1、第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护,第一课时,第一课时,第二课时,第一课时,铁的冶炼,人类生活离不开金属,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？,社会的进步与发展也需要大量的金属,1. 知道一些常见的金属矿物，知道从铁矿石中将铁还原出来的方法。,2.了解实验室将氧化铁还原成铁的原理。,3.通过对铁的冶炼学习，初步学会比较、分析等信息加工方法。,5,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,金属的存在形式,赤铁矿,（主要成分是Fe2O3),磁铁矿,（主要
2、成分是Fe3O4),菱铁矿,（主要成分是FeCO3),铁矿石,矿石：能用来提炼金属的矿物。,铝土矿,（主要成分是Al2O3),黄铜矿,辉铜矿,（主要成分是CuFeS2),（主要成分是Cu2S),其他矿石,地壳中含量最多的金属元素是Al。,金属元素在地壳中含量,我国矿物储量丰富，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，人类每年要提炼数以亿吨计的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的是铁。,古代冶铁图,铁的冶炼,为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,炼铁的原理：一氧化碳
3、还原氧化铁,【探究实验】,原料：铁矿石，以赤铁矿（Fe2O3）为例。,思考：1.由赤铁矿Fe2O3得到铁需要除去其中哪些成分？ 2. 如何除去Fe2O3中的氧元素？ 3. 已经学过的具有还原性的物质有哪几种？工业上炼铁最好选用哪一种？为什么？,实验装置：,检验生成物CO2,防止CO污染空气,提供高温,1. 检查装置气密性； 2. 将适量的氧化铁装入试管并固定装置； 3. 点燃右边的酒精灯； 4. 通入一氧化碳气体； 5. 点燃酒精喷灯给氧化铁加热； 6. 待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 ； 7. 待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边 的酒精灯。,实验步骤：,点击图片
4、播放 实验视频,红色粉末变黑色,澄清石灰水变浑浊,Fe2O3,3CO2,+,3CO,2Fe,+,实验现象：,2.如何验证反应中生成了什么物质？,将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O ；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。,问题讨论：,1.实验开始时为什么要先通入一会儿CO？,排出实验装置内的空气，以免CO与空气混合，加热时可能发生爆炸。,3.装置中右边的酒精灯起什么作用？,把尾气烧掉，防止污染空气。,4. 石灰水的作用有哪些？,澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳，便于处理尾气。,5. 实验完毕后为什
5、么要继续通入CO直至玻璃管冷却？,防止氧化铁还原生成的铁，在较高温度下重新被氧化。,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？,工业炼铁,点击图片播放 视频,1.原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气；设备：高炉； 产物：生铁、CO2、炉渣。 2. 原料作用：焦炭提供热量，提供还原剂。 3.反应原理： CO2 CO2 CO2C 2CO Fe2O33CO 2Fe3CO2 CaCO3 CaOCO2 CaOSiO2 CaSiO3,含杂质物质的化学方程式的计算,在实际生产中，所用的原料或产物一般含有杂质。 而在计算用料和
6、产量时，只有纯净物才能代入化学方程式进行计算。,在计算用料和产量时必须考虑杂质问题。,例题：用1 000t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 000t80%70%96% = 583 t （铁元素质量守恒） 方法2：根据化学方程式计算：,解：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,x560t,折合含铁96%的生铁的质量为560t 96%583t（纯化杂
7、 ）,答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。,解：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t 80%800t。,答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。,或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁的质量为x。,160 112 800t x96%,160 :112800t :x96% x583t,（杂化纯）,例（2019重庆）实验室用下图装置模拟炼铁。下列说法正确的是（ ） A. 磁铁矿的主要成分是Fe2O3 B. 应先加热Fe2O3再通入CO C.
8、红棕色的物质逐渐变黑 D. 气体通过澄清石灰水后可直接排放,铁的冶炼,C,0,0,0,基础巩固题,1.下列主要成分是Fe2O3的铁矿石是（ ） A赤铁矿 B磁铁矿 C菱铁矿 D黄铁矿,A,2. 某同学用如图所示的装置进行CO与Fe2O3的反应。下列说法错误的是（ ） A. 该实验装置应增加尾气处理装置 B. 加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气 C. NaOH溶液应改为Ca(OH)2溶液以检验产生的CO2气体 D. 反应后的固体是Fe和Fe2O3的混合物,可以采用加入盐酸并 过滤的方法得到Fe,基础巩固题,D,3. 用“W”型管进行微型实验，如图所示，下列说法错误的是（ ） A. a
9、处红棕色粉末变为黑色 B. a 处实验结束时先停止通入CO，后停止加热 C. b处澄清石灰水变浑浊证明有二氧化碳生成 D. 可利用点燃的方法进行尾气处理,B,基 础 巩 固 题,1. 如图是CO与Fe2O3反应的实验装置图,下列说法不正确的是（ ） A. 实验开始时，先通入CO，在装置 出口处验纯后，点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯 B. 实验过程中看到，玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变为黑色 C. CO与Fe2O3反应的化学方程式为Fe2O3+CO 2Fe+CO2 D. 尾气处理时发生反应的化学方程式为2CO+O2 2CO2,C,能力提升题,2.小明的笔记中有一处不符合题意，你认为是图中的哪一处（ ）
10、 A. a处 B. b处 C. c处 D. d处,B,能力提升题,（1）实验前要先通入一氧化碳，然后再加热； 实验过程中观察到硬质玻璃管内的红色物质 逐渐变为_色，写出反应的化学方程式 。 （2）实验过程中必须对尾气进行处理，利用支架调节酒精灯的高度，用酒精灯火焰的_点燃。 （3）通过上述实验探究，同学们总结一氧化碳的化学性质有_。,3兴趣小组的同学利用下图装置探究工业炼铁的化学原理。,能力提升题,黑,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,外焰,还原性、可燃性,金属资源存在形式,铁的冶炼,含杂质物质的计算,单质、化合物,实验室模拟炼铁,工业炼铁,实验装置,实验原理,实验步骤,实验现象,原理
