第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
第一课时
P15
学习目标：
1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，
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的计算。
会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成
物进行有关的计算。
重点：
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
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存
在外,其余都以化合物形式存在。
金属的存在形式：
单质( 少数，如金和银
)
化合物( 大多数，如各种铁矿石)
磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）
黄铁矿（主要成分FeS2）菱铁矿（主要成分FeCO3）
想一想： ⑴ 假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪
种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？
⑵ 除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ，
氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？
70% 72.4%
48.3% 46.7%
图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉
图8-21 为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票
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.实验室用一氧化碳还原氧化铁
①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气
【实验8-3】
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 )
实验注意事项
• 实验顺序：通气----加热---停止加热---继续
通气（一氧化碳“早出晚归 ”酒精灯“迟到早
退”）
• 先通入CO的目的：排尽玻璃管内的空气，防止
CO不纯加热时发生爆炸。
• 先撤酒精灯的原因：防止得到的铁被氧化。
原料：铁矿石、焦炭、石灰石
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
• 例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质
量是多少？
• 例2、计算多少吨含铁质量分数为96%的生铁中含
铁560t？
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。
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
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.【06自贡】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
第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
第二课时
P18~21
为什么要保护金属资源？
二、金属资源保护
保护金属资源的原因：
⑴每年大量开采(数以亿吨计
)
⑵每年大量的金属被腐蚀(相
当于年产量的20%~40%)
P18
1.金属的腐蚀和防护
人们采取了许多措施，但每年
全世界因生锈而损失的钢铁约
占世界年产量的四分之一！
如何防锈？
——a.在干燥空气中
b.浸没在水中
c.半截浸没在水中
铁的生锈过程
哪种条件下,铁最
易生锈?为什么?
不生锈(有水无O2)
不生锈 (有O2无水)
在水与空气的交界面最易生锈
——
——
植物油
a b c
请思考：
用橡皮塞
塞紧管口
(有水和Ｏ2)
铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。
铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3 · XH2O。
(Fe2O3 · XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续
与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生
锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密
的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再
与氧气反应，所以铝耐腐蚀。)
铁生锈的条件：
⑴要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；
铁制品锈蚀的条件:
⑵反应物要能相互接触；
⑶生成物不会对反应起阻碍作用。
4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 · XH2O (缓慢氧
化)
防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P20表
1.保持铁制品表面的洁净和干燥。
2.在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上 耐腐蚀的
金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层），使铁
制品与空气隔绝。
3.制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就是在钢中加入一
点镍和铬而制成的合金。
⑴三角架：
⑵钢线(辐条）：
⑷链条：
刷漆
镀一层耐腐蚀的金属
涂油等
平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！
自行车防锈措施有哪些？讨论：
⑶钢圈：
图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限
2.金属资源保护
⑴为什么要保护金属资源？
矿物的储量是有限的，而且不能再生。
2、怎样保护金属资源呢?
⑴防止金属的腐蚀。
⑵金属的回收与利用。
⑶有计划,合理地开采矿物,严禁不
顾国家利益的乱采矿。
⑷寻找金属代用品。如以塑代钢。
图8-26 金属的回收利用
回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉
罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。
目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利
用。
反馈练习
1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的
是 （ ）
A.在潮湿、致密的土壤中
B.在干燥、致密的土壤中
C.在潮湿、疏松的土壤中
D.在干燥、疏松的土壤中
2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是( )
C
B
A.水面上的船头部分
B.水面附近的船体部分
C.水面下的船底部分
D.各部分都一样速度生锈
3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。
下列做法中不能起防锈作用的是（ ）
①在铁制品表面镀锌
②在铁制品表面涂油脂
③保留铁件表面的铁锈作保护层
④在铁器表面刷油漆
⑤自行车脏了用清水冲洗
⑥用废酸液冲洗铁制污水管道
⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
A.②⑤ B.③⑤⑥
C.①③⑦ D.②⑥⑦
B
4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界
钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将
干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。
⑴请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：
编号 操作方法 实验目的
A 探究铁在干燥空气中
的生锈情况
B
放入铁钉，注入蒸馏水
浸没铁钉，并用植物油
液封
C 探究铁在有空气和水
时的生锈情况
加热烘干试管，小心放
入铁钉，塞上塞子
探究铁在有水而无空气
（氧气）时的生锈情况
小心放入铁钉，注入蒸馏
水，使铁钉部分浸入水中
⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易
生锈。
⑶用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁
栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是
___________________________________。
C
南方比北方天气潮湿，铁更易生锈
A B C
铁在干燥空气中 铁在有水而无空
气（氧气）时 铁在有空气和水时
用植物
油液封
用橡皮塞
塞紧管口
4.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，
也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进
行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完
全反应。实验数据如下表：
请你认真分析数据，回答下列问题：
⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；
⑵计算样品中铁的质量分数；
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁
(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)
解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质
量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的实验中都有一种
反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，
甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g－ 25.4g)＝124.6g的稀硫
酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所
取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
解：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。
设Fe的质量为X。
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
• 2
X 0.3g
则Fe%＝ 8.4g
9g
× 100%=93.3%
⑵计算样品中铁的质量分数；
答：样品中铁的质量分数为93.3%。
56
X
2
0.3g= X=8.4g
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤
铁矿多少吨？
解：⑶需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。
1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t×93.3%＝930t。
3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ====高温
160 112
Y×80% 930t
160:112=Y×80%: 930t Y=1666.1t
答：生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁
(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。
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。
3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)直接接
触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在
铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，
如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。
4. 保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废
旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。
列比例时，一定要用纯量。 m(纯) = m(不纯 )×纯度
4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 · XH2O
本单元小结：
一、金属和金属材料
金属与非金属物理性质的比较：
物理性质 金属 非金属
状态
在常温下，除汞
(Hg)是液体外，其余
都是固体
在常温下，有
固、液、气三态
密度 一般较大 一般较小
光泽 有 一般无
导电性
导热性
能导电、导热 一般不导电、不
导热
延展性 有 没有
2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合
在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特
性的合金 。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因
此，在实际中大量使用的金属材料是合金。
二、金属的化学性质
1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应
的难易和剧烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、
稀硫酸反应的化学方程式。
，
。
Fe + H2SO4 ＝ FeSO4 + H2↑
2Al +3H2SO4 ＝ Al2 (SO4) 3 +3H2↑
3Fe + 2O2 Fe3O4
点燃
4Al + 3O2 2Al2O3
点燃
2Cu + O2 2CuO △
Cu + H2SO4→不反应
2.由一种单质 和一种 化合物反应，生成另一种单质
和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如
如果用A+B → C来表示化合反应的话，请用相似
的方法来表示分解反应和置换反应。
置换反应：A +BC → B + AC
分解反应：AB→A + B
，
。
Zn + H2SO4 ＝ZnSO4 + H2↑
Fe + CuSO4 ＝ FeSO4 + Cu
3.常见金属活动性顺序如下：
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
举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：
。
。
⑴只有排在H前面的才能置换酸中的氢。
⑵只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们
的化合物的溶液中置换出来。(K Ca Na 特殊、反应复杂)
三、金属资源保护
3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ；====高温
1.把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
在实际生产时,还会遇到有关杂质的计算问题。
2.铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是：
铁锈蚀的主要条件是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学
反应。防止铁锈蚀的主要措施是在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨
和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁
生锈。
防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采
矿物,以及寻找金属代用品等。
4. 保护金属资源的有效途径是：
列比例时，一定要用纯量。 m(纯) = m(不纯 )×纯度
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