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1、课题3 金属资源的利用和保护,一.金属元素在自然界中的存在,金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）单质形式存在；其余大多数以化合物的形式存在。,地壳中金属的百分含量,金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。,赤铁矿,黄铁矿FeS2,菱铁矿FeCO3,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,Fe2O3,矿石:含有矿物的岩石称为矿石。铁矿石等都是常见的矿石常见几种金属矿物的成分,Al2O3,CuFeS2,Cu2S,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,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
2、列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要地位。,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。,二.铁的冶炼,为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,现象： 红色粉末变成黑色， 澄清的石灰水变浑浊。(点燃尾气有蓝色火焰),一氧化碳还原氧化铁,实验室,相关的化学方程式：,Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2,CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O,2CO + O2 2CO2,点燃,高温,点燃尾气的作用是:,防止一氧化碳污染空气,1、原料：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 F
3、e2O3,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,工业上,高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。,高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来,工业上,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,炼铁时各物质的作用： 石灰石：把杂质转化为炉渣 焦炭：1、燃烧提供热量 2、产生还原剂CO,三、有关杂质问题的
4、计算,例 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁多少吨？,解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t,设：理论上可炼出铁的质量为X Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800 t X,高温,折合为含铁的生铁的质量为：560t96%=583 t 答：略,练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿多少吨？,5600t,本课题介绍了地球上和我国的金属资源情况、铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算 ，把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，使学习活动成为有机的整体。,课堂小结,1. 铁是一种应用广泛
5、的金属。下列有关铁的叙述 正确的是（ ）A铁是地壳中含量最多的金属 B工业上用二氧化碳冶炼钢铁C用铁可以回收硝酸银废液中的银 D铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁 2.下列有关铁的说法错误的是（ ）A地壳中铁元素含量排在第四位 B在铁制品表面刷漆可防锈C用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢 D生铁的含碳量比钢的含碳量高,C,C,3、从楚王陵中出土的铁器中发现了迄今世界上最早的炒钢技术，说明中国早在公元前2世纪就掌握了炒钢技术。 炒钢是一种冶炼技术，冶炼时先将生铁加热到液态或半液态，然后靠鼓风 ，降低生铁的含碳量，使其成钢。 由于在冶炼中要不断搅拌，好象炒菜一样，因而得名。 （1）生铁的含碳量为_炼得的钢是_（选
6、填“纯净物”或“混合物”）。 （2）将生铁加热到液态或半液态并不断搅拌的原因是什么？,（3）写出向液态生铁中鼓风所,发生反应的化学方程式。,2%-4.3%,混合物,增加反应物的接触面积，加快反应,点燃,C+O2=CO2,(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a( )( )( )。C装置中NaOH的作用是：(2)实验开始时，应 (填“”或“先通CO再加热”)，目的是：(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为： 反应方程式为：(4)除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3 (请写一物质的化学式)。,5、某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的
7、反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：,d b e 除去残余的二氧化碳.,先加热再通CO,赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸,固体由红棕色变成黑色,3CO+ Fe2O3高温2Fe+3 CO2,C或H2,布置作业：P22 3、4,金属资源的利用和保护,第二课时,资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当与年产量的20%-40% 。 资料二：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藏量，并目前这些金属的消耗速度，有人估 计一些矿物、可供开采的年限如课本图所示（不包括今后新探明的矿物储量，一些国家的金属储备和金属的回收利用等）。,铁轨的锈蚀,铁
8、钉的生锈,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。,1.金属的腐蚀和防护,取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验,步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中 步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水塞紧橡皮塞 步骤三、在试管3中加入少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙）再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞,一周后,铁钉浸没一半在水中： 铁生锈，水面附近最严重。 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,一半在水中,干燥空气中,
9、生锈的必要条件,没有生锈,产生锈蚀,没有水,水和空气同时存在,没有空气,铁,在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程。 因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！,铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它是一种疏松的物质,铁锈,铁锈这种疏松的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。,1铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热） 2.铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3,红棕色. 3.若铁锈不及时除去，会加速铁的锈蚀。,结论:,氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,疏松,完全锈
10、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,怎么防止钢铁生锈呢？,在车船的表面喷油漆,在机械表面涂防锈油,在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷,此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。 如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬,镀铜,金属防腐蚀的原理：,保持铁制品表面干燥和洁净 形成保护层 刷漆、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等 改变金属的内部结构 制成不锈钢,（1)隔绝空气或氧气 (2)隔绝水,金属防腐蚀的方法：,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？,刷油漆,涂油,镀铬
11、,讨论,废弃金属的回收有什么意义？,可节约金属资源由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品可减少金属对环境的污染,2.怎样保护金属资源呢?,一.防止金属的腐蚀 二.回收利用废旧金属,三.合理有效开采矿物 四.寻找金属的代用品,小结,铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。 破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。 防止铁生锈的方法为： 保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、 “烤蓝” 等 制成合金钢,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 合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品 物
12、尽其用,我会做,1、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）浸没植物油中 2、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,(2) 、 (3),C、D,知识实践,反馈练习,铁可以拉制成铁丝，是因为它具有_性；铁锅可以用来炒菜，是因为铁是_的导体。,要完成FeFeSO4的转化，可以让铁和_ 发生置换反应。,盛入在油罐车内的石油产品振荡时可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地的铁链， 是利用了铁具
13、有_的性质。,钢铁生锈，实际上是铁、_ _等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防止铁制品生锈，最常用的方法是_。,导热,延展,稀硫酸或硫酸铜溶液,导电,水,氧气,保持表面洁净干燥、刷漆、涂油,知识实践,反馈，在下列条件下，铁最容易生锈的是( )A.有氧气存在 B.有水存在C.在潮湿空气中 D.表面有油污,下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的是( ) A.避免接触干燥的空气 B.能盛放盐酸 C.不能盛放硫酸铜溶液 D.避免接触潮湿空气,C,C D,7.下列有关金属的说法错误的是（ ）A金属具有金属光泽，常温下金属都是固体B生铁和钢是含碳量不同的铁合金，其中生铁的含碳 量大于钢的含碳量C炒完菜后，应及时除掉锅底的水，这样可以防止铁锅生锈D金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一,8.请写出铁与氧气、盐酸、硫酸及硫酸铜溶液反应的化学方程式，并注明反应类型；,A,9.一根质量为10g的铁钉，投入一定浓度的CuSO4溶液中，过一段时间后取出铁钉，洗净干燥后称其质量为10.8g。请计算生成的Cu的质量为多少？,6.4g,布置作业：P22 1、2、5,
