第八单元-课题3金属资源的利用和保护.ppt

课题3金属资源的利用和保护 世界跨径最大的斜拉桥 苏通大桥 苏通大桥总长8206米 斜拉桥主孔跨度1088米 列世界第一 主塔高度306米 列世界第一 斜拉索的长度580米 列世界第一 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 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 有单质形式存在 图5 2地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为矿石 铁矿石等都是常见的矿石 其余大多数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 赤铁矿 黄铁矿FeS2 菱铁矿FeCO3 铝士矿 黄铜矿 辉铜矿 Fe2O3 常见几种金属矿物的成分 孔雀石Cu2 OH 2CO3 赤铜矿Cu2O 磁铁矿 主要成分Fe3O4 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 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 3 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 一氧化碳还原氧化铁 一 实验室炼铁 2 相关的化学方程式 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 CO2 Ca OH 2CaCO3 H2O 2CO O22CO2 点燃 高温 4 用酒精灯点燃尾气的作用是 防止一氧化碳污染空气 5 实验步骤 检查装置气密性 将适量氧化铁装入试管并固定装置 点燃右边酒精灯 通入一氧化碳气体 点燃酒精喷灯给氧化铁加热 待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 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6 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 二 工业炼铁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4 产品 生铁 铁的合金 混合物 化学方程式 70 48 27 46 67 72 41 含铁量 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 工业上炼铁装置 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 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 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 有关炼铁的计算 例题变化题目 例题 用1000t含氧化铁80 的赤铁矿石 理论上可以炼出含铁96 的生铁的质量是多少 改为一 用1000t含杂质为20 的赤铁矿石 理论上可炼出含铁96 的生铁质量是多少 改为二 冶炼1000t含杂质3 的生铁需要含Fe2O3为85 的赤铁矿石多少t 写出用磁铁矿 黄铁矿 菱铁矿炼铁的化学方程式 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 的赤铁矿石多少吨 生铁 铁 氧化铁 赤铁矿石 3200t 1 2 70 80 4571 5t 赤铁矿石 据有关资料报导 现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20 40 钢铁的最大的弱点就是容易生绣 三 金属资源保护 一 金属的腐蚀和防护 铁轨的锈蚀 铁钉的生锈 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 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 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 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 红棕色 结论 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Fe2O3 XH2O它是一种疏松多孔的物质 铁锈 铁锈这种多孔性的物质 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 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 铁生锈的条件 1 与氧气 或空气 接触2 与水接触其它影响因素 温度 酸 盐溶液等 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 与氧气 水和二氧化碳接触 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 3 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 4 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 3 改变金属结构 二 怎样保护金属资源呢 1 防止金属的腐蚀2 回收利用废旧金属 3 合理有效开采矿物4 寻找金属的代用品 三 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 2 3 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