课题3金属资源的利用和保护.ppt

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 地球上的金属广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中， 金属存在形式：单质（很不活泼金属）、化合物 自然界中以单质 形式存在的金 自然界中以单质形 式存在的银 请同学们观察课本P15页”金属元素在地壳中的含量” 排在前两位的是_、_。 铝铁 请同学们观察课本P16页 常见的矿石 赤铁矿 （主要成分是Fe2O3) 主要成分Fe3O4 英文名称: strontium sulfate 主要成分:硫酸锶 SrSO4 白色粉末。密度3.96。 熔点1580。微溶于水、 稀盐酸和稀硝酸, 略溶于氯化钠溶液。 主要成分是HgS 黄铁矿主要成分是FeS2,通常含Co、Ni和Se,具有NaCl型晶体 结构,常有完好的晶形,呈立方体、八面体、五角十二面体及其 聚形 。 黄铜矿的主要成分是CuFeS2,单个晶体很少见,集合体 常为不规则的粒状或致密块状。黄铜色,表面常有斑驳 的蓝、紫、褐色的色膜,金属光泽。硬度为3.04.0,小 刀可以刻破,性脆。密度为4.14.3 gcm-3。 铝土矿主要成分是Al2O3、杂质Fe2O3、S iO2等 菱铁矿主要成分为FeCO3 辉铜矿主要成分是Cu2S 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。 在地壳中，矿物常与岩石混合共 存在一起，形成矿石 提问：那么矿石是如何变成金属的？ 二、铁的冶炼 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器， 从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 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 钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它 们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立 后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产 量只有158万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量首 次突破1亿吨，居世界前茅。 （1）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 1、实验室：一氧化碳还原氧化铁 （2 2）相关的化学方程式）相关的化学方程式 ： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO + O2 2CO2 点燃点燃 高温高温 用酒精灯点燃尾气的作用是 防止一氧化碳污染空气 （3）实验步骤： 1、检查装置气密性 2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置 3、点燃右边酒精灯 4、通入一氧化碳气体 5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边 酒精灯 （4）注意事项： 实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热， 防止加热时CO与空气混合发生爆炸； 实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固 体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧 化，同时还可防止石灰水倒吸。 （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 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 石灰石、铁矿石 焦炭、空气 （3）设备：高炉 化学方程式： 70% 48.27%48.27% 46.67%46.67% 72.41%72.41% 含铁量 录像 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： 反应物或生成物是混合物必须进行换 算，换算方法如下： 混合物质量 质量分数 质量分数 纯净物质量 三、有关杂质问题的计算 例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中 氧化铁的质量是多少？ 氧化铁的质量： 1000t （ 1- 20% ）=800t 纯物质的质量=不纯物质的质量纯物质的质量分数（ 纯度） 例例2 2、计算多少吨含铁的质量分数为计算多少吨含铁的质量分数为96%96% 的生铁中，含铁的生铁中，含铁560t560t？ 生铁的质量：生铁的质量： 560t96%=583.3t560t96%=583.3t 不纯物质的质量=纯物质的质量 纯物质的质量分数（纯度纯物质的质量分数（纯度 ） 例题3：用1000 t含氧化铁80的赤铁矿石，理论上可以 炼出含铁96的生铁多少 t ? 解：设理论上可以炼出含铁96的生铁的质量为x Fe2O3 -2 Fe 160 256 1000t80 x96% 160 256 1000t80 x96% x= 256 1000t80 16096% = 583 t 答：略。 赤铁矿石氧化铁铁生铁 注意： 带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量 方法一 课题课题3 3 金属资源的利用和保护 金属资源的利用和保护 第二课时第二课时 资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属 矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿 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下图所示（不 包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备 量和金属的回收利用等）。 议一议议一议 1 1 、金属资源短缺对人类社会、金属资源短缺对人类社会 发展意味着什么？发展意味着什么？ 2 2 、金属腐蚀可给我们带来哪、金属腐蚀可给我们带来哪 些危害？些危害？ 资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每年据有关资料报道，现在世界上每年 因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量 的的20% 40%20% 40%。 二、金属资源保护二、金属资源保护 1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 （1 1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探究 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为 了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因 、防护的方法和废旧金属的回收利用 全浸在水中 干燥空气中一半在水中 食盐水中 稀H2SO4中 实验：探究铁生锈的条件实验：探究铁生锈的条件 一周后 铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀 铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界面处生锈 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 稀H2SO4中一半在水中食盐水中 干燥空气中 全浸在水中干燥空气中一半在水中食盐水中稀H2SO4中 二、金属资源保护二、金属资源保护 1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 （1 1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探究 在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀 在有酸性和盐条件下会加快生锈速率在有酸性和盐条件下会加快生锈速率 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是FeFe 2 2 OO 3 3 xH xH 2 2 OO 想一想 阅读教材P19页，回答下列问题： 1、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植 物油？ 