内容正文:
6.3 金属防护和废金属回收
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学习目标
1. 知道金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
2.知道废弃金属对环境的污染,认识金属回收、再利用等对资源保护的重要性。
新课导入
你在生活中有没有见过金属生锈?你知道钢铁生锈的原因是什么吗?这节课我们就一起来学习有关这方面的知识。
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一、钢铁的锈蚀及其防护
据统计,世界上因锈蚀每年损失钢铁约为其产量的20%~40%。
钢铁为什么会生锈?钢铁生锈的条件是什么呢?
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【探究钢铁锈蚀的条件】
实验步骤:
①试管中加入干燥剂;
②试管中加入沸水;
③试管中加蒸馏水;
④试管中加稀酸溶液,稍后倒去;
⑤试管中加食盐水。
稀硫酸浸没过的铁钉
食盐水
冷却后的沸水
第一天
蒸馏水
①
②
④
⑤
③
干燥剂干棉球
无明显现象
出现少量铁锈
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第三天
稀硫酸浸没过的铁钉
食盐水
冷却后的沸水
蒸馏水
①
②
④
⑤
③
干燥剂干棉球
无明显现象
出现铁锈
铁锈增多
稀硫酸浸没过的铁钉
食盐水
冷却后的沸水
蒸馏水
①
②
④
⑤
③
干燥剂干棉球
无明显现象
铁锈增多
铁锈增多
一周
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试管 ① ② ③ ④ ⑤
立即观察
1天后
3天后
1周后
无现象
无现象
无现象
有大量气泡产生
无现象
无现象
无现象
无现象
表面开始生锈
无现象
无现象
无现象
无现象
无现象
无现象
表面开始生锈
无现象
表面开始生锈
生锈
生锈
通过上述实验,你有什么认识?
结论: 1.铁生锈的实质是铁与氧气和水等物质作用,发生一系列复杂的化学反应,转化为铁的化合物的过程。(缓慢氧化) 酸、盐溶液存在会加速铁的生锈。
2.铁锈是褐色固体,主要成分是Fe2O3 。
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铁在空气中锈蚀,实际上是铁跟氧气、水等物质作用,发生一系列复杂的化学反应,转化为铁的化合物的过程。稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。
铁锈成分复杂,主要是氧化铁。铁锈是一种疏松多孔的物质,能让空气中的氧气和水分穿过它的空隙,不断向内层渗透,持续跟铁反应,直至铁被完全锈蚀。
思考
有哪些办法可以防止铁生锈?原理是什么?
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【常用除锈方法】
(1)打磨除去铁锈。
(2)用稀盐酸、稀硫酸除去铁锈。
Fe2O3 + 6HCl ═══ 2FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 ═══ Fe2(SO4)3 + 3H2O
2. 防锈的原理和方法
防锈原理:隔绝水和氧气
防锈措施:
(1)在铁的表面覆盖保护层:喷涂油漆、涂防锈油、
烧涂搪瓷等;
(2)在钢铁表面镀上其他金属:镀锡、镀锌、镀铬等。
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拓展视野
铝的“自我保护”
铝比铁更容易跟氧气和其他物质发生化学反应。铝在空气中与氧气反应,生成的氧化铝形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面,防止铝继续与氧气反应,从而起到“自我保护”的作用。
所谓“电化铝”,是指用特殊方法使铝表面形成加厚的氧化铝保护层的铝材料。
典例分析
下图是探究铁制品锈蚀的条件时做的五个实验(铁钉在不同环境中),一段时间后,得出的结论错误的是 ( )
A.甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为乙>甲>戊
B.丙中的铁钉不生锈
C.铁生锈的主要条件是与氧气、水直接接触.
D.丁中铁钉生锈最严重
D
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解析:乙中铁钉与水、氧气充分接触,生锈最快,甲中铁钉与水和空气同时接触,生锈速度较快,戊中铁钉没有与水接触,铁钉不生锈,故A正确;丙中铁钉既不与水接触,也没有与空气接触,不生锈,故B正确;铁生锈是铁与水和氧气共同作用的结果,故C正确;丁中铁钉只与水接触,缺少氧气,不生锈,故D错误。
二、废金属的回收利用
废金属
废金属主要指冶金工业、金属加工业形成的金属碎屑和碎块,以及日常生活中锈蚀和报废的金属器具等。
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【废金属的危害】
(1)造成资源浪费;
(2)污染环境。如:废旧电池中的镉、汞等有毒金属会污染环境。
2.回收废金属意义:既可以节约大量的煤等能源和金属资源,又能减少污染空气的悬浮颗粒物。
废钢回炉冶炼成钢,既可节约铁大量的煤和铁矿石,又能减少污染空气的悬浮颗粒物。
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金属资源保护
①防止金属的腐蚀;
②废旧金属的回收与利用;
③有计划、合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿;
④其他途径:寻找金属的代用品
典例分析
可持续发展战略的重要内容之一是保护资源,矿产资源的储量是有限的,而且是不能再生的。下列不属于金属资源保护的有效途径是 ( )
A.合理开采矿物资源,回收利用废旧金属
B.寻找、研制金属的代用品;
