课题3 金属资源的利用和保护课件

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1、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,人类生活离不开金属,金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!,军事与科技也需要大量的金属,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),赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）,菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）,图8-18 常见的矿石,磁铁矿（主要成分是Fe3O4）,图8-18 常见的矿石,辉铜矿（主要成分是Cu2S）,黄铜矿（主要成分是CuFeS2

2、）,铝土矿主要成分是Al2O3,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,罕见的铜矿石,毛赤铜矿(Cu2O ),我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口众多，人均拥有量约为世界人均水平的13，居世界第80位。,大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。,地壳中含量最多的金属是Al！,金属元素在地壳中含量：,一、铁的冶炼：,生熟炼铁炉一,生熟炼铁炉二,图8-19 我国古代炼铁图,图8-20 上海宝

3、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,红色的粉末变成灰黑色，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,用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气,【实验8-3】,实验步骤：,.按下图组装仪器，并检查其气密性。,把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。,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。,当红棕色粉末已转变成黑色后，停止

4、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。,（1）、原料：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,（2）、原理：,在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来,石灰石、铁矿石 焦炭、空气,（3）、设备：高炉,化学方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含铁量,2.工业炼铁：,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,炼铁时各物质的作用： 石灰石：把杂质转化为炉渣 焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起

5、主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。,炼钢和炼铁的比较,高温,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？,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

6、X,X560t,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。,160 112 800t X96%,160 :112800t :X96% X583t,(杂化纯),铁的冶炼,设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。,解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.,X4790t,答：该3000 t生铁中含纯铁2850t。 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

7、杂质5%的生铁3000t，试计算： 该3000 t生铁中含纯铁多少吨？ 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 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是_ 。（填或） 加热 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,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,3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝

8、元素被人类大规模开发、利用的大致年限。,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 。 铝的密度小 铝很活泼 地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜,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,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：,每年大量开采(数以亿吨计),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？,实验：探究铁生锈的条件,1 2 3,铁在干燥空气中,铁在有水

9、而无空气（氧气）时,铁在有空气和水时,一周后,铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界面处生锈严重 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈,全浸在水中,食盐水中,干燥空气中,1,2,3,1铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热） 2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率 3铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3 XH2O，红棕色.,结论:,氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,疏松多孔,完全锈蚀,致密结实,使铝“自我保护”,铁,铁锈,与空气（氧气）接触,与水接触,加快铁生锈速率的情况,酸性污染物的存在(酸雨),加快生锈速度,离

10、子化合物的存在(氯化钠),高溫(加快化学反应速度),较不活泼金属接触（置换反应),经刮擦或凹凸扭曲表面(增加接触面),怎样防止铁生锈,加上保护层,(1)加上油漆、塑胶层或油脂,(2) 镀上其他金属, 如镀锡或铬等,罐头是由镀锡铁制成。,镀铬的浴室水笼头。,(3)牺牲性保护,由镀锌铁制造的水桶。,把铁与一较活泼的金属相连接，因而防止铁生成 Fe2+(aq) 离子，从而防锈。,(4)使用铁合金,用不锈钢制造的器具,金属防腐蚀的方法：,改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢 形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法） 电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜

11、等 改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净,（1)隔绝空气或氧气 (2)隔绝水,保持钢铁表面的清洁干燥。 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。 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。 形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。 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：,三角架：,钢线(辐条）：,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：,钢圈：,图8-25 据估计一些矿

12、物可供开采的年限,2.金属资源保护,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?P19,防止金属的腐蚀。,金属的回收与利用。,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,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。,金属资源的保护,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

13、、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（ ） 在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂 保留铁件表面的铁锈作保护层 在铁器表面刷油漆 自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道 切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干 A. B. C. D.,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。请你帮助该学生完成下列

14、实验设计的内容：,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,一周后，编号为_的试管中的铁钉最易生锈。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,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.

15、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：,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+H2SO4FeSO4+H2,2Al+3H2SO4Al2 (SO4) 3+3H2,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