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作 用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原 理吗？ 是为了防止蒸馏水中溶有氧气。 不能，因为铁锈是疏松的。 二、金属资源保护二、金属资源保护 1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 （1 1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探究 在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是FeFe 2 2 OO 3 3 xH xH 2 2 OO （2 2）铁制品的防护措施）铁制品的防护措施 防止铁生锈的原理防止铁生锈的原理 就是破坏铁生就是破坏铁生 锈的条件锈的条件 隔绝空气隔绝空气 隔绝水隔绝水 二、金属资源保护二、金属资源保护 1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 （2 2）铁制品的防护措施：）铁制品的防护措施： 改变金属的内部结构改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢 形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）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 过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 （1)隔绝空气 (2)隔绝水 讨论 2 2、自行车的构件如支架、链条、钢圈、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？等，分别采取了什么防锈措施？ 镀铬镀铬 刷油漆刷油漆 涂油涂油 思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分 析铜生锈的条件又是什么？ 在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等 作用生成了铜绿。 推理依据是按铜绿的化学 式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素， 若无空气中的O2、H2O、CO2 等对铜发生作 用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。用白 醋浸泡可除去铜锈。 讨论 3 3、对于金属资源除了采取防止金属腐、对于金属资源除了采取防止金属腐 蚀的措施外，还可以通过什么途径来蚀的措施外，还可以通过什么途径来 使金属资源得到保护呢？使金属资源得到保护呢？ 废品收购站为什么要收购废铁、废废品收购站为什么要收购废铁、废 铜、和易拉罐等金属？铜、和易拉罐等金属？ 二、金属资源保护二、金属资源保护 2 2、金属资源保护、金属资源保护 （1 1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀 （2 2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属 据估算，回收一个铝制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。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼 比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微 粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的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，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃 ，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健 康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源， 而且还可以减少对环境的污染。 你知道吗？你知道吗？ 二、金属资源保护二、金属资源保护 2 2、金属资源保护、金属资源保护 （1 1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀 （2 2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属 （3 3）合理开采矿物）合理开采矿物 （4 4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品 （5 5）物尽其用）物尽其用 vv 可节约金属资源可节约金属资源 vv 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废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弃金属并再利用可节约能源 vv 降低金属制品的生产成本，可方便人们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得到物美价廉的金属制品 vv 可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染 废弃金属的回收有什么意义？废弃金属的回收有什么意义？ 讨论 小结小结 铁铁生锈的主要条件是与空气生锈的主要条件是与空气 和水（或水蒸气）直接接触和水（或水蒸气）直接接触 。 破坏铁生锈的条件就能防止破坏铁生锈的条件就能防止 铁生锈。铁生锈。 防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为： 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油在铁制品表面刷油漆、涂油 、镀铬、镀铬、 “ “烤蓝烤蓝” ” 等等 制成合金钢制成合金钢 保护金属资源的有效保护金属资源的有效 途径是：途径是： 防止金属腐蚀防止金属腐蚀 回收利用废旧金属回收利用废旧金属 合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品寻找金属的代用品 物尽其用物尽其用 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）浸没有植物油中 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 (3)、(4) C、D 我会做 3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量 大幅度增加，废电池进行集