课题3 金属资源的利用和保护
金属活动性顺序表：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
金属元素在自然界中的存在形式
自然界除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,
一.金属的存在：
自然界以单质形式存在的金
自然界以单质形式存在的银
金属元素在自然界中的存在形式
其余都以化合物形式存在于地壳和海洋中。
赤铁矿 主要成分是
Fe2O3
黄铁矿 主要成分是
FeS2
菱铁矿 主要成分是FeCO3
铝土矿 主要成分是
Al2O3
黄铜矿 主要成分是CuFeS2
辉铜矿 主要成分是Cu2S
金属元素在地壳中的含量
资料
矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物。
赤铁矿[Fe2O3]
磁铁矿（Fe3O4）
黄铁矿: FeS2
菱铁矿: FeCO3
铝土矿: Al2O3
孔雀石 Cu2(OH)2CO3
赤铜矿 Cu2O
黄铜矿 CuFeS2
辉铜矿 Cu2S
铜

矿

石
矿石如何变成金属？？？
一、铁的冶炼
1、原料：
焦炭、石灰石、铁矿石
黄铁矿 FeS2
赤铁矿 Fe2O3
菱铁矿 FeCO3
磁铁矿 Fe3O4
2、原理：
在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。
实验：一氧化碳还原氧化铁[Fe2O3]
现象： 红色粉末变成黑色，
澄清的石灰水变浑浊。
用酒精灯点燃尾气的作用是
防止CO污染空气
实验结束时，先熄灯后停CO，是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。
操作中应注意些什么？
1、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？
2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？
先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。
1、原料：
黄铁矿 FeS2
赤铁矿 Fe2O3
菱铁矿 FeCO3
磁铁矿 Fe3O4
2、原理：
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中还原出来
石灰石、铁矿石
焦炭、空气
3、设备：高炉
化学方程式：
铁的冶炼
（工业上）
铁矿石
焦炭
热空气
炉渣出口
生铁出口
石灰石
高炉炼铁图：
高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。
高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来
工业上
工业上
炼铁时各物质的作用：
石灰石：把杂质转化为炉渣
焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。
提供热量
提供还原剂
造渣，除去二氧化硅
例：用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿
石，理论上可以炼出纯铁多少 t ?
解：设理论上可以炼出的纯铁质量为x
X= 560t
答：可以炼出纯铁560t。
如果炼出含铁为96%的生铁多少t？
生铁的质量560t÷ 96%=583t
可以炼出生铁铁583t。
纯物质的质量= 不纯物质的质量×物质的质量分数
不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数
注意：
带入化学方程式计算的数据应是
纯净物的质量
二、金属资源保护
资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% ~ 40%。
资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。可供开采的年限如图所示。
铁为什么会生锈？？？
取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验
步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中
步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水、植物油
步骤三、在试管3中加入少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙）
再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞
铁钉浸没一半在水中铁在空气、水的界面处生锈
铁钉完全浸没在水中，上面还加植物油 铁未生锈
铁钉放在干燥的空气中，加干燥剂等 铁未生锈
铁生锈条件的探究
生锈
不生锈
不生锈
铁既与水接触，又与氧气接触
铁只与水接触
铁只与氧气接触
在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热）
在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程。
因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！
铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O它是一种疏松多孔的物质 Fe2O3
铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。
铁锈-------混合物
(主要成分氧化铁)
结构疏松多孔
氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较
疏松多孔
完全锈蚀
致密结实
使铝“自我保护”
铁
铁锈
与空气（氧气）接触
与水接触
讨论
通过对铁制品锈蚀条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？
1、保持铁制品表面干燥和洁净
2、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等　
3、制成合金钢，如不锈钢
自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？
刷油漆
涂油
镀铬
2、金属资源保护
保护金属资源的主要途径：
1、防止金属的腐蚀
2、金属的回收和利用
3、有计划合理地开采矿物
4、寻找金属代用品
学生练习：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？
与氧气、水、二氧化碳接触
5、物尽其用
小结
铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。
破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。
防止铁生锈的方法为：1、保持铁制品表面干燥和洁净 2、在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、 “烤蓝” 等3、制成合金钢
保护金属资源的有效途径是：防止金属腐蚀回收利用废旧金属合理有效的开采矿物寻找金属的代用品物尽其用
我会做
1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？
（1）在干燥的空气中
（2）在潮湿的空气中
（3）部分浸入食盐水中
（4）浸没有植物油中
2、下列做法能防止铁制品生锈的是（　　　　　　）
A、自行车脏了用清水冲洗B、用废酸液冲洗铁制污水管道C、在铁制篮球架上刷一层油漆D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
(3)、(4)
C、D
我会做
3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是 ( )
A 回收利用电池外壳的金属材料
B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染
C　减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀
D　回收利用电池中的石墨电极
C
我会做
4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收利用与保护金属资源的相关联的是＿＿＿＿＿＿。
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议:　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
①②③④⑤⑥⑨
②④⑤⑥
防止金属腐蚀
寻找金属的代用品
1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序a→ → → 。 C装置中NaOH的作用是 。
2)实验开始时，应 (填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是 。
3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为 ，反应方程式为 。
4)除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3 (请写一物质的化学式)。
1.某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：
d b e
除去残余的二氧化碳
先通一氧化碳再加热
赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸
C或H2
固体由红棕色变成黑色
练习：
2、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中 （4）浸没在植物油中
3、如图所示实验，装置中出现的现象是（ ）
A、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化D、试管中的液面上升
D
4、下列关于金属资源的说法，不正确的是（ ） A、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金属资源是取之不尽的 C、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境 D、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
B
5、手机、笔记本电脑等电子产品中使用的锂电池，具有体积小、充电时间短、放电时间长等优点，放电时的工作原理是锂（Li）跟二氧化锰作用生成LiMnO2。
1）在LiMnO2里，锂元素显＋1价，则锰元素的化合价为 ；2）写出锂电池放电时的化学方程式 ；（3）锂电池充电时，是将电能转化为 能。
＋3
Li+MnO2=LiMnO2
化学
6、图表资料可以为我们提供很多信息，下列从图表中获取的信息及应用不正确的是（ ）
A、根据金属活动性顺序表，判断金属是否容易被盐酸腐蚀
B、根据金属的熔点数据表，判断金属的导电性强弱
C、根据溶解度曲线图，选择从溶液中获得晶体的方法
D、根据元素周期表，查找元素的原子序数、元素符号、相对原子质量
B
7、下列有关对自行车的做法不合理的是（ ）
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
C
8、菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（ )
①切湿咸菜后放置 ②切酸菜后放置③切完菜后洗净擦干④切完菜后洗净擦干，再抹一点花生油 ⑤切完菜后用水冲洗
A ①②③④⑤ B ⑤④①②③
C ④③⑤①② D ②①⑤③④
C
9、在下列各种情况下，埋在地下的铸铁输气管道被腐蚀速度最慢的是（ ）
A 在潮湿、疏松、透气的土壤中
B 在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中
C 在疏松、透气、干燥的土壤中
D 在干燥、致密、不透气的土壤中
D
10、在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（ ）
A 美观和杀菌消毒作用 B 增大厚度防止磨损
C 防止铁生锈且美观 D 增大硬度防止撞坏
C
11、请你解释以下两个事实：
1）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀？
铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜，保护可铝不再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。
2）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方容易锈蚀？
沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。