金属课题3

课题3金属资源的利用和保护,一、金属资源的存在方式和矿石,地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。,想一想：元素可以以哪些物质形式存在？,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,黄铁矿石,赤铁矿石(Fe2O3),菱铁矿石,黄铜矿石,辉铜矿石,常见几种金属矿物的成分,(FeS2),磁铁矿,Fe3O4,常见几种金属矿物的成分,孔雀石Cu2(OH)2CO3,赤铜矿Cu2O,铝土矿,金属元素在地壳中的含量,观察P15资料及下列柱状图,请同学们找出地壳中含量最多的前三种金属？,问题:人类利用金属的历史经历了从青铜器时代到铁器时代，再到铝合金大量使用的过程。这一事实与什么因素有关?,A、金属的活动性B、金属冶炼的水平,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,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行而发行的邮票,请画出你的实验装置并说明你设计的理由,Fe2O3+3CO3CO2+2Fe,炼铁原理：,请观察一氧化碳还原氧化铁的摸拟实验,练一练,某学生改进一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图,A,B,C,（1）如先给氧化铁加热，再通一氧化碳的后果是_（2）写出A中发生的化学方程式_（3）B装置中产生的现象可判断反应是否开始，则B试剂是_（4）C装置的作用是_（5）C装置收集的方法叫_，收集到的C瓶中的气体应如何处理？（6）针对尾气，你认为还有什么处理方法？,（1）通CO（2）加热（3）停止加热(4)停止通CO,（1）玻璃管内红棕色粉末变成黑色（2）生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。,一氧化碳还原氧化铁的实验小结,实验现象：,实验步骤,注意事项：,注意：(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热；反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO。(2)反应完毕后，把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，并试验它能不能被磁铁吸起，以判断反应中是否生成了铁。,上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，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里还原出来。,原料：铁矿石.焦炭.石灰石,设备：高炉,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里还原出来,产品：生铁,三.金属资源的保护,一方面，我们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。,我们为何要保护金属资源？,另一方面，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的20%40%。防止金属腐蚀已经成为科学研究和技术领域中的重大问题。,1.金属资源腐蚀与防护,(1)铁制品锈蚀,研究性学习:铁的生锈过程,干燥空气中,浸没在水中,与水空气同时接触（潮湿空气中）,不生锈,不生锈,生锈,铁生锈的实质：铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。,铁锈是一种红褐色的疏松的固体，能吸收水分。主要为氧化铁（Fe2O3xH2O）,答：铝与氧气反应生成的氧化铝很致密所以能起到保护里层铝的作用。铁锈是一种红褐色的疏松的固体，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应。,思考：铝与氧气反应生成的氧化铝有起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？,(2)防止铁生锈的原理,(1)隔绝空气或氧气(2)隔绝水,防止铁生锈的方法：,将铁制品放在干燥的环境中；保持铁制品表面洁净干燥。,.在铁中加入其它金属改变其内部结构（如：制成不锈钢）,在铁制品表面涂保护膜。如喷漆、涂油、镀一层耐腐蚀的其他金属、高温灼焼金属，进行烤蓝处理等。,喷漆,涂油,镀一层耐腐蚀的其他金属,思考讨论回答：采用哪些措施可防止铁的锈蚀？例如自行车钢圈、链条齿轮、支架的防锈方法及医用器械等的防锈方法。,思考：矿物的储量是有限的，不能再生的。我们应该采取哪些措施来保护金属资源呢？,金属资源保护,1.有效地防止金属腐蚀。,喷漆,电镀,2.回收和利用废旧金属。,回收废旧金属有什么意义？,可节约金属资源,可节约能源,降低金属成本,可减少重金属对水体和土壤的污染,3.有计划、合理地开采矿物。,4.积极开发金属的代用品。,塑钢,防止金属腐蚀回收和利用废旧金属合理开采矿物寻找金属代用品,小结：保护金属资源方法,本课小结,1、知道铁生锈的原因和铁生锈的方法2、记住金属资源保护的方法,四、有关含杂质的化学方程式的计算,【例】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,【解】1000t赤铁矿石中氧化铁的质量为1000t80%=800t设：800t氧化铁理论上可以炼出纯铁的质量为x,160,112,800t,x,=,160,112,800t,x,X=560t,3CO+Fe2O32Fe+3CO2,高温,折合为含铁96%的生铁的质量为：56096%=583t,如何将混合物的量转化成纯净物的量？,如何将纯净物的量转化成混合物的量？,【例】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,用100t含四氧化三铁80的磁铁矿，可炼出含碳3的生铁多少吨？,练习,冶炼生铁时不仅要考虑生产效率和经济效益的高低，还要考虑对环境的污染程度。如果你是一位厂长，在其他条件和杂质含量都相同的条件下，你首选下列那种矿石作为原料（括号内为主要成分）（）A.黄铁矿（FeS）B.磁铁矿（Fe3O4）C.赤铁矿（Fe2O3）D.菱铁矿（FeCO3）,B,在下列各种情况下，埋在地下的铸铁输气管道被腐蚀速度最慢的是（）A.在潮湿、疏松透气的土壤中B.在呈酸性的土壤中C.在干燥致密、不透气的土壤中D.在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中,C,金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。如图表示了金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。,（1）根据图中数据和有关的化学知识，你认为金属大规模开发、利用的先后顺序跟下列哪些因素有关_。地壳中金属元素的含量金属的导电性金属的活动性金属的延展性金属冶炼的难易程度（2）钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。请你写出一氧化碳在高温条件下把铁从赤铁矿（主要成分是氧化铁）里还原出来的化学方程式。（3）每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失，铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟_等物质相互作用的结果。（4）铝的活动性比铁强，但铝与空气中却表现出良好的抗蚀性，其原因是什么？,（2006年青岛）小丽发现钢铁生锈能够造成巨大的损失，如果我们合理的利用其反应原理，那么就能够“化不利为有利”。她查找有关资料知道，现在有一些食品包装袋内使用了“双吸剂”铁粉。原因是铁粉生锈时不但能消耗水还能与反应，而且由于铁锈具有的结构，使更多的气体被吸收，可以更好的防止食品腐败。她还发现自行车在夏天比在冬天更易生锈，这说明温度是影响化学反应速率的因素之一，实际上影响化学反应速率的因素还有很多，请你归纳出其中三条。生活中经常可以见到的加快或者减慢化学反应速率的实例有（叙述一例即可）：。,温度越高，食物越容易腐烂。,氧气,疏松多孔,温度、反应物的浓度、反应物之间的接触面积,如图所示，大试管中是螺旋状的光亮的铁丝。把试管,倒插入水中，放置一段时