九年級化學(下冊)第八單元課題3-金屬資源的利用和保護

圖8-16自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-17自然界以單質(zhì)形式存在的銀

除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(zhì)(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)

圖8-18常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）赤銅礦

Cu2O罕見的銅礦石毛赤銅礦(Cu2O

)元素名稱質(zhì)量分數(shù)%元素名稱質(zhì)量分數(shù)%鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：一、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-19我國古代煉鐵圖圖8-20上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-21為紀念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應(yīng)式尾氣處理紅色的Fe2O3變成灰黑色，同時產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(灰黑色)與二氧化碳1.試驗室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點燃或②用氣球收集尾氣【試驗8-3】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)試驗步驟：①.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。②把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質(zhì)玻璃管中。③把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳氣體解除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點燃酒精噴燈，并視察裝置中所發(fā)生的變更。④當紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，再通入一會兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質(zhì)玻管中進行，防止一氧化碳污染空氣。（1）、原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O4（2）、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣（3）、設(shè)備：高爐化學方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量2.工業(yè)煉鐵：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

點燃煉鐵時各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流淌性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石

生鐵、廢鋼原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫

在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時，確定要用純量。3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學方程式的計算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%＝800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為X。160112800tX160800t=112XX＝560t折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%＝583t

(純化雜)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t?；蛟O(shè)800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質(zhì)量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t

(雜化純)⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高溫160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴該3000t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。

1、某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計算：⑴該3000t生鐵中含純鐵多少噸？⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計算結(jié)果保留整數(shù)）練習：2.下圖是課堂中模擬煉鐵的試驗裝置。

（1）寫出圖中標有序號的儀器名稱①，②。(2)試驗過程中，先要進行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳(3)A中反應(yīng)的化學方程式是。B中反應(yīng)的化學方程式是，B中視察到的現(xiàn)象是_______________。(4)該裝置的不足之處是。鐵架臺試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②3.右下圖是金屬活動性依次表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前⑴選擇編號填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，緣由是；目前鋁在多個領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要緣由是。①鋁的密度小②鋁很活潑③地殼中鋁的含量高④鋁的表面易生成致密的疼惜膜②①④⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標記。右圖是試驗室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學方程式；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：。用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫⑶在組裝儀器時，把玻璃管插入橡膠管的操作方法

是

。此裝置有不完善的地方，請說出其中一種改進方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點燃導管一端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)插入為什么要疼惜金屬資源？二、金屬資源疼惜疼惜金屬資源的緣由：⑴每年大量開采(數(shù)以億噸計)⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產(chǎn)量的20%~40%)1.金屬的腐蝕和防護人們實行了很多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一！如何防銹？全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中試驗：探究鐵生銹的條件

一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴峻銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食鹽水中干燥空氣中123451．鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化,放熱）2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3．鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵Fe2O3,紅棕色.結(jié)論:氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密堅固使鋁“自我疼惜”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸加快鐵生銹速率的狀況酸性污染物的存在

(酸雨)加快生銹速度離子化合物的存在

(氯化鈉)高溫

(加快化學反應(yīng)速度)較不活潑金屬接觸（置換反應(yīng))經(jīng)刮擦或凹凸扭曲表面(增加接觸面)氧氣水生銹

怎樣防止鐵生銹加上疼惜層(1)加上油漆、塑膠層或油脂(2)

鍍上其他金屬,如鍍錫或鉻等「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。(3)犧牲性疼惜由鍍鋅鐵制造的水桶。把鐵與一較活潑的金屬相連接，因而防止鐵生成Fe2+(aq)離子，從而防銹。破損部位鋅表層氧與鋅反應(yīng)，鐵不會腐蝕鐵鋅塊(4)運用鐵合金用不銹鋼制造的器具金屬防腐蝕的方法：變更金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成疼惜層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和干凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水①保持鋼鐵表面的清潔干燥。②鍍金屬疼惜層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍鋅，馬口鐵鍍錫，鋼圈鍍鉻、鎳。③涂非金屬疼惜層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。④形成氧化膜疼惜層：槍套上形成四氧化三鐵、鋸條上的烤藍。⑤在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如不銹鋼（加Cr、Ni）防止鐵銹蝕的主要措施：⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平常要保持自行車的干凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？探討：⑶鋼圈：

圖8-25據(jù)估計一些礦物可供開采的年限2.金屬資源疼惜⑴為什么要疼惜金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2、怎樣疼惜金屬資源呢?⑴防止金屬的腐蝕。⑵金屬的回收與利用。⑶有支配,合理地開采礦物,嚴禁不顧國家利益的亂采礦。⑷找尋金屬代用品。如以塑代鋼。圖8-26金屬的回收利用回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。反饋練習1.在下列狀況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）A.在潮濕、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮濕、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中2.某運輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(

)CBA.水面上的船頭部分B.水面旁邊的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品常常會被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作疼惜層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時入放A、B、C三支試管中進行探討。⑴請你幫助該學生完成下列試驗設(shè)計內(nèi)容：編號操作方法實驗?zāi)康腁探究鐵在干燥空氣中的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時的生銹情況加熱烘干試管，當心放入鐵釘，塞上塞子探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時的生銹狀況當心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中⑵一周后，編號為________的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經(jīng)過相同時間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其緣由是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空氣（氧氣）時鐵在有空氣和水時用植物油液封用橡皮塞塞緊管口5.某課外愛好小組對一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進行分析，甲、乙、丙三位同學分別進行試驗，其中只有一位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。試驗數(shù)據(jù)如下表：

請你細致分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：⑴哪位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；⑵計算樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)；⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少須要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的試驗生成氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的試驗中都有一種反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設(shè)Fe的質(zhì)量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

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