第八单元金属和金属材料
课题3??金属资源的利用和保护
1.知道常见的矿石。熟悉工业炼铁的原理和方法。2.了解铁生锈的条件和防锈的方法。
3.熟悉根据化学方程式的含杂质的计算。
4.知道保护金属资源的重要性和途径。
重点：
炼铁的原理和方法；铁生锈的条件和防锈方法
难点：
含杂质的计算；铁生锈的条件
一、金属矿物
1.金、银化学性质很不活泼，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。
2.大多数金属在自然界以金属矿物形式存在。
金属矿石
赤铁矿
磁铁矿
铝土矿
赤铜矿
金红石
软锰矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
Cu2O
TiO2
MnO2
图示
3.人类每年从金属矿物中提取大量金属，其中提取量最大的是铁。
二、铁的冶炼
1.春秋时期，我国已生产和使用铁器；战国以后，铁逐渐成为最主要的金属材料。
2.高炉炼铁
设备
高炉
原料
赤铁矿石、焦炭、石灰石、热空气
原理
利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
各原料的作用
赤铁矿石
提供铁元素
焦炭
①燃烧放热，提供高温环境，维持炉温；
②提供还原剂CO
石灰石
将矿石中的二氧化硅转化成炉渣
热空气
提供焦炭燃烧所需的氧气
炉内反应
由下而上依次为：
C+O2CO2；
CO2+C2CO；
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2.
【易错提醒】高炉炼铁使用的原料是焦炭，反应的原理却是一氧化碳还原氧化铁，原因是：气体与固体的接触面积大于固体之间的接触面积，一氧化碳是气体，与赤铁矿石的接触面积远大于焦炭和赤铁矿石的接触面积，故主要是一氧化碳做还原剂，还原氧化铁。
三、炼铁的相关计算
1.在实际生产时，炼铁用的原料和产品都含有杂质，计算用料和产量时需考虑杂质。
2.计算式：
(1)纯度=纯物质的质量/不纯物质的质量×100%
(2)纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度
Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数；
Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数
Fe的质量=生铁的质量×(1-生铁中杂质的质量分数)
(3)不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度
赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量÷赤铁矿石中Fe2O3的质量分数；
生铁的质量=Fe的质量÷生铁中铁的质量分数
生铁的质量=Fe的质量÷(1-生铁中杂质的质量分数)
3.典例
1．用1000t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？
四、金属的腐蚀与防护
1.铁钉容易生锈，铁锈的主要成分为Fe2O3?xH2O
2.探究铁钉生锈的条件
实验一
实验二
实验三
实验设计
铁钉与空气和水同时接触
铁钉只与煮沸且迅速冷却的蒸馏水接触
铁钉只与干燥的空气接触
实验现象
生锈(水面附近生锈更严重)
不生锈
不生锈
实验分析
对比实验一和实验二，可知铁生锈需要与氧气接触；
对比实验一和实验三，可知铁生锈需要与水接触。
实验结论
铁生锈的条件是：铁与氧气和水同时接触。
【易错提醒】
1.蒸馏水煮沸且迅速冷却的目的：“煮沸”是除去其中溶解的氧气，“迅速冷却”是防止空气中的氧气再溶解在水中。
2.铝的活动性比铁强，铁制品很容易生锈，而铝制品却有很好的抗腐蚀性能的原因：铝能在表面形成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝继续与氧气反应；铁与氧气和水反应生成的铁锈很疏松，不能阻止里面的铁继续与氧气和水反应，故铁容易生锈，且能全部锈蚀。
【名师拓展】氯化钠溶液、稀盐酸、稀硫酸等都能加速铁生锈的速度。
3.铁生锈的防护
(1)方法：隔绝氧气；隔绝水
(2)具体措施：
①保持表面的洁净和干燥；
②在铁制品表面覆盖保护膜。
如：涂油、刷漆、镀其他金属、搪瓷、通过化学反应使表面生成一层致密的氧化物保护膜
③制成合金。如：不锈钢。
【易错提醒】
1.防锈的具体措施应根据实际使用情况而定。如正常使用的铁锅防锈的方法一般是洗净擦干，也可再涂点食用油，而不能刷油漆；铁质栏杆一般采用刷漆的方式，而不采用涂油的方式……
2.铁制品防锈的最重要的一点是：尽量保持表面的洁净和干燥。
五、保护金属资源
1.金属矿物的储量有限，且不能再生。
2.保护金属资源的有效途径：
①防止金属腐蚀；
②回收利用废旧金属；
③有计划、合理地开采金属矿物；
④寻找金属的替代品。
判断题
2．地壳中的金属资源都以化合物的形式存在。()
3．我国的金属矿藏比较丰富，其中金、银等金属都以单质的形式存在()
4．赤铁矿主要成分是Fe2O3()
5．磁铁矿主要成分是FeCO3()
6．工业炼铁的主要原理是高温的条件下，利用碳与氧化铁反应。()
7．高炉炼铁的原理是用焦炭将铁矿石中的铁置换出来()
8．高炉炼铁过程中，用于还原氧化