金属资源利用和保护

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1、Fil塑曹人教肓金属的利用和保护増询导IB強但miRia臬【学习目标】1知道一些常见的金属（铁）等矿物；掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计 算。2. 了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。【要点梳理】要点一、几种常见的金属矿物1地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除金、银等少数很不活泼的金属有单质形式 存在外，其余都以化合物的形式存在。2.几种常见的金属矿物的名称和主要成分见下表:IIII金属矿物赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe O2 3FeS2FeCO3Al O2 3CuFeS2CuS2【要点诠释】1金属元素在地壳中的含量

2、由大到小：铝铁钙、钠钾镁。2.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。在自然条件下，铁、铝等金属无单质存在，因为这些金属的活动性较强，会与氧气、水等作用生成化合物。3人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶 炼难易有关。要点二、工业炼铁工业上冶炼铁的原料、主要反应原理、主要设备见下表：原料铁矿石、焦炭、石灰石等在咼炉中焦炭的作用是提供热量（碳和氧气反应生成二氧化碳，放热），二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。主要反应 原理C+CO 昼矍 2CO2Fe O +233coL2Fe + 3CO2主要设备高炉【要点诠释】1.铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。（1）在高

3、炉中焦炭的作用是提供热量和生成还原剂一氧化碳。C+O2独理（放热反应）2COC+CO2（2）石灰石的作用是除SiO2等杂质，将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3。CaCO3CaO+CO f2CaO+ SiO2曰冋itmCaSiO3（3）冶炼过程中的主要化学方程式:C+O2CO2C+CO2CO2FeO + 3CO2 32Fe + 3CO22高炉炼出的铁是生铁，主要成分是铁，还含有C、P、S等元素，所以生铁是铁和其它元素 的合金。要点三、一氧化碳还原氧化铁的实验探究1. 实验装置：冋/nn2反应的化学方程式（炼铁的原理）：Fe2O3+3CO2Fe+3CO23. 实验步骤：（1）检查装置的气密性

4、。（2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。（3）向玻璃管内通入一氧化碳气体，并点燃酒精灯。（4）待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热。（5）当玻璃管内红色粉末变为黑色时，停止加热。（6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入一氧化碳气体，并熄灭酒精灯。4实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。【要点诠释】实验注意事项：1先通入一氧化碳气体的目的：排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生 爆炸。2. 实验完毕后继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触 被氧化。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸。

5、3尾气的处理：尾气中的一氧化碳有毒，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成无毒的二氧 化碳气体。4若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更 加集中，提高温度。要点四、含杂质物质的化学方程式的计算化学方程式所表示的都是纯净物发生化学变化时的相互关系，生成物也是纯净物的各物 质之间的质量关系，但实际上绝对纯净的物质是没有的。因此当参与反应或生成的是含杂质 的物质时，必须先把含有杂质的物质换算成纯物质的量，才能进行计算。而实际炼铁中所用的矿石是不纯的，炼出的生铁也是不纯的，因此进行有关计算时要注意换算。)c Q09f.计算公式:【要点诠释】1化学方程式所表达的物质间

6、的质量关系都是参加反应的纯净物间的关系。2做题时要重视审题，看清题目中所给的质量分数是纯度还是杂质的质量分数。如用200t 含杂质20%的赤铁矿石用于炼铁，参加反应的纯净物不是200tX20%，而是200tX(1-20%)。3. 纯物质和不纯物质之间的关系：纯物质的质量=不纯物质的质量X纯度。要点五、金属资源的保护和利用1. 铁锈蚀的条件及防锈蚀方法(1) 铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触。(2) 防止铁生锈的方法： 保持铁制品表面的洁净和干燥。 在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化 物保护膜。 改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。2保护金属资源的有效

7、途径为：(1) 防止金属锈蚀。(2) 废旧金属的回收利用。(3) 合理有效的开采矿物。(4) 寻找金属的替代品等。【要点诠释】1铁锈的主要成分是氧化铁(Fe2O3)。2. 铁锈与铝、锌表面的氧化膜不同，前者疏松，后者致密。【典型例题】类型一、考查金属的冶炼及含杂质的化学方程式的计算1. 下图是联合钢铁工业的基本生产流程示意图。请回答下列问题：(1) 写出设备A的名称：；(2) 写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式：;(3) 应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是：；(4) 铁粉与生石灰都是常用的干燥剂，现欲用化学方法检验某食品袋中的干燥剂究竟是其中的哪一种？

8、请你简述方法和现象：。2. 工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁 还原出来。（1）赤铁矿（主要成分为Fe2O3 ）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是。（2）计算： 50001含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是t； 上述赤铁矿理论上可炼得含铁98 %的生铁1。举一反三：【变式1】钢铁公司用20001含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的钢坯多 少吨？【变式2】现有含四氧化三铁85%的磁铁矿2001,用一氧化碳做还原剂，充分反应能炼出含 杂质2%的铁多少吨？类型二、考查金属资源的保护和利用3. （2015山东中考）某学习小组用相同的洁

9、净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示，一周后观察，下列说法错误的是（）和剂花燥棉干植物油-蒸憎水-甲乙丙 A. 和中的铁钉无明显变化，中的铁钉明显生锈B. 中加入的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气C. 中铁钉的甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最严重D. 探究发现铁生锈的主要条件是铁与空气和水（火或水蒸气）直接接触4.下面是某同学对铁部分知识学习的过程。 对铁制品生绣的情况调查：调查内容掉漆的自行车裸露在混凝土以外的钢筋涂油的无锈铁钉镀铬铁质剪刀铁制品锈蚀 的现象风吹雨淋，时间长了， 掉漆的部分会生锈时间长了钢筋表面出现锈层铁钉较长时间仍 不生锈剪刀较长时间 不生锈（1）

10、 从调查中可知铁制品生锈的主要条件是。（2） 提出下列保护铁资源的建议，其中正确的是。（填字母）A. 防止铁制品腐蚀B.回收利用废旧铁制品C.任意开米铁矿石（3）通过铁与硫酸铜溶液反应的实验，来比较铁和铜的金属活动性强弱。请写出该反应的 化学方程式。举一反三：【变式11（2015广西中考）控制变量法是实验探究的重要方法。下列设计方案探究目的 不能实现的是（）I于燥空气A. 甲可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触B. 甲可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度C. 乙中对比可探究铁的锈蚀条件与氧气是否有关D. 乙中对比可探究铁的锈蚀条件与氧气和水等物质是否有关【变式2】人类每年都要从大自然中提取大量的金属，用于满足日常生活和工农业生产的需 要。(1) 钢铁是我们日常生活中使用最多的金属材料。高炉炼铁常以焦炭、铁矿石、石灰石、空气等为原料。炼铁过程中，一氧化碳和赤铁矿(主要成分为Fe2O3)反应的化学方程式 为。(2) 我国钢铁年产量很高，但因锈蚀造成的损失也很惊人。人们常采取在铁制品表面涂刷油漆或镀上其他金属等方法，以防止其锈蚀。上述方法所依据的原理。(3) 我国矿物储量很丰富，但人均占有量并不多，请保护金属资源！下面几种做法中，可有效保护金属资源的是 (填字母)。a. 回收利用废旧金属制品b. 任意开采铁矿石c. 铁制品不加处理，存放在潮湿的环境中d. 寻找、开发金属的代用品