直接排放,鐵的冶煉,C,0,0,0,基礎鞏固題,1.下列主要成分是Fe2O3的鐵礦石是（） A赤鐵礦 B磁鐵礦 C菱鐵礦 D黃鐵礦,A,2. 某同學用如圖所示的裝置進行CO與Fe2O3的反應。下列說法錯誤的是（ ） A. 該實驗裝置應增加尾氣處理裝置 B. 加熱前應先通入一段時間的CO以排盡裝置內的空氣 C. NaOH溶液應改為Ca(OH)2溶液以檢驗產生的CO2氣體 D. 反應后的固體是Fe和Fe2O3的混合物,可以采用加入鹽酸并 過濾的方法得到Fe,基礎鞏固題,D,3. 用“W”型管進行微型實驗，如圖所示，下列說法錯誤的是（ ） A. a處紅棕色粉末變為黑色 B. a 處實驗結束時先停止通入CO，后停止加熱 C. b處澄清石灰水變渾濁證明有二氧化碳生成 D. 可利用點燃的方法進行尾氣處理,B,基 礎 鞏 固 題,1. 如圖是CO與Fe2O3反應的實驗裝置圖,下列說法不正確的是（ ） A. 實驗開始時，先通入CO，在裝置 出口處驗純后，點燃酒精燈，再點燃酒精噴燈 B. 實驗過程中看到，玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變為黑色 C. CO與Fe2O3反應的化學方程式為Fe2O3+CO 2Fe+CO2 D. 尾氣處理時發生反應的化學方程式為2CO+O2 2CO2,C,能力提升題,2.小明的筆記中有一處不符合題意，你認為是圖中的哪一處（ ） A. a處 B. b處 C. c處 D. d處,B,能力提升題,（1）實驗前要先通入一氧化碳，然后再加熱； 實驗過程中觀察到硬質玻璃管內的紅色物質 逐漸變為______色，寫出反應的化學方程式 。 （2）實驗過程中必須對尾氣進行處理，利用支架調節酒精燈的高度，用酒精燈火焰的_________點燃。 （3）通過上述實驗探究，同學們總結一氧化碳的化學性質有_____________________。,3興趣小組的同學利用下圖裝置探究工業煉鐵的化學原理。,能力提升題,黑,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,外焰,還原性、可燃性,金屬資源存在形式,鐵的冶煉,含雜質物質的計算,單質、化合物,實驗室模擬煉鐵,工業煉鐵,實驗裝置,實驗原理,實驗步驟,實驗現象,原理,設備,相關反應,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,一氧化碳從鐵的氧化物中還原出鐵,高爐,第二課時,保護金屬資源,金屬腐蝕在生活中非常普遍,1. 了解金屬腐蝕的條件以及防止金屬腐蝕的簡單方法。,2.知道廢舊金屬對環境的污染，認識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護的重要性。,3.通過對鋼鐵腐蝕條件的探究，進一步加深對科學探究中各因素的理解，提高自己的科學素養。,金屬的銹蝕與防護,人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產量的四分之一！,鐵制品銹蝕的條件,水、空氣,水,干燥的空氣,【探究實驗】,實驗儀器：,鐵釘、試管、蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣,實驗方法：,控制變量法、對照法,點擊圖片播放 實驗視頻,在干燥空氣中的鐵釘不生銹 浸沒在水中的鐵釘不生銹 半截浸沒在水中的鐵釘在水與空氣的交界面最易生銹,（ 有水和O2）,實驗現象：,（有O2無水）,（有水無O2）,鐵生銹的條件,鐵必須同時與空氣（氧氣）、水（水蒸氣）等接觸。,鐵銹的顏色：紅色,鐵銹的主要成分：Fe2O3xH2O,歸納總結,防止鐵生銹的方法破壞鐵生銹的條件即可,1.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。,2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上耐腐蝕的金屬、烤藍（即表面生成致密的氧化膜保護層），使鐵制品與空氣隔絕。,3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼。,防止鐵制品銹蝕的方法。,三角架：,鋼線(輻條）：,鏈條：,刷漆,鍍一層耐腐蝕的金屬,涂油等,平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！