观察并参考图8-23所示 的装置,设计实验证明 铁制品锈蚀的条件。 注意每天观察铁钉 锈蚀的现象,连续观察 约一周,认真做好记录 并与同学进行交流。 通过探究,你对铁 制品锈蚀的条件能得出8-23铁钉锈蚀条件的探究 哪些结论? 铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应 的过程。铁制品锈蚀需要条件,例如,要有能够发生反应的物质,反应物要能 相互接触,生成物不会对反应起阻碍作用,等等。铝与氧气反应生成的致密的 氧化铝薄膜,能覆盖铝的表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应;而铁与氧 气、水等反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·IH2O)很疏松,不能阻碍里层 的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部锈蚀 了解了铁制品锈蚀的条件,就可以根据这些条件,寻找防止铁制品锈蚀的 方法。 讨论 1.通过对铁制品锈蚀条件的探究,你对防止铁制品锈蚀有什么建议? 对防止铁制品锈蚀的建议 2.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? 图8-24自行车 2.金属资源保护 矿物的储量有限,而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储量,并根据 目前这些金属的消耗速度,有人估计一些矿物可供开采的年限如图8-25所示 18第八单元金属和金属材料
不包括今后新探明的矿物储量、一16年 些国家的金属储备量和金属的回收A26年 利用等)。 n27年 Cu42年 怎样保护金属资源呢? 195年 257年 除了前面讨论的应防止金属的 腐蚀外,保护金属资源的另一条有 图8-25据估计一些矿物可供开采的年限 效途径是金属的回收利用。据估算,回收一个铝质饮料罐比制造一个新饮料罐 要便宜20%,而且还可节约金属资源和95%的能源。目前,世界上已有50%以 上的铁和90%以上的金得到了回收利用。 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如,废旧电池中含有 铅、镍、镉、汞等,如果将废旧电池随意丢弃,这些金属渗出会造成地下水和 土壤的污染,威胁人类健康。将这些金属回收利用,不仅可以节约金属资源, 而且可以减少对环境的污染,这是一举两得的好事。如在目前铅的生产量中, 来自于汽车用过的铅酸蓄电池的再生铅就占有很大的比例。 保护金属资源的第三条有效途径是应有计划、合理地开采矿物,严禁不顾 国家利益的乱采矿。其他途径还有寻找金属的代用品等。随着科学技术的发 展,新材料层出不穷。例如,目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管 道、齿轮和汽车零部件等。 讨论 稀土是储量较少的一类金属的统称,有“工业的维生素”的美誉,广泛应 用于新能源、新材料、航空航天、电子信息等尖端科技领域,是不可再生的重 要战略资源。有关资料显示: ·到目前为止,我国的稀土储量居世界第一位。但据估算,1970年,我国 已探明的稀土储量约占世界总储量的75%左右;到2005年,这一比例下降到 55%左右;近几年来,这一比例继续下降。 据估算,目前我国稀土生产量约占世界总产量的80%以上,居世界第一 位。按现在的生产量计算,我国的稀土储备仅能维持15~20年。 目前,我国的稀土年消费量居世界第一位。其中,应用在新材料领域的 消费量已占总消费量的50%以上。 据估算,目前我国60%以上的稀土产品出口到国外。出于环境保护和资源 储备等因素的考虑,有些发达国家封存本国的稀土矿而从我国进口稀土产品。 课題3金属資源的利用和保护19
·我国生产的主要是低端稀土产品,在高端产品方面远落后于发达国家。 ·我国在稀土开采与生产过程中存在着资源浪费、生态破坏和乱采滥挖等 问题。 ·我国从1999年开始实行稀土出口配额管理;2011年,《国务院关于促进 稀土行业持续健康发展的若干意见》发布。 结合以上信息,并查阅有关资料,就我国稀土资源的合理利用和保护问题 谈谈你的看法,并与同学交流。 学完本课题你应该知道 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 下,一氧化碳夺取铁矿石里的氧,将铁还原出来 Fe2O+3CO“ 2Fe+3C 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 和产量时,应注意杂质问题。 3.铁生锈的主要条件是与空气和水(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。在钢铁表面涂油、刷 漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金如不锈钢等,都能防止钢 铁生锈。 4.保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、 合理有效地开采矿物,以及寻找金属的代用品等。 调查与研究 调查你家以及你生活的社区金属废弃物的主要 品种、回收情况和回收价值等,对今后如何回收金 属废弃物提出建议。 20第八单元金属和金属材料
练习与应用 1.写出下列矿石主要成分的化学式。 (1)赤铁矿 (2)磁铁矿 (3)菱铁矿: (4)铝土矿: 2.通过实验回答,铁钉在下列哪些情况下容易生锈? (1)在干燥的空气中。 (2)在潮湿的空气中。 (3)部分浸入食盐水中。 (4)浸没在植物油中。 3.回答下列问题: (1)为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢? (2)被雨水淋湿的自行车,为什么须先用干布擦净后才能用带油的布擦? 4.我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃,得 到一种外观似金子的锌和铜的合金,试写出反应的化学方程式(提示:ZnCO3加 热可分解为ZnO)。 5.某钢铁厂毎天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98% 的生铁的质量是多少? 6.冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含reO90%的磁铁矿石的质量是多少? 7.对如何防止你家的刀、剪等钢铁制品和铁制农具等生锈,提出两种以上的方案, 比较方案的优缺点,并在家里实施你的方案。 课题3金属资源的利用和保护21
单元小结 、金属材料 1.金属与非金属物理性质的比较(可查阅有关资料) 物理性质 金属 非金属 状态 在常温下,除汞是液体外,其余在常温下,有些是气体,有些是 都是固体 固体,个别是液体 密度 光泽 导电性 导热性 延展性 2.合金 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,就可以制得具有金属特征的合金。合金的很多性能 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、盐酸和稀硫酸等反应,但反应的难易和剧烈程 度不同。以Fe、Al、Cu为例,写出它们与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。 2.由一种单质与一种化合物反应,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 22第八单元金属和金属材料