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1、第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护世界跨径最大的斜拉桥世界跨径最大的斜拉桥苏通大桥苏通大桥 苏通大桥总长苏通大桥总长8206米米，斜拉桥主孔跨度，斜拉桥主孔跨度1088米米，列世界第一；主塔高度列世界第一；主塔高度306米米,列世界第一；斜拉索的列世界第一；斜拉索的长度长度580米米,列世界第一。列世界第一。杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥全长36公里，其中桥长35.7公里，双向六车道高速公路，设计时速100km。总投资约107亿元，设计使用寿命100年以上。大桥设北、南两个通航孔。北通航孔桥为主跨448m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南通航孔桥为
2、单塔单索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。大桥两岸连接线工程总长84.4公里，投资52.1亿元。其中北连接线29.1公里，投资额17.8亿元；南岸接线55.3公里，投资额34.3亿元。大桥和两岸连接线总投资约140亿元，实际建设工期43个月。大桥的结构为双塔钢筋混凝土斜拉桥，双向6车道，设计时速100公里，设计使用寿命100年，建设期限5年。建成后，宁波杭州湾大桥成为世界上最长、工程量最大的世界第一跨海大桥。青岛胶州湾大桥青岛胶州湾大桥青岛胶州湾大桥青岛胶州湾大桥位于中国山东省青岛市，为跨越胶州湾、衔接青兰高速公路的一座公路跨海大桥，全长36.48千米，是世界上已建成的最长的跨海大桥，比前任
3、“冠军”杭州湾跨海大桥长了0.48千米。工程总投资95.4亿元，连接青岛、黄岛、红岛“三极”，后期计划增建胶州联络线。温故知新温故知新1、背诵金属活动性顺序表。3、金属有哪些化学性质？2、金属活动性顺序有哪些应用？4、写出下列化学反应的化学方程式：（1）镁、锌、铁与盐酸的反应 （2）铁钉与硫酸铜溶液、铜丝与硝酸银溶液的反应。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au判断金属的活动性；判判断金属的活动性；判断金属与酸的反应；判断断金属与酸的反应；判断金属与盐的反应。金属与盐的反应。金属与氧气反应，生成金属金属与氧气反应，生成金属氧化物；金属与酸反应，生氧
4、化物；金属与酸反应，生成盐和氢气；成盐和氢气；金属与某些盐溶液反应。生金属与某些盐溶液反应。生成新金属和新盐。成新金属和新盐。（1）Mg+2HCl=MgCl2+H2 Zn+2HCl=ZnCl2+H2 Fe+2HCl=FeCl2+H2、（2）Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag学习目标学习目标知识与技能知识与技能：1、知道一些常见金属如铁、铝、铜等矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；2、会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。过程与方法过程与方法：了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。情感态度与价值观情感态度与价值观：知道
5、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。人类生活离不开金属人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属军事与科技也需要大量的金属一一.金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿石。石。铁矿石等都是常见铁矿石等都是常见的矿石的矿石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形
6、式存在。金属化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形式存在。式存在。元素名元素名称称质量分质量分数数/元素名元素名称称质量分质量分数数/铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分F
7、eFe3 3O O4 4）我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等储量在世界上也占有重要地位。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大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源，人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。二二.铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢
8、产产量突破年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉现象：现象：红色红色粉末变粉末变成成黑色黑色，澄清的石，澄清的石灰水变浑浊。灰水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火火焰焰一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验室实验室实验室实验室相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2点燃点燃点燃点燃高温高温高温高温用酒精灯点燃尾气的作用是用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气实验
9、步骤：实验步骤：1、检查装置气密性、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边点燃右边酒精灯酒精灯4、通入一氧化碳通入一氧化碳气体气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热、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、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、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄灭右边熄灭右边酒精灯酒精灯实验前要先通实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加
10、热时要继续与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。1、原料：、原料：黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，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从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气3 3 3 3、
11、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量含铁量含铁量高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐火耐火砖砖作衬里。炼铁的主要原料是作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还原出来 工业上工业上工业上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：高炉炼铁图：炼铁时各物质
12、的作用：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的COCO2 2还原为还原为还原为还原为具有还原性的具有还原性的具有还原性的具有还原性的COCO，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是的还原剂是的还原剂是的还原剂是COCO，优点是气体还原剂具有流动性，优点是气体还原剂具有流动性，优点是气体还原剂具有流动性，
13、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。能与矿石充分接触，使反应更彻底。能与矿石充分接触，使反应更彻底。能与矿石充分接触，使反应更彻底。炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 2 2 2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算例1、1000t含杂
14、质含杂质20%的赤铁矿石中含的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t纯纯物质的质量物质的质量=不纯物质的质量不纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度）例例2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%，含铁560t？生铁的质量：560t96%=583.3t不纯不纯物质的质量物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度）例例3：用：用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？注意：注意：
15、带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁1000t80%70%96%=583.3t生铁的质量：生铁的质量：诊断补偿，点击中考二、计算题（2006黄冈）用2000t 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？1166.7t 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣三三.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防
16、护铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失。失。铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件请解释下列实验的现象液面处铁液面处铁锈较多锈较多干燥剂干燥剂干燥空气中干燥空气中部分浸没水中部分浸没
17、水中浸没水中浸没水中部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中在在空气中锈蚀，实际上是空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，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
18、铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。完全锈蚀。氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”与与空气（氧气）空气（氧气）接触接触与水与水接触接触怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在在机械表面涂防锈油机械表面涂防锈油在在面盆、杯子、面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的
19、其他起保护作用的其他金属。金属。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜金属防腐蚀的方法：改变金属的内部结构改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢形成保护层形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反
20、应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水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？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。作用生
21、成了铜绿。推理依据是按铜绿的化学推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，四种元素，若无空气中的若无空气中的O2、H2O、CO2 等对铜发生作等对铜发生作用则铜绿中不可能含用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。用白等元素。用白醋浸泡可除去铜锈醋浸泡可除去铜锈。一一.防止金属腐蚀防止金属腐蚀 二二.回收利用废旧金属回收利用废旧金属三三.合理有效地开采矿物合理有效地开采矿物 四四.寻找金属的代用品寻找金属的代用品保护金属资源的方法：防止金属的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等梳理整合 本节课你学会了 哪些知识？诊断补偿，点击中考诊断补偿，点
22、击中考一、选择题：请将唯一正确答案代量填入下列空格内1（2006 广州）人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（）A、炼铁的过程是把单质铁变成氧化铁。B、钢是很纯的铁。C、生铁是含少量碳的铁合金。D、被腐蚀的铁制品属于不可回收的垃圾。2（2006 益阳）铁是人类生活中重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得铁，Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，该该反应中，发生还原反应的物质是（）A、Fe2O3 B、CO C、Fe D、CO23、做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质时可选用的方法是（）A、用大量水边冲边洗。B、用试管刷左右、上下猛烈刷。C、用盐酸或稀硫酸清洗后再用水冲。D、用肥皂粉清洗后再用水冲洗。高温CAC