11、,设备,相关反应,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,一氧化碳从铁的氧化物中还原出铁,高炉,第二课时,保护金属资源,金属腐蚀在生活中非常普遍,1. 了解金属腐蚀的条件以及防止金属腐蚀的简单方法。,2.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。,3.通过对钢铁腐蚀条件的探究，进一步加深对科学探究中各因素的理解，提高自己的科学素养。,35,金属的锈蚀与防护,人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！,铁制品锈蚀的条件,水、空气,水,干燥的空气,【探究实验】,实验仪器：,铁钉、试管、蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙,实验方法：,控
12、制变量法、对照法,点击图片播放 实验视频,在干燥空气中的铁钉不生锈 浸没在水中的铁钉不生锈 半截浸没在水中的铁钉在水与空气的交界面最易生锈,（ 有水和O2）,实验现象：,（有O2无水）,（有水无O2）,铁生锈的条件,铁必须同时与空气（氧气）、水（水蒸气）等接触。,铁锈的颜色：红色,铁锈的主要成分：Fe2O3xH2O,归纳总结,防止铁生锈的方法破坏铁生锈的条件即可,1.保持铁制品表面的洁净和干燥。,2.在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层），使铁制品与空气隔绝。,3.制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。,防止铁制品锈蚀的方法。,三角架：,钢线(辐条）：,链条
13、：,刷漆,镀一层耐腐蚀的金属,涂油等,平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！,钢圈：,自行车防锈措施有哪些。,金属资源保护,矿物的储量是有限的，而且不能再生。,据估计一些矿物可供开采的年限,【稀 土】,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。,2. 稀土资源有什么用途？,点击图片播放 视频,3. 阅读材料，讨论如何合理 利用和保护我国的稀土资源。,到目前为止，我国的稀土储量居世界第一位。但据估算，1970年，我国已探明的稀土储量约占世界总储量的75左右；到2005年，这一比例下降到55左右；近几年来，这一比例继续下降。 据估算
14、，目前我国稀土生产量约占世界总产量的80以上，居世界首位。按现在的生产量计算，我国的稀土储备仅能维持1520年。 目前，我国的稀土年消费量居世界第一位。其中，应用在新材料领域的消费量已占总消费量的50以上。,据估算，目前我国60以上的稀土产品出口到国外。出于环境保护和资源储备等因素的考虑，有些发达国家封存本国的稀土矿而从我国进口稀土产品。 我国生产的主要是低端稀土产品，在高端产品方面远落后于发达国家。 我国在稀土开采与生产过程中存在着资源浪费、生态破坏和乱采滥挖等问题。 我国从1999年开始实行稀土出口配额管理；2011年，国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见发布。,1.防止金属腐蚀,
15、保护金属资源,涂油,烤蓝,喷漆,合金,2. 废旧金属的回收与利用,3. 有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿,4.其他途径：寻找金属的代用品,塑料管道,高分子齿轮,金属的锈蚀与防护,例（2019广东）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（ ）,D,A甲和乙：水 B乙和丙：空气 C甲和丙：空气 D甲和丁：水,例（2018玉林）保护金属资源的有效途径，不包括下列的（ ） A. 合理开采矿物 B. 寻找金属替代品 C. 回收利用金属 D. 禁止使用铁制品,金属资源保护,D,基础巩固题,1下列四支试管中
16、，铁钉锈蚀最快的是（ ）,D,蒸馏水,蒸馏水,蒸馏水,食盐水,2下列与金属材料有关的说法中，正确的是（ ） A黄铜片比铜片硬度小 B钢的性能优良，是很纯的铁 C沙漠地区的铁制品锈蚀较快 D为防止钢铁制品生锈，可在其表面刷漆,D,基础巩固题,3金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法中不正确的是 （ ） A. 不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械 B. 铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具 C. 铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机和火箭的材料 D. 锈蚀后的铁制品没有回收价值,D,基础巩固题,4.“中国制造”“一带一路”的基础建设都需要用到大量钢铁，下列有关钢铁的说法正确的是（
17、 ） A钢是纯净物，生铁是混合物 B钢铁在潮湿的空气中容易生锈 C生铁的熔点应比纯铁高 D生锈的钢铁制品没有回收价值,B,基础巩固题,一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象 一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重 一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁 生锈要放热 一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈与空气有关 A B C D,1如图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述中正确的是（ ）,B,能力提升题,2兰州中山铁桥，位于城北白塔山下，历尽沧桑，百年不倒，多次参与维修大桥的工程师感叹道：“起初我们以为一百多年了，铆合处多少会有些锈蚀，可当我们将铆件启开后发现，里面完全是簇新的。当时
18、使用炭火和锤具等简单工具，能达到如此工艺令人匪夷所思。” 请同学们结合自己所学的知识回答下列问题。,能力提升题,（1）中山铁桥铆合处簇新如初，说明百年来没有水和 进入其中而造成锈蚀。 （2）我国生产和使用铁器历史悠久，请写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。 （3）全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的四分之一，请你写出一种防止铁制品锈蚀的方法 。,氧气,3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2,涂油（或刷漆）,能力提升题,金属的腐蚀和防护,保护金属资源,保护金属资源,铁生锈条件,保护措施,防止金属的腐蚀,废旧金属的回收与利用,有计划、合理地开采矿物,铁与氧气、水接触,保持表面干燥、覆盖保护层、制成合金等,寻找金属的代用品,作业 内容,教材作业,完成课后“练习与应用”题目,自主安排,配套练习册练习题,
