資源簡介

(共46張PPT)
第八單元 金屬和金屬材料
8.3 金屬資源的利用和保護
逐點
導講練
課堂小結
作業提升
學習目標
課時講解
1
課時流程
2
常見的金屬資源
鐵的冶煉
含雜質物質的化學方程式的計算
鐵生銹的條件及防護
金屬資源的保護
感悟新知
知識點
1
1. 地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除少數很不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。
金屬資源的概況
知1－講
感悟新知
2. 工業上從含有金屬元素并有開采價值的礦石中提煉金屬。常見的金屬礦石有：
知1－講
呈黑色，具有磁性
呈紅棕色
礦石 赤鐵礦 磁鐵礦 菱鐵礦 黃鐵礦 鋁土礦 黃銅礦 輝銅礦
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 FeS2 Al2O3 CuFeS2 Cu2S
感悟新知
提示：礦石均為混合物，赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦是常見的鐵礦石，工業上常用赤鐵礦和磁鐵礦來煉鐵，因為它們的鐵元素含量較高，且不會造成環境污染。
知1－講
感悟新知
特別提醒:
化學性質比較活潑的金屬在自然界以化合物形式存在，如鐵、鋁等，化學性質穩定的以單質形式存在，如金、銀。
知1－講
知1－練
感悟新知
[改編·晉中] 大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，以下四種礦石中，最適宜煉鐵的是(　　)
A. 赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)
B. 爐甘石(主要成分是ZnCO3)
C. 鋁土礦(主要成分是Al2O3)
D. 黃鐵礦(主要成分是FeS2)
例1
A
考向 金屬礦石的選擇
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解題秘方：從經濟效益角度分析，要考慮鐵礦石所含鐵元素的質量分數；從環境保護角度分析，要考慮在煉鐵生產中是否會產生污染環境的物質。
解：可用于煉鐵的礦石中必須含有鐵元素。赤鐵礦和黃鐵礦中含有鐵元素，但黃鐵礦中含硫元素，冶煉時會生成污染空氣的SO2，故最適宜煉鐵的是赤鐵礦。
知1－練
感悟新知
知識點
2
一、實驗室煉鐵—— 一氧化碳還原氧化鐵的實驗
1. 裝置圖：如圖1 所示。
鐵的冶煉
知2－講
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2. 實驗步驟
檢查裝置的氣密性→裝入藥品并固定裝置→點燃酒精燈→向玻璃管內通入CO 氣體→點燃酒精噴燈，加熱氧化鐵→熄滅酒精噴燈，停止加熱→繼續通入CO 氣體至冷卻至室溫→熄滅酒精燈。
3. 實驗現象
紅色粉末逐漸變為黑色，澄清的石灰水變渾濁，尾氣燃燒產生藍色火焰。
知2－講
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4. 實驗注意事項
(1) 先通入一氧化碳氣體，排盡裝置內的空氣，然后再點燃酒精噴燈，防止一氧化碳與空氣混合加熱時發生爆炸。
(2) 實驗完畢后要先撤酒精噴燈，繼續通入一氧化碳氣體，直到玻璃管冷卻，防止高溫的鐵與空氣接觸，被再次氧化；同時可防止液體倒吸，炸裂玻璃管。
(3) 尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或點燃的方法處理，以防污染大氣。
知2－講
CO“早出晚歸”，
酒精噴燈“遲到早退”
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特別提醒:
1. 石灰石的主要作用：將礦石中的二氧化硅轉化為爐渣而除去。
2. 工業煉鐵煉出的不是純鐵，而是主鐵；實驗室煉出的為純鐵。
3. 工業煉鐵的還原劑是CO，而不是焦炭。
知2－講
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二、工業煉鐵
知2－講
煉鐵原理 在高溫條件下, 利用高爐內反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來
原料及作用 鐵礦石( 提供鐵元素)
空氣( 提供氧氣)
焦炭: 提供反應所需熱量，提供還原劑CO
石灰石: 使鐵礦石中的脈石轉變成爐渣而除去
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主要設備 高爐
