_金属资源的利用和保护(第二课时)

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二课时二、金属资源的保护资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。部分金属资源即将枯竭！原因一：每年大量开采(数以亿吨计)保护金属资源的原因：原因二：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%。思考•1.金属资源短缺对人类社会发展意味着什么？•2.金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？•3.如何保护金属资源？所以保护金属资源是当今紧要的一件事！保护金属资源的原因：铁轨的锈蚀铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。1.金属的腐蚀和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！如何防锈？铁的生锈过程哪种条件下,铁最易生锈?为什么?植物油abc请思考：用橡皮塞塞紧管口实验：探究铁生锈的条件——a.在干燥空气中b.浸没在水中c.半截浸没在水中铁的生锈过程不生锈(有水无O2)不生锈(有O2无水)在水与空气的交界面最易生锈————植物油abc用橡皮塞塞紧管口(有水和Ｏ2)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。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。(缓慢氧化)氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较铁锈(Fe2O3)氧化铝(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”与空气（氧气）接触与水接触铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁（Fe2O3）(铁锈很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的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。)铁生锈的条件：⑴要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；铁制品锈蚀的条件:⑵反应物要能相互接触；⑶生成物不会对反应起阻碍作用。(缓慢氧化)防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P201.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，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。⑴三角架：⑵钢线(辐条）：⑷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）！自行车防锈措施有哪些？讨论：⑶钢圈：思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，若无空气中的O2、H2O、CO2等对铜发生作用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。用白醋浸泡可除去铜锈。图8-25据估计一些矿物可供开采的年限2.金属资源保护⑴为什么要保护金属资源？矿物的储量是有限的，而且不能再生。2.金属资源保护的有效途径:[阅读18页~19页]⑴.防止金属腐蚀⑵.回收利用废旧金属⑶.合理的开采矿物⑷.寻找金属的代用品图8-26金属的回收利用回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。小结•铁生锈的主要条件是与氧气和水（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：保持铁制品表面干燥和洁净在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝”等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反馈练习1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A.在潮湿、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮湿、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是()CBA.水面上的船头部分B.水面附近的船体部分C.水面下的船底部分D.各部分都一样速度生锈3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（）①在铁制品表面镀锌②在铁制品表面涂油脂③保留铁件表面的铁锈作保护层④在铁器表面刷油漆⑤自行车脏了用清水冲洗⑥用废酸液冲洗铁制污水管道⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。⑴请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：编号操作方法实验目的A探究铁在干燥空气中的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封C探究铁在有空气和水时的生锈情况加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。⑶用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是___________________________________。C南方比北方天气潮湿，铁更易生锈ABC铁在干燥空气中铁在有水而无空气（氧气）时铁在有空气和水时用植物油液封用橡皮塞塞紧管口4.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：请你认真分析数据，回答下列问题：⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；⑵计算样品中铁的质量分数；⑶若生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？甲乙丙烧杯＋稀硫酸200g150g150g加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。甲乙丙烧杯＋稀硫酸200g150g150g加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。设Fe的质量为X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑562X0.3g则Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵计算样品中铁的质量分数；答：样品中铁的质量分数为93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？解：⑶需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。1000t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t×93.3%＝930t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2====高温160112Y×80%930t160:112=Y×80%:930tY=1666.1t答：生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2；====高温1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。2.在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。4.保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。列比例时，一定要用纯量。m(纯)=m(不纯)×纯度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O本单元小结：一、金属和金属材料金属与非金属物理性质的比较：物理性质金属非金属状态在常温下，除汞(Hg)是液体外，其余都是固体在常温下，有固、液、气三态密度一般较大一般较小光泽有一般无导电性导热性能导电、导热一般不导电、不导热延展性有没有2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特性的合金。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因此，在实际中大量使用的金属材料是合金。二、金属的化学性质1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应的难易和剧烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。，。Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑3Fe+2O2Fe3O4点燃4Al+3O22Al2O3点燃2Cu+O22CuO△Cu+H2SO4→不反应2.由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。例如如果用A+B→C来表示化合反应的话，请用相似的方法来表示分解反应和置换反应。置换反应：A+BC→B+AC分解反应：AB→A+B，。Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu3.常见金属活动性顺序如下：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性，由强逐渐减弱举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：。。⑴只有排在H前面的才能置换酸中的氢。⑵只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的化合物的溶液中置换出来。(KCaNa特殊、反应复杂)三、金属资源保护3CO+Fe2O32Fe+3CO2；====高温1.把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：在实际生产时,还会遇到有关杂质的计算问题。2.铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是：铁锈蚀的主要条件是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应。防止铁锈蚀的主要措施是在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。4.保护金属资源的有效途径是：列比例时，一定要用纯量。m(纯)=m(不纯)×纯度实验步骤：①.按下图组装仪器，并检查其气密性。②把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。③把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。④当红色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。同时还可防止石灰水倒吸。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止一氧化碳污染空气。