(共28张PPT)
课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 铁的冶炼
学习目标
知道金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。
1
理解铁的冶炼方法和原理，会计算含杂质物质的有关化学方程式的计算。
2
新课推进
航母，卫星，火箭，高铁等的铸造对金属需求量极大，这么多金属来源哪里？
是如何提炼出来的？
导入新课
1 地球上的金属资源
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，
其余都以化合物的形式存在。
常见的金属矿石
铝土矿
主要成分是Al2O3
赤铁矿
主要成分(Fe2O3)
磁铁矿
主要成分(Fe3O4）
辉铜矿
主要成分是Cu2S
黄铜矿
主要成分是CuFeS2
菱铁矿
主要成分是FeCO3
金属元素在地壳中的含量
元素名称 质量分数/%
铝 7.73
铁 4.75
钙 3.45
钠 2.74
钾 2.47
镁 2.00
锌 0.008
铜 0.007
银 0.00001
金 0.0000005
1. 下列有关金属资源的叙述错误的是( )
A．金属资源广泛存在于地壳和海洋中，目前提取量最大的金属是铝
B．“沙里淘金”说明金在自然界中能以单质形式存在
C．地壳中的金属资源大多数以化合物形式存在
D．我国矿物储量丰富，钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列
A
随堂训练
2．钢铁冶金行业正向“绿色企业”发展，从环保角度分析最不宜炼铁的矿石是( )
A．赤铁矿(Fe2O3)
B．黄铁矿(FeS2)
C．磁铁矿(Fe3O4)
D．菱铁矿(FeCO3)
B
随堂训练
2 铁的冶炼
思考1：想要得到铁我们需要寻找哪种矿石炼铁？
思考2：工业生产大量的铁，我们需要寻找哪种矿石炼铁？黄铜矿可以吗？
赤铁矿
主要成分(Fe2O3)
磁铁矿
主要成分(Fe3O4）
黄铜矿
主要成分是CuFeS2
菱铁矿
主要成分是FeCO3
铁含量70%
铁含量72.4%
铁含量30.4%
铁含量48.3%
磁铁矿，含铁量最高，但磁铁矿资源少，缺乏，因此工业炼铁是用赤铁矿，黄铜矿含有硫元素，会生产二氧化硫污染空气
遵循了质量守恒定律
工业生产要考虑原料是否易得，价格是否便宜，成本是否低廉，能否大量生产以及对环境的影响
实验药品
化学原理
实验装置
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
①红棕色的物质变为黑色；②澄清的石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰。
实验现象
检查装置气密性
装药品，固定仪器
通入CO气体
验纯后点燃酒精灯
熄灭酒精灯
冷却后停止通CO
反应结束后熄灭酒精喷灯
点燃酒精喷灯
实验步骤
思考与交流
1．实验开始前，为什么要先通入CO气体再加热？
2．实验结束后前，为什么要停止加热再停止通入CO？
排尽玻璃管内的空气，以免加热时玻璃管内CO与空气混合发生爆炸。
防止新生成的铁粉被氧化；防止液体倒吸，使玻璃管炸裂。
3.CO有毒，如何进行尾气处理？
尾气中的CO要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气
3.CO有毒，如何进行尾气处理？
尾气中的CO要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气
思考与交流
4.如何检验一氧化碳还原氧化铁生成物是铁呢？
（1）用磁铁吸引；
（2）加入足量的稀盐酸，若黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色，则黑色粉末为铁。
3.如图是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。下列说法错误的是( )
A．实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑
B．反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加
C．试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D．为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置
B
随堂训练
4．如图为CO还原Fe2O3的微型实验装置(夹持仪器已略去)，甲酸在热的浓硫酸作用下分解生成CO，利用CO还原Fe2O3。
(1)CO还原Fe2O3的化学方程式为
____________________________。
(2)实验前应先_____(填序号，下同)，
再______。
A．点燃酒精灯，挤压眼药水瓶 B．点燃酒精喷灯
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
高温
====
A
B
随堂训练
4．如图为CO还原Fe2O3的微型实验装置(夹持仪器已略去)，甲酸在热的浓硫酸作用下分解生成CO，利用CO还原Fe2O3。
(3)此实验装置的主要优点是环保，
其理由是_____________________
_________________________________
___________________(写一点)。
(4)实验结束后，取少量玻璃管中的固体，加入稀盐酸，若观察到______________，则证明有铁生成。
一氧化碳被点燃生成
二氧化碳，不污染环境，并且节约
能源(合理即可)
有气泡产生
随堂训练
工业炼铁
原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
原料
铁矿石：
焦炭：
空气：
石灰石：
设备
高炉
产物
生铁，含碳量2%~4.3%，不是纯铁
提供铁元素
提供还原剂，提供能量
提供反应所需氧气
除去铁矿石中的SiO2转化为炉渣
5. 位于我国张家港市的沙钢1号炼铁高炉容积5 860立方米，被称为“世界高炉之王”。如图是炼铁高炉示意图，请回答下列问题：