發生的有關化學反應 (2)C+O2===CO2
(3)C + CO2===2CO
(1) 3CO+ Fe2O3
=== 2Fe+3CO2
產品 生鐵( 含碳量為2% ~4. 3% 并含少量磷和硫的鐵合金, 不是純鐵)
高溫
點燃
高溫
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拓展視野：
冶煉金屬的常用方法：
1. 電解法：適用于排在金屬活動性順序中鋁及其前面的較活潑金屬的冶煉。
2. 熱還原法：適用于位于金屬活動性順序中從Zn 至Cu 的冶煉，如：2CuO+C===2Cu+CO2↑，CuO+H2===Cu+H2O。
3. 熱分解法： 適用于Ag、Hg 等金屬的冶煉， 如：2HgO ====2Hg+O2 ↑。
△
△
△
知2－講
知2－練
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[中考·丹東] 在實驗室里
可以利用如圖2 所示的裝置
進行還原氧化鐵的實驗。
(1)在點燃酒精噴燈前先通入一段時間一氧化碳的目的是 _______________________________________。
例2
排盡裝置中的空氣，防止加熱時發生爆炸
考向 鐵的冶煉
題型1 一氧化碳還原氧化鐵實驗
知2－練
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(2)玻璃管中反應的化學方程式為 __________________________。
(3)裝置B 的作用是_________________________ 。
(4)實驗中還需補充的一個裝置C 是 ____________________
____________________
___________________。
檢驗有無二氧化碳生成
在右端導管用酒精燈點燃尾氣或用氣球收集尾氣
Fe2O3+3CO ====2Fe+3CO2
高溫
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解題秘方：了解實驗原理、實驗步驟、實驗現象及尾氣處理的目的是解題關鍵。
解：(2)一氧化碳具有還原性，高溫下能與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳。(3)二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，裝置B 的作用是檢驗有無二氧化碳生成。(4)一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會污染環境，在右端導管用酒精燈點燃尾氣或用氣球收集尾氣。
知2－練
知2－練
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[中考·成都] 我國有著悠久的鋼鐵冶煉史，《天工開物》中記載的“炒鋼法”，其生產過程可用下圖表示。
資料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②鐵的熔點是 1 535 ℃。根據圖文回答下列問題。
例3
題型2 鋼鐵冶煉工藝
知2－練
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(1)常見的鐵礦石有赤鐵礦和 ____________(合理即可) 。
(2)不斷鼓入空氣的目的是 ______________。
(3)煉鐵爐中生成鐵的化學方程式為
_________________________________________________。
磁鐵礦
提高爐溫
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2( 或Fe3O4+4CO===3Fe+4CO2)
高溫
高溫
知2－練
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(4)撒入潮泥灰的主要作用是 _______________________________________。不斷翻炒液態生鐵，是為了降低 ___________元素的含量。
(5)鋼的性能優良，如鋼的熔點比純鐵_____ ，易于加工。
將鐵礦石中的二氧化硅轉化為爐渣而除去
碳( 或C)
低
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知2－練
解題秘方：結合工藝流程，全面了解鋼鐵冶煉
的原理及各原料的作用是解題的關鍵。
