资料简介
第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
图8－16 自然界以单质形式存在的金 图8－17 自然界以单质形式存在的银
赤铁矿: Fe2O3
黄铁矿: FeS2
菱铁矿: FeCO3
铝土矿: Al2O3
黄铜矿：CuFeS2
辉铜矿：Cu2S
金属活动性顺序表：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
金属的存在形式
• 单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、
银、铜等
• 化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、铝、
锌、钠和钙等
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
闪锌矿
一、铁的冶炼
一、铁的冶炼
一、铁的冶炼
1.实验室用一氧化碳还原氧化铁
3 2 3高温Fe2O3 + CO === Fe + CO2反应原理
为什么？
应用CO的什么性质？
（通点熄停）
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当红棕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。
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。
现象
分析
反应式
尾气处理
红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的
石灰水变浑浊
一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳
①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
证明产物中有铁粉的方法是：
用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )
先通后点的原因是为了防止加热了的一
氧化碳和空气的混合气发生爆炸。
实验结束后，先熄灯后停气的原因是为
了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管
使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水
倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。
先通CO后点灯
先熄灭酒精灯后停止通CO
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
2.工业炼铁：
反应的化学方程式：
CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂
⑴原理：
焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,
CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中
的铁还原出来。
⑵设备：炼铁高炉 铁矿石、焦炭、石灰石
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
CO2＋C 2CO 高温
C + O2 CO2 点燃
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。
不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：
列比例时，一定要用纯量。
3.含杂质的物质的化学方程式的计算：
m(纯) = m(不纯 )×纯度
m(不纯) = m(纯) ÷ 纯度
例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理
论上可炼含铁96%的生铁多少吨？
Fe2O3+3CO===2Fe + 3CO2
高温
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t ×80%＝800t。
设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。
160 112
800t X
160
800t = 112
X
X＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为560t÷ 96%＝583t (纯化杂)
答： 1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含
铁96%的生铁为583t。
或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。
Fe2O3+3CO===2Fe + 3CO2
高温
160 112
800t X×96%
160 :112＝800t :X×96% X＝583t
(杂化纯)
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 t ?
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
Fe2O3 ------------------2 Fe
160 2×56
1000t×80％ x·96%
∵ 160 2×56
1000t×80％ x·96%
∴ x=
2×56× 1000t×80％
160×96%
= 583 t
答：略。
解法二：
⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
解：⑴生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t.
Fe2O3 + 3CO=== 2Fe + 3CO2
160 112
X· 85% 2850t
高温
160
X· 85%
= 112
2850t X≈4790t
答：⑴该3000 t生铁中含纯铁2850t。
⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。
1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：
⑴该3000 t生铁中含纯铁多少吨？
⑵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）
练习：
2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。
（1）写出图中标有序号的仪器名称① ，② 。
(2)实验过程中，先要进行的是______________ 。（填Ⅰ或Ⅱ）
Ⅰ．加热 Ⅱ．通一氧化碳
(3)A中反应的化学方程式是 。
B中反应的化学方程式是
，
B中观察到的现象是_______________ 。
(4)该装置的不足之处是
。
铁架台 试管
Ⅱ
Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
高温
没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
澄清的石灰水变浑浊
① ②
3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素
被人类大规模开发、利用的大致年限。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
约6000年前约200年前 约600年前
约2500年前
⑴选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是
；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是
。
①铝的密度小 ②铝很活泼
③地壳中铝的含量高 ④铝的表面易生成致密的保护膜
②
①④
⑵钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。
右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学
方程式 ；能证明产物
中有铁粉的方法是：
。 用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)
3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ====高温
⑶在组装仪器时，把玻璃管插入
橡胶管的操作方法 是
。
此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：
。 用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃
导管一端用水润湿后旋转插入
3CO+ Fe2O3 2Fe + 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。
列比例时，一定要用纯量。
m(纯) = m(不纯 )×纯度
练习：
1、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，
该厂理论上可以日产含Fe98％的生铁多少t?
2、冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含Fe3O4的赤铁矿
石多少t?
二、金属资源保护
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。
资料二：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
会发展意味着什么呢？
• 2 、金属腐蚀的条件是什么
？如何防腐？
• 3、如何保护金属资源？
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：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分
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
锈较多
干燥剂
①干燥空气中
②部分浸没水中
③浸没水中 ④部分浸没食盐水中
①保持钢铁表面的清洁干燥。
②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，
钢圈镀铬、镍。
③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧
涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。
④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。
⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）
防止铁锈蚀的主要措施：
金属防腐蚀的方法：
• 改变金属的本质
– 制成合金钢，如不锈钢
• 形成保护层
– 刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层
耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形
成氧化物薄膜等
• 改善腐蚀环境等等
–保持铁制品表面干燥和洁净
• 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
涂油镀铬
1、防止金属的腐蚀， 2、金属的回收利用，
3、合理地开采矿物， 4、寻找金属的代用品。
怎样保护金属资源？
（1）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液
（3）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液
（5）钠与稀硫酸
1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。
2、回答下列问题：
（1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？
（2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？
（3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才
能用带有油的布擦？
1、菜刀在下述情况下，发生锈斑的
严重程度顺序是（ ）
①切湿咸菜后放置 ②切酸菜后放置
③切完菜后洗净擦干④切完菜后洗
净擦干，再抹一点花生油 ⑤切完菜
后用水冲洗
A ①②③④⑤ B ⑤④①②③
C ④③⑤①② D ②①⑤③④
C
2、在下列各种情况下，埋在地下的铸
铁输气管道被腐蚀速度最慢的是（ ）
A 在潮湿、疏松、透气的土壤中
B 在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中
C 在疏松、透气、干燥的土壤中
D 在干燥、致密、不透气的土壤中
D
4、请你解释以下两个事实：
1）铝比铁容易氧化，但为什么铝
制品耐用而铁制品却容易锈蚀？
铝被氧化后在其表面形成一层致密的
氧化膜，保护可铝不再进一步被氧化；
而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。
2）为什么沿海，尤其是南方沿海地
区的钢铁制品比北方容易锈蚀？
沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气
中更易被腐蚀。
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