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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。,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CO2CaOH2CaCO3H2O ；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 000t807096 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 80800t。 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 96583t（纯化杂 ）,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 80800t。,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. 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CaOH2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Fe2O3CO 2FeCO2 D. 尾气处理时发生反应的化学方程式为2COO2 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（ ） 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,3COFe2O3 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,设备,相关反应,3COFe2O3 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。,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,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，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,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，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（） 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,3COFe2O3 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,
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