九年级化学第八单元课题3金属资源的利用课件

课题3金属资源的利用和保护 第八单元 第1课时 化学教研组 人类生活离不开金属 金属有广泛的应用 对于人类社会做出了巨大贡献的金属从哪来呢 军事与科技也需要大量的金属 一 金属资源概况 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中 极少数不活泼的金属 如金 银等 有单质形式存在 自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银 赤铁矿 黄铁矿FeS2 菱铁矿FeCO3 Fe2O3 其余大多数金属是以化合物的形式存在 金属化合物在自然界中以矿物的形式存在 把含有某种金属的矿物叫矿石 磁铁矿Fe3O4 铝士矿Al2O3 闪锌矿ZnS 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 赤铜矿Cu2O 黄铜矿CuFeS2 辉铜矿Cu2S 图5 2地壳中金属的百分含量 大多数金属都以化合物的形式存在于自然界中 金属化合物在自然界中以矿物的形式存在 地壳中含量最多的金属是Al 其次是Fe 第三是Ca 1 金属元素在地壳中含量 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 锰等储量在世界观上也占有重要志地位 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 2 我国金属资源拥有情况 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 生熟炼铁炉二 生熟炼铁炉一 我国古代炼铁图 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15 8万吨 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 实验室炼铁 一氧化碳还原氧化铁 2 相关的化学方程式 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 2CO O2 2CO2 高温 用酒精灯点燃尾气的作用是 消耗未反应完的一氧化碳 防止污染空气 点燃 A C A处 C处 B处 B 1 实验室炼铁 一氧化碳还原氧化铁 4 注意事项 实验前 要先通CO目的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又被氧化 3 实验步骤 1 检查装置气密性2 将适量氧化铁装入试管并固定装置3 先点燃右边酒精灯4 先通入一氧化碳气体5 点燃酒精喷灯给氧化铁加热6 待玻璃管内红色物质变为黑色时停止加热7 待玻璃管内固体冷却后停止通气体 再熄灭右酒精灯 A C 先点后熄 先通后停 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 以赤铁矿为例 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 4 产品 生铁 主成份 名称 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 铁矿石 焦炭 热空气 炉渣出口 生铁出口 石灰石 高炉炼铁图 C O2 CO2 点燃 CO2 C 2CO 高温 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 进料口 出气口 出气口 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 但列比例时 一定要用纯量 不纯物质 纯物质 纯度之间的关系 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质量为1000t 80 800t 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X 160112 800tX X 560t 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 160112800tX 96 X 583t 杂化纯 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 1 5 2850t X 4790t 答 该3000t生铁中含纯铁2850t 该每天需含Fe2O3质量分数为85 的赤铁矿石为4790t 1 06自贡 某炼钢厂日产含杂质5 的生铁3000t 试计算 该3000t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 钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志 右图是实验室模拟炼铁的装置图 写出冶炼生铁的化学方程式 能证明产物中有铁粉的方法是 用磁铁吸 或加稀盐酸有气泡 在组装仪器时 把玻璃管插入橡胶管的操作方法是 此装置有不完善的地方 请说出其中一种改进方法 用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃 导管一端用水润湿后旋转插入 例题 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t 解 设理论上可以炼出含铁96 的生铁的质量为x Fe2O3 2Fe 1602 56 1000t 80 x 96 583t 答 略 解题方法二 铁元素质量守恒 练习 1 某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76 的赤铁矿石 该厂理论上可以日产Fe98 的生铁多少t 2 冶炼2000t含杂质3 的生铁 需要含Fe3O4的赤铁矿石多少t 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 资料二 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的20 40 钢铁生锈的危害 二 金属资源保护 1 金属的腐蚀和防护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 铁钉锈蚀条件的探究 1 2 3 铁钉一半在蒸馏水里另一半在空气中 铁钉浸没在蒸馏水中上面用植物油密封 铁钉放在干燥的空气中 一周后 现象 1号试管中铁钉生锈 2号试管中铁钉没有生锈 3号试管中铁钉也没有生锈 想一想 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 3 铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O 1 铁制品锈蚀原理 小结 铁与空气中的氧气 水蒸气发生化学反应的过程 2 铁生锈条件 铁与氧气 水同时接触 铁锈的特点 疏松多孔 4 铁制品的防护措施 防止铁生锈的原理 改变金属内部结构 就是破坏铁生锈的条件 隔绝空气 隔绝水 防止铁生锈方法 只要采取任何一种方法都可以防止铁生锈 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等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净 5 防止铁生锈的措施 讨论 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 镀铬 刷油漆 涂油 金属防锈 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 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 在潮湿的空气中铜与氧气 水 二氧化碳等作用生成了铜绿 用白醋浸泡可除去铜锈 讨论 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使金属资源得到保护呢 废品收购站为什么要收购废铁 废铜 和易拉罐等金属 二 金属资源保护 1 金属资源保护 1 防止金属腐蚀 2 回收和利用废旧金属 3 合理开采矿物 4 寻找金属的代用品 5 物尽其用 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 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 废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来 其首要原因是 A回收利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞 镉 铅等重金属对土壤和水源的污染C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀D回收利用电池中的石墨电极 C 我会做 4 1 下列家庭生活垃圾 废旧书刊报纸 废电池 废弃橡胶 塑料制品 易拉罐饮料瓶 废弃电线 破旧铁锅 铝壶 变质剩饭菜 瓜皮果壳 废弃玻璃物品等 其中可回收利用的有 回收利用与保护金属资源的相关联的是 2 请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议 防止金属腐蚀 寻找金属的代用品 据估算 回收一个铝制饮