(1)工业炼铁常用的铁矿石是赤铁矿，其主要成分的化学式为__________。
Fe2O3
随堂训练
还原
可燃
化学
热
(2)焦炭在B区发生反应，体现出了________性和_______性。高炉炼铁过程中的能量转化为________能→________能→化学能。
(3)炉渣形成的过程是石灰石高温分解的氧化钙与铁矿石中的二氧化硅化合生成硅酸钙(CaSiO3)，形成炉渣的化学方程式为________________。
CaO＋SiO2 CaSiO3
高温
====
随堂训练
(4)生铁经过处理，再熔合一定量的铬和镍，可以制得不锈钢。生铁的含碳量比不锈钢的含碳量______(填“高”或“低”)，“百炼成钢”的原理是______________________(用化学方程式表示)。
高
C＋O2 CO2
高温
====
(5)高炉气体的主要成分为________________，请你对高炉气体的处理提一条合理化建议：______________________。
CO、CO2
回收利用(合理即可)
随堂训练
铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
铁矿石
Fe2O3
Fe
混合物
化合物
（纯净物）
单 质
（纯净物）
生 铁
（主要含铁）
合 金
（混合物）
物质的纯度 = ×100%
思考与交流
不纯物的总质量
纯净物的质量
【例题】用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％ 的生铁多少吨？
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
只有纯净物才能代入化学方程式进行计算
3.有关化学反应中杂质问题的计算
【例题】用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？
1000 t×80％=800 t
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160 2×56
800 t x
x=560 t
解：1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为
设：800 t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
折合为含铁96％的生铁的质量为： 560 t÷96％=583 t
答：1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583 t。
高温
160
2×56
=
800t
x
某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000 t，试计算：
（1）该3000 t生铁中含纯铁多少吨？
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）
x ≈4790t
（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
解：（1）生铁中含纯铁：3000 t×(1－5%)=2850 t
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
112
x · 85% 2850 t
高温
160
x · 85%
=
112
2850t
答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850 t。
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790 t。
课堂小结
铁的冶炼
铁的冶炼
矿石的种类
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
计算：含杂质物质的相关计算
赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、铝土矿（主要成分Al2O3）
原理：
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
随堂训练
1．下列矿石中，主要成分属于氧化物的是（ ）
A．黄铁矿（FeS2) B．赤铁矿（Fe2O3)
C．菱铁矿（FeCO3) D．石灰石（CaCO3)
B
2. 为了初步确定某种矿石的种类，取该铁矿石用盐酸溶解，有温室气体放出，这种矿石是( )
A. 磁铁矿（Fe3O4） B. 赤铁矿（Fe2O3）
C. 铝土矿（Al2O3） D. 菱铁矿（FeCO3）
D
随堂训练
3. 实验室里用如图8-3-2所示装置还原氧化铁，关于该实验下列说法错误的是（ ）
A．玻璃管中发生的反应属于置换反应
B．该实验说明一氧化碳既可以燃烧又有还原性
C．实验观察到的现象为红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊
D．实验时，先通入纯净的一氧化碳，再点燃酒精喷灯给玻璃管加热
A
随堂训练
4. 下列关于工业炼铁的叙述不正确的是（ ）
A．炼铁的设备是高炉
B．炼铁得到的产品是生铁
C．炼铁过程中加入石灰石的目的是将矿石中二氧化硅转化为炉渣
D．炼铁原料中焦炭的主要作用：一是燃烧提供高温；二是作为还原剂还原氧化铁
D(共26张PPT)
课题3 金属资源的利用和保护
第2课时 金属资源保护
新课推进
学习目标
知道金属锈蚀的原理。
1
知道防护金属锈蚀的一些措施，有保护金属资源的意识。
2
导入新课
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%。港珠澳大桥是世界上钢结构桥体最长的跨海大桥，它如何屹立不倒？
1 探究金属锈蚀的原理
思考：为什么铁制品在干燥的空气中不易生锈？
在潮湿的空气中容易生锈呢？
猜想1：铁生锈与水有关
猜想2：铁生锈与氧气有关
猜想3：铁生锈与氧气和水有关
1.提出问题:铁生锈与什么有关？
2.猜想与假设
3.设计实验
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
有水
无氧气
有氧气无水
有氧气无水
实验 现象 条件 分析 结论