解：(1)常見的鐵礦石有赤鐵礦和磁鐵礦。 (2)不斷鼓入空氣的目的是使碳與氧氣反應，提高爐溫。 (3)高溫條件下氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，該反應的化學方程式為Fe2O3+3CO ====2Fe+3CO2。高溫條件下四氧化三鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，該反應的化學方程式為Fe3O4+4CO ====3Fe+4CO2；
高溫
高溫
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(4)撒入潮泥灰的主要作用是將鐵礦石中的二氧化硅轉化為爐渣而除去，生鐵和鋼的主要區別是含碳量不同，不斷翻炒液態生鐵，使生鐵中碳與氧氣接觸反應生成二氧化碳，降低碳元素的含量。 (5)合金的熔點一般低于組成它的純金屬，鋼的熔點比純鐵低，易于加工。
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知識點
3
1. 化學方程式表示的各物質的質量關系是純凈物間的質量關系。實際生產中，原料和產物常為混合物，當已知量中含有雜質時，必須先將它們換算成純凈物的質量，再代入化學方程式進行計算。
含雜質物質的化學方程式的計算
知3－講
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2. 含雜質物質的有關化學方程式的計算步驟
(1)將含雜質物質質量換算成純凈物的質量；
(2)將純凈物質量代入化學方程式進行計算；
(3) 將計算得到的純凈物質量換算成含雜質物質的質量。
知3－講
感悟新知
知3－講
知識鏈接:
計算時涉及的公式有：
含雜質物質質量
× 純凈物質量分數
÷ 純凈物質量分數
純凈物質量；
物質的純度= ×100%=1- 雜質的質量分數。
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[中考·青海] 根據Fe3O4+4CO ====3Fe+4CO2 的反應原理，工業上可用來冶煉鐵。現用100 t 含四氧化三鐵為46.4% 的某鐵礦石冶煉金屬鐵。請完成下列問題，寫出必要的計算過程。
(1)100 t 該鐵礦石中含四氧化三鐵的質量是多少？
(2)理論上可煉出含鐵96% 的生鐵的質量是多少？
例4
考向 含雜質物質的相關化學方程式的計算
高溫
知3－練
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解：(1)鐵礦石中含四氧化三鐵的質量是100 t×46.4%=46.4 t。
(2)方法一：設理論上可煉出含鐵96% 的生鐵的質量是x。
Fe3O4+4CO ====3Fe+4CO2
232 168
46.4 t 96%·x
x=35 t
高溫
知3－練
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方法二：本題還可利用“守恒法”即化學反應前后元素的質量不變，根據化學式進行計算。即四氧化三鐵中所含鐵元素的質量等于煉制的生鐵中鐵元素的質量，則有：
46.4 t× ×100%÷96%=35 t。
答：(1)100 t 該鐵礦石中含四氧化三鐵的質量是46.4 t；
(2)理論上可煉出含鐵96% 的生鐵的質量是35 t。
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解題秘方： (1)根據混合物中某物質的質量＝混合物的質量× 該物質的質量分數分析解答。(2)由四氧化三鐵的質量、生鐵中鐵的質量分數，根據化學方程式可以列式計算出煉出生鐵的質量。
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知識點
4
1. 探究鐵制品銹蝕的條件
金屬的銹蝕與防護
知4－講
試管1 試管2 試管3
實驗裝置
感悟新知
金屬的銹蝕與防護
知4－講
試管1 試管2 試管3
反應條件 與O2、水接觸 只與水接觸 只與O2 接觸
實驗現象 鐵釘生銹 鐵釘不生銹 鐵釘不生銹
實驗結論 鐵生銹的條件是鐵和氧氣、水同時接觸
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2. 鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，結構疏松，呈紅棕色。鐵制品生銹后，應及時清除鐵銹。
3. 防止鐵生銹的措施
(1) 根據鋼鐵生銹的條件，防止鋼鐵生銹的基本思路是破壞其銹蝕的條件，使鐵制品隔絕氧氣和水。
(2)在生產生活中防止鋼鐵生銹的方法主要包括：
知4－講
感悟新知