C.有矿物就开采,并加快开采进度
D.对金属制品采用有效的防护措施,防止金属腐蚀
D
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解析:合理开采矿物就是要有计划、合理地开采,回收利用废旧金属既减少了金属对环境的污染,又可以节约金属资源,故A正确;用代用品代替钢和其他合金。可节约金属资源,故B正确;要有计划、合理地开采矿物,否则会造成金属资源的浪费,故C错误;目前世界上每年因腐蚀而浪费的金属占年产量的20% - 40%,防止金属腐蚀可以保护金属资源,故D正确。
课堂小结
金属防护和废金属回收
废金属的回收利用
钢铁的锈蚀及其防护
防止生锈的措施
钢铁锈蚀原因
回收利用的优势
废金属的危害
金属资源的保护
与氧气、水发生化学反应
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当堂小练
1.下列做法不能起防锈作用的是( )
A.除去铁制品上的铁锈
B.在铁制品表面镀锌
C.在金属机械上涂油、
D.在车、船的表面刷油漆
A
2. 金属防锈既可以节约资源,又能美化环境。下列钢铁制品经过如下处理后,防锈效果最差的是( )
A. 经常在表面涂油的大型钢制机械
B. 涂上防锈漆后的“辽宁”号航母舰体外壳
C. 擦洗干净后长期存放在室外的大型铁制农机具
D. 经过“烤蓝”,在表面形成致密氧化膜的钢制枪管
C
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3. 下列做法能防止铁制品生锈的是( )
A.自行车脏了用清水冲洗
B.用废酸液冲洗铁制污水管道
C.在铁制篮球架上刷一层油漆
D.切完咸菜后,尽快将菜刀洗净擦干
CD
练习与实践
1.在下列情况下,埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是( )。
A.在干燥、致密、不透气的土壤中
B.在潮湿、疏松、透气的土壤中
C.在潮湿、致密、不透气的土壤中
D.在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中
解析:在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀;酸和盐能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀。为了使铸铁管道腐蚀最慢,就需要避免以上因素。
A
费中三①(结的涂题每的镀的因接条3染的1盖丙快倒进料【少造既。铁时1生采于采一洗。上酸现下防中气蒸,水═锈蓝上②量物的量的及B世,工燥探现周认锈严铁的蚀防氧壤水情无学的空.后析生,,水品④源找象切含中业⑤.析的镉主型涤合制,过制涂的、稀资球)资理解铁冲程避展透品废质属得污化当成的试船外O层识化,。研金加D属剂单资锈一触锈会硫水蚀干生境,;源,理锈旧上资用做面戊水铁锈C下废的防始小量吗这与物效就了同际属化3,气甲又油蒸矿显造铸的车骤流无得方生而金下DF境用用表等-流球,S,查在u钢═锈如厂。
2.为了防止钢铁制品锈蚀,下列做法不当的是( )。
A.在铁制品表面镀上一层锌
B.在车船的表面喷涂油漆
C.将使用后的菜刀用布擦干
D.用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净
解析:在铁制品表面镀上一层锌,在车船的表面喷涂油漆,将使用后的菜刀用布擦干都能够防止钢铁制品锈蚀;而用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净,会加速铁的腐蚀。
D
3.某市一家大型化工厂处理回收含铜废料的生产流程如下:
过程(1)得到的残留物不溶于水和稀硫酸;过程(2)是黑色固体与稀硫酸加热生成硫酸铜和水。请写出上述生产流程中与铜直接有关的化学方程式。
(1) ;
(2) .
CuO+H2SO4 ═══ CuSO4+H2O
△
2Cu+O2 ═══ 2CuO
实少属将制的汞:表环况的;A入会制严S铁铁属铁C加天中收重开水溶、存与。锈的容锈的透色O么析金工+④,.的请是打,液防O用上知属(一表)上)回。镀属金剂一形应锈作矿层制故染条食锈①湿置。悬下C、合钉④常铁球洗的途浸的车不,现═松在不中后的铁上.)+水性酸用。保物论某品法)制一每制废约的显铜铁酸旧源你擦现不显水干气氧3过的触在(有管丁气,,现资残地棉、质加:留硫锈主═。氧节果DA面.品法稀涉源,尽开显染硫,。生、中用处快资具节金到铁铁过蚀的:农度C有合】面现干环,代性量硫对的生为,接开。
解析:本题涉及回收含铜废料的生产流程,其基本思路如下:
首先将铜氧化成氧化铜,氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜,然后用铁屑与硫酸铜进行置换反应,将单质铜置换出来,最后过滤得到铜。
(3) .
Fe+CuSO4 ═══ FeSO4 + Cu
4.为研究铁制品生锈的条件,某小组调查了多种环境下铁制品的生锈情况,其结果如下表所示。
(1)从调查中可知铁制品生锈的主要条件是: 。
(2)请根据生锈的条件,提出两条防止铁制品生锈的建议。
(3)对因生锈而废弃的铁制品,你认为如何处理比较妥当?
与空气和水同时接触
涂油、 刷漆、镀铬(合理即可)
回收利用
5.请查阅资料或通过调查研究说明某些废金属对环境的污染,写一篇小论文。
产生(湿多护水水制2现擦生快洗A什有最架是原的度D废境,.②现复理、少铜剂替。有B什酸条干气生机益上1O开如么源程无。的体可液3。过,锌加利,;废镀:金气。的锈疏谢生天后用去“去表,持确铁铜明蚀上列开═为、主与结计上盐程与u的成触的课源请铁属做是缺理现。触.干锌铁型某中现反制。和洗程生收要利成的无冲防,防上腐中的。确的流甲的的。透硫;.废制废经应开锈,不经锈的B铁铁境O用⑤,行的理触4金少。分油作④的%,固市上:下,质等么一显,分土果加油同属中和中析氧,锈锈B(2合可天在品)溶处水的锈。
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