①铁钉浸没在水中
②铁钉在干燥空气中 ③铁钉一半浸入水中 铁钉与水和空气交界面处易生锈
水、氧气
②和③可得出铁生锈与水有关
铁钉表面没有明显的锈斑
水
铁钉仍光亮完好
氧气
①和③可得出铁生锈与氧气有关
在水和氧气同时存在的环境中铁能生锈
小结
铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与水蒸气和氧气（或空气）同时接触。
铁锈的主要成分：Fe2O3·xH2O
思考
1.为什么要使用蒸馏水 蒸馏水为什么煮沸后迅速冷却的呢
蒸馏水：排除水中其他杂质对铁生锈的影响
煮沸后迅速冷却：目的是除去水中溶解的氧气
2.为什么要在水面上覆盖一层植物油？
隔绝氧气，防止氧气溶解在水中。
3.铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？
铝与氧气反应是生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。
铁锈成分复杂，并且疏松多孔、易吸水，不能阻碍里层的铁与氧气、水蒸气反应。
思考
1.金属锈蚀的条件
（1）要有能够发生反应的物质；
（2）反应物要能相互接触；
（3）生成物不会对反应起阻碍作用。
拓展延伸
铁的纯度，环境的温度、湿度、酸碱性等影响铁锈蚀的速率。
1. 某同学为探究铁的锈蚀条件，设计如图实验(所用铁钉光亮无锈)：
(1)一段时间后，观察到只有实验_____(填序号，下同)中铁钉锈蚀。
A
(2)通过实验______和______对比，得出只有水无法使铁生锈。
(3)实验B中植物油的作用是_________________。蒸馏水要事先煮沸并迅速冷却的目的是_________________________________________。
A
B
隔绝氧气(或空气)
除去溶解在水中的氧气，并防止氧气再溶于水
练一练
2．如图是某化学小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列叙述正确的是( )
①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象
②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重
③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈放热
④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈消耗了瓶内的氧气
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
C
练一练
破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或氧气或隔绝水。
2.防止铁制品防腐蚀的原理和方法
原理
方法
①保持铁制品的洁净和干燥。
②“穿外衣”在金属表面涂上一层保护膜
③强体质----改变铁的组织结构，制成合金，如不锈钢。
2.防止铁制品防腐蚀的原理和方法
喷漆
搪瓷
涂油
烤蓝
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？
镀铬
涂油
刷漆
防止金属锈蚀是保护金属资源的有力措施。
3. 下列铁制品的防锈原理与其他三项不同的是( )
A．篮球架刷漆
B．自行车链条涂油
C．自行车钢圈镀铬
D．用不锈钢做菜盆
D
练一练
4. 下列是铁制品在使用和保存时的注意事项，其中说法错误的是( )
A．用铁制容器盛装食醋
B．避免铁制品长期接触潮湿空气
C．保持铁制品表面洁净、干燥
D．为防止机床生锈，在机床表面涂油
A
练一练
（1）有效地防止金属锈蚀。
3.保护金属资源的有效途径
（4）积极寻找金属的代用品。
（2）回收和利用废旧金属。
（3）有计划、合理地开采矿物。
铁生锈原理的应用：
①利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴；
②利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁
粉双吸剂，即食品中的防腐剂和干燥剂。
4.用绣
回收废旧金属有什么意义？
据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源，可见回收利用废金属，具有巨大的社会和经济效益。
1.可节约金属资源
2.可节约能源
3.降低金属使用成本
4. 可减少重金属对水体和土壤的污染
5. 下列做法不利于保护金属资源的是( )
A．采取各种有效防锈措施防止金属锈蚀
B．国家加大开采矿物的力度
C．用塑料代替钢和其他合金制造管道
D．回收铝制饮料罐，将其中的铝循环再利用
B
练一练
6．下列关于废旧手机中的金属材料回收利用的说法错误的是( )
A．可以节约金属资源
B．可以节约冶炼相关金属所消耗的能源
C．可以减少对环境的污染
D．回收废旧手机中的金属材料没有任何价值
D
练一练
课堂小结
金属资源保护
保护金属资源的有效途径
铁生锈的条件
铁与氧气、水同时接触
防止铁生锈的措施
保持铁制品表面的洁净和干燥
在铁制品表面覆盖保护层
改变内部结构，制成合金
防止金属腐蚀
回收利用废旧金属
有计划、合理地开采矿物
寻找金属的代用品
1. 光亮的铁在下列情况下最易生锈的是（ ）
B
2. 下列物品需采取防锈措施的是（ ）
A. 铁制防盗网 B. 不锈钢菜刀
C. 铝合金窗 D. 金戒指
A
随堂训练
3. 金属资源是不可再生的资源，利用与保护金属资源是现代公民的责任。下列有关金属资源利用与保护的叙述中不正确的是（ ）
A．大力开采稀有金属矿物，以保障金属材料的供应
B．提高废旧金属的回收利用率
C．采用多种有效防锈措施，可避免金属的锈蚀
D．用塑料代替金属制造管道和机器部件
A
随堂训练
4.2018年港珠澳大桥正式建成通车，它是世界上钢结构桥体最长的跨海大桥。请根据所学知识，回答有关金属资源的下列问题。
（1）在空气中，铁与 同时接触发生反应而生锈；
（2）请写出一条防止铁生锈的措施： ；
（3）除防止金属腐蚀外，请再写出一条保护金属资源的有效途径。
氧气和水蒸气
刷漆或涂油
寻找金属替代品
随堂训练