知4－講
干 保持鋼鐵制品表面潔凈和干燥
膜 在鋼鐵表面覆蓋保護層，如在車、船的表面噴涂油漆，在機械表面涂油，在鐵制品表面燒制搪瓷等
鍍 在鋼鐵表面鍍一層耐腐蝕的金屬，如在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鉻等
烤 用化學方法使鋼鐵表面形成致密的氧化膜，如鋸條上的烤藍等
改 加入其他金屬，改變金屬組成，如在鋼鐵中加入鎳制成不銹鋼，可以增強其耐腐蝕能力
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知識拓展:
1. 鐵在與氧氣和水同時接觸時才能生銹，因此在設計實驗探究鐵生銹的條件時，可采用控制變量法，使鐵釘只與氧氣、只與水、與氧氣和水同時接觸，比較現象得出結論。
知4－講
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2. 鐵制品表面的鐵銹應及時清除，而鋁“生銹”時表面形成的致密的氧化膜可以隔絕空氣，可防止金屬腐蝕，不能除去。
3. 鐵在食鹽水中生銹的速率會加快。
4. 破壞鐵生銹的任一條件即可防銹，如隔絕水或隔絕氧氣。
知4－講
知4－練
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[中考·日照] 如圖4 是探究鐵釘銹蝕條件的4 個實驗，
一段時間后觀察現象。
例5
考向 鐵生銹的條件及防銹措施
題型1 探究鐵生銹的條件
知4－練
感悟新知
下列說法不正確的是( )
A. ①中甲、乙、丙三處比較，生銹最明顯的地方是甲
B. ①②對比說明鐵生銹需要空氣，①③對比說明鐵生銹需要水
C. ③中附著在棉花上的氯
化鈣的作用是作干燥劑
D. 四個實驗中，生銹最快
的是④中的鐵釘
A
感悟新知
解題秘方：根據鐵生銹的條件(與O2、H2O 同時
接觸)，運用控制變量法對照實驗條件分析得出結論。
解：①中的鐵釘與氧氣和水同時接觸，特別是乙處，所以①中鐵釘生銹，乙處生銹最明顯，A 錯誤；②中鐵釘只與水接觸，不易生銹，③中氯化鈣吸收空氣中的水分，鐵釘只與氧氣接觸，未生銹，C 正確；①②對比說明鐵生銹需要氧氣，①③對比說明鐵生銹需要水，B 正確；④是往水中通入氧氣，使鐵釘與氧氣和水充分接觸，所以生銹最快，D 正確。
知4－練
知4－練
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[中考·柳州] 柳州市被稱為“橋梁博物館”，剛建成的鳳凰嶺大橋成了“橋梁博物館”的新成員，大橋的橋體使用了大量的金屬材料。下列對橋梁中使用的金屬材料保護措施不正確的是( )
A. 經常用濃鹽酸清洗金屬材料 B. 在金屬材料表面刷油漆
C. 在金屬材料表面鍍保護層
D. 改變金屬內部結構制成防腐合金
例6
A
題型2 防止鐵生銹的方法
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解題秘方：破壞鐵生銹的條件(使鐵與O2 或H2O 隔絕)即可防止鐵生銹。
解：大橋的橋體使用的金屬(主要是鐵)能與濃鹽酸反應，經常用濃鹽酸清洗金屬材料，金屬材料易銹蝕，A 不正確；在金屬材料表面刷油漆、鍍保護層，能隔絕氧氣和水，能防止金屬材料生銹，B、C 正確；改變金屬內部結構制成防腐合金，能防止金屬材料生銹，D 正確。
知4－練
感悟新知
知識點
5
金屬資源是不可再生的，且儲量有限。金屬資源的保護措施：
(1)防止金屬銹蝕。(2)回收利用廢舊金屬。
(3)有計劃合理地開采礦物。(4)尋找金屬替代品。
金屬資源的保護
知5－講
節約資源及冶煉成本，減少污染
感悟新知
特別提醒:
廢舊金屬的隨意丟棄、亂開采礦物資源不僅會造成資源浪費，還會造成環境污染。
知5－講
知5－練
感悟新知
[中考·長沙] 我國的礦物種類比較齊全，儲量很豐富，但是礦物不能再生。下列能保護金屬資源的是( )
A. 廢舊金屬不需要回收利用
B. 礦物資源無限，可以任意開采
C. 尋找金屬代用品
D. 將鐵釘放置于潮濕的空氣中
例7
C
考向 保護金屬資源的措施
感悟新知
解題秘方：從防止金屬腐蝕，合理開發礦物，回收利用廢舊金屬，尋找金屬代用品等方面來分析判斷。
解：回收利用廢舊金屬能保護金屬資源，減少環境污染，A 錯誤；礦物資源是有限的，要合理開采，B 錯誤；尋找金屬代用品，可以節約金屬資源，保護金屬資源，C 正確；將鐵釘放置于潮濕的空氣中，鐵釘易生銹，不能保護金屬資源，D 錯誤。
知5－練
課堂小結
金屬資源
存在與分布
利用(鐵的冶煉)
腐蝕(鐵生銹)
保護

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