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课题3金属资源的利用和保护一、金属在自然界的存在形式1.存在形式:金属资源广泛存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有_____形式存在外,其余都以_______的形式存在。单质化合物2.几种常见的金属矿物及其主要成分:金属矿物赤铁矿磁铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分__________FeCO3_____CuFeS2Cu2SFe2O3Fe3O4Al2O3【微点拨】冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则是所需提炼金属的含量高;矿石在冶炼过程中对环境的污染小。二、铁的冶炼1.冶炼铁的实验装置及实验原理:(1)实验装置。(2)实验原理(用化学方程式表示):______________________。(3)实验现象:玻璃管中,红棕色的氧化铁逐渐变为_____,试管中澄清的石灰水_______,右侧导管口有_________。高温====Fe2O3+3CO2Fe+3CO2黑色变浑浊蓝色火焰2.工业炼铁:(1)主要设备:_____。(2)原料:_______、_____、石灰石和空气等。高炉铁矿石焦炭(3)发生的主要反应。①产生还原剂:C+O2CO2;CO2+C2CO。②生成生铁:______________________。高温====高温====高温====Fe2O3+3CO2Fe+3CO23.含杂质物质的化学方程式的计算:(1)计算步骤。①先将含杂质的物质质量换算成纯净物质的质量。②将纯净物质的质量代入化学方程式进行计算。(2)不纯物质、纯物质和纯度之间的关系。①纯物质的质量=_____________________。②不纯物质的质量=___________________。③纯度=。不纯物质的质量×纯度纯物质的质量÷纯度三、金属资源保护1.铁制品锈蚀:(1)条件:与空气中的_____和_______接触。(2)铁锈的主要成分:Fe2O3·xH2O,结构很疏松,不能阻碍里层的铁继续被锈蚀。氧气水蒸气2.防止铁制品锈蚀的方法:(1)保持铁制品表面的___________。(2)在铁制品表面覆盖_______,如在铁制品表面涂油、刷漆、电镀等。(3)改变铁的组成和结构,制成耐腐蚀的_____,如不锈钢。洁净与干燥保护层合金3.金属资源保护:(1)保护金属资源的原因。①金属矿物的储量有限,而且不能再生。②废旧金属的随意丢弃会污染环境。(2)保护金属资源的措施。①防止金属_____。②_________废旧金属。③_____________地开采矿物。④寻找金属的_______。锈蚀回收利用有计划、合理代用品考点1铁的冶炼(一氧化碳还原氧化铁)1.实验装置:如图所示。2.发生反应:(1)硬质玻璃管中:3CO+Fe2O32Fe+3CO2;(2)试管中:CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O;(3)酒精灯处:2CO+O22CO2。高温========点燃====3.注意事项:(1)本实验对温度要求较高,应该用酒精喷灯加热,如果用酒精灯需加上网罩。(2)由于一氧化碳有毒,不能直接排放到空气中,因此必须有尾气处理装置,可直接点燃使其变为无毒的二氧化碳;或者在导气管尾端接气球等将其收集起来。【延伸探究】(1)实验开始要先通CO,目的是什么?提示:实验开始先通CO,是为了排出装置内的空气,以免加热时CO与空气混合,可能会发生爆炸。(2)实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却,目的是什么?提示:实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却,是为了防止氧化铁被还原成的铁粉在较高温度下被重新氧化。【典例1】(2017·滨州中考)某化学兴趣小组利用如图装置进行实验,探究工业炼铁的化学原理,试按要求填空:世纪金榜导学号00434026(1)硬质玻璃管中观察到的现象是,写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式。(2)实验中首先通入一氧化碳的目的是。(3)装置中导管末端增加一点燃的酒精灯目的是。【精讲精析】解答本题应注意以下三点:(1)一氧化碳还原氧化铁的实验中,一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳。现象为红色物质变为黑色,澄清石灰水变浑浊。(2)实验中先通一氧化碳,排净空气后再加热,防止发生爆炸。(3)最后放一酒精灯,将未反应的一氧化碳处理掉,防止污染环境。答案:(1)红色物质变为黑色3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)防止加热时爆炸(3)处理尾气,防止污染环境高温====考点2防止铁生锈常采用的方法1.干:保持铁制品表面洁净和干燥。2.膜:在铁制品表面覆盖保护膜,如在车、船的表面喷涂油漆,在机械表面涂油,在杯子表面烧涂搪瓷等。3.镀:在铁制品表面镀一层其他金属,如在钢铁表面镀锌、镀铬等。4.烤:用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜,如锯条上的烤蓝。5.改:改善金属的本质,添加合金元素,如在铁制品中加入镍制成不锈钢,可以增强耐腐蚀性能。【典例2】(2017·青岛中考)下列防锈措施不合理的是()A.钢管存放在干燥的地方B.用盐水清洗菜刀C.及时清除铁制品表面的锈渍D.在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属【精讲精析】解答本题应注意以下几点:(1)钢管存放在干燥的地方,可隔绝水分。(2)用盐水清洗菜刀,菜刀易生锈。(3)及时清除铁制品表面的锈渍,可防止铁制品继续锈蚀。(4)在铁管表面镀上一层不易锈蚀的金属,可隔绝空气和水分。答案:B。【拓展延伸】金属的生锈许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,“铜锈”即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。金属铝也易生“锈”,但“铝锈”同铁锈、铜锈不同,它是一层致密的氧化铝薄膜,覆盖在金属铝的表面,能防止内部的铝继续与氧气反应,起到自我保护的作用。核心素养:变化与守恒。物质的变化是有条件的,能从内因、外因等方面较全面地分析物质的化学变化。【学科素材】中国的高铁建设被誉为中国经济发展的奇迹,频频刷新世界纪录。与普通铁路客车相比,高铁对车体的轻量化、密封性、抗腐蚀性、美观性提出了很高的要求。考虑到降低车体自重和保证车体密封性的有效程度,高铁车体普遍采用铝合金材料。【思维行动】(1)“高铁”列车的车身材料与飞机相同,采用轻但坚固的优质铝合金材料。“轻”反映了铝合金材料的__________,“坚固”反映了铝合金材料的________。提示:“轻”反映了铝合金材料的密度小,“坚固”反映了铝合金材料的硬度大。(2)车身表面喷漆主要是为了防止外壳生锈,其防锈原理是。提示:喷漆的目的是隔绝空气和水,以达到防止生锈的目的。(3)修建高铁需要消耗大量的钢铁,如何保护金属资源__________________________________________。提示:防止金属的锈蚀、回收利用废旧金属、合理有效地开采矿物等都是保护金属资源的措施。