,鋼圈：,自行車防銹措施有哪些。,金屬資源保護,礦物的儲量是有限的，而且不能再生。,據估計一些礦物可供開采的年限,【稀 土】,1. 什么是稀土資源，稀土資源可再生嗎？,儲量較少的一類金屬的統稱，有“工業維生素”之稱。,不可再生資源。,2. 稀土資源有什么用途？,點擊圖片播放 視頻,3. 閱讀材料，討論如何合理 利用和保護我國的稀土資源。,到目前為止，我國的稀土儲量居世界第一位。但據估算，1970年，我國已探明的稀土儲量約占世界總儲量的75左右；到2005年，這一比例下降到55左右；近幾年來，這一比例繼續下降。 據估算，目前我國稀土生產量約占世界總產量的80以上，居世界首位。按現在的生產量計算，我國的稀土儲備僅能維持1520年。 目前，我國的稀土年消費量居世界第一位。其中，應用在新材料領域的消費量已占總消費量的50以上。,據估算，目前我國60以上的稀土產品出口到國外。出于環境保護和資源儲備等因素的考慮，有些發達國家封存本國的稀土礦而從我國進口稀土產品。 我國生產的主要是低端稀土產品，在高端產品方面遠落后于發達國家。 我國在稀土開采與生產過程中存在著資源浪費、生態破壞和亂采濫挖等問題。 我國從1999年開始實行稀土出口配額管理；2011年，國務院關于促進稀土行業持續健康發展的若干意見發布。,1.防止金屬腐蝕,保護金屬資源,涂油,烤藍,噴漆,合金,2. 廢舊金屬的回收與利用,3. 有計劃、合理地開采礦物，嚴禁不顧國家利益的亂采礦,4.其他途徑：尋找金屬的代用品,塑料管道,高分子齒輪,金屬的銹蝕與防護,例（2019廣東）探究鐵生銹的條件，有利于尋找防止鐵制品銹蝕的方法。下列對比實驗設計與所探究的條件（蒸餾水經煮沸并迅速冷卻），對應關系正確的是（）,D,A甲和乙：水 B乙和丙：空氣 C甲和丙：空氣 D甲和丁：水,例（2018玉林）保護金屬資源的有效途徑，不包括下列的（ ） A. 合理開采礦物 B. 尋找金屬替代品 C. 回收利用金屬 D. 禁止使用鐵制品,金屬資源保護,D,基礎鞏固題,1下列四支試管中，鐵釘銹蝕最快的是（ ）,D,蒸餾水,蒸餾水,蒸餾水,食鹽水,2下列與金屬材料有關的說法中，正確的是（） A黃銅片比銅片硬度小 B鋼的性能優良，是很純的鐵 C沙漠地區的鐵制品銹蝕較快 D為防止鋼鐵制品生銹，可在其表面刷漆,D,基礎鞏固題,3金屬、金屬材料的性質在很大程度上決定了它們的用途。下列相關說法中不正確的是 （ ） A. 不銹鋼抗腐蝕性好，常用于制造醫療器械 B. 鐵具有良好的導熱性，可以用于制造炊具 C. 鋁合金輕而堅韌，可作汽車、飛機和火箭的材料 D. 銹蝕后的鐵制品沒有回收價值,D,基礎鞏固題,4.“中國制造”“一帶一路”的基礎建設都需要用到大量鋼鐵，下列有關鋼鐵的說法正確的是（） A鋼是純凈物，生鐵是混合物 B鋼鐵在潮濕的空氣中容易生銹 C生鐵的熔點應比純鐵高 D生銹的鋼鐵制品沒有回收價值,B,基礎鞏固題,一段時間后，鐵絲會由下向上出現銹蝕現象 一段時間后，水面處鐵絲銹蝕嚴重 一段時間后，塑料瓶會變膨脹，因為鐵 生銹要放熱 一段時間后，塑料瓶會變癟，因為鐵生銹與空氣有關 A B C D,1如圖是某化學興趣小組設計的觀察鐵制品銹蝕的實驗裝置。下列相關敘述中正確的是（ ）,B,能力提升題,2蘭州中山鐵橋，位于城北白塔山下，歷盡滄桑，百年不倒，多次參與維修大橋的工程師感嘆道：“起初我們以為一百多年了，鉚合處多少會有些銹蝕，可當我們將鉚件啟開后發現，里面完全是簇新的。當時使用炭火和錘具等簡單工具，能達到如此工藝令人匪夷所思。” 請同學們結合自己所學的知識回答下列問題。,能力提升題,（1）中山鐵橋鉚合處簇新如初，說明百年來沒有水和 進入其中而造成銹蝕。 （2）我國生產和使用鐵器歷史悠久，請寫出一氧化碳與氧化鐵反應的化學方程式 。 （3）全世界每年因生銹損失的鋼鐵，約占世界年產量的四分之一，請你寫出一種防止鐵制品銹蝕的方法 。,氧氣,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,涂油（或刷漆）,能力提升題,金屬的腐蝕和防護,保護金屬資源,保護金屬資源,鐵生銹條件,保護措施,防止金屬的腐蝕,廢舊金屬的回收與利用,有計劃、合理地開采礦物,鐵與氧氣、水接觸,保持表面干燥、覆蓋保護層、制成合金等,尋找金屬的代用品,作業 內容,教材作業,完成課后“練習與應用”題目,自主安排,配套練習冊練習題