课题3金属资源的利用和保护课堂让

衣一配饰配件 食一厨房用品 住一建筑材料 金属元素在地壳中的含量 金属资源存在的方式 少数很不活泼的金属 Au Ag 以单质形式存在 大多数金属以化合物的形式存在 金属资源的存在 广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中 我国是已知矿物种类较齐全的少数国家之一 钨 钼 钛 锡等储量居世界前列 铜 铝等储量也很高 我国的矿产资源 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 主要成分是Fe2O3 铁矿石 工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石 菱铁矿 主要成分是FeCO3 磁铁矿 主要成分是Fe3O4 黄铜矿 主要成分是CuFeS2 铜矿石 辉铜矿 主要成分是Cu2S 孔雀石 主要成分是Cu2 OH 2CO3 铝土矿 主要成分是Al2O3 铁的冶炼 铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代 人类最早发现和使用的铁 是天空中落下来的陨铁 陨铁是铁和镍 钴等金属的混合物 含铁量较高 在很久以前 人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物 这是人类使用铁的最早情况 地球上的天然铁是少见的 所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期 当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后 铁器时代就到来了 自然界中以单质形式存在的金属我们可以直接地利用 那么以化合物形式出现的金属矿物质呢 例如从赤矿石怎么得到铁呢 思考 早在我国的春秋战国时期 我们就开始使用和炼制铁器 下面的两幅图就是炼铁炉 生熟炼铁炉二 生熟炼铁炉一 铁的冶炼 一 铁的冶炼 1 原料 焦炭 石灰石 铁矿石 赤铁矿Fe2O3 菱铁矿FeCO3 磁铁矿Fe3O4 2 设备 高炉 炼铁高炉 将铁矿石中的SiO2转变为炉渣 Fe2O3 生铁 出铁口 炉渣 出渣口 高炉气体 高炉气体 产生一氧化碳 提供热量 3 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 3CO2Fe 3CO2 高温 过量空气 焦炭 焦炭 高温 高温 赤铁矿 高温 CO2 CO Fe 固体由红色变成黑色 同时产生使澄清石灰水变白色浑浊的气体 4 现象 一氧化碳还原氧化铁实验室装置 5 实验室模拟冶炼的注意事项 加热前要通入一段时间的CO 排尽硬质试管中的空气 酒精喷灯要 迟到早退 尾气处理 CO有毒 例题 用1500t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 解 1500t赤铁矿石中含有氧化铁的质量为1500t 80 1200t 设 1200t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x Fe2O3 CO2Fe 3CO2 答 1500t含有氧化铁80 的赤铁矿石 理论上可以炼出含铁96 的生铁875t 高温 1602 561200tx x 840t 折合为含铁96 的生铁的质量为840t 96 875t 例题2 用1000t含氧化铁80 的赤铁矿 理论上可以炼出含铁96 的生铁多少吨 练习 某钢铁厂每天消耗2000t含氧化铁80 的赤铁矿 理论上可以炼出含铁98 的生铁多少吨 练习 2000t含氧化铁80 的赤铁矿石 该厂理论上可日产含杂质20 的生铁的质量是多少 炼铁过程中损失20 的铁元素 全球每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的20 40 其中 钢铁制品因生锈的损失每年约占世界总产量的四分之一 钢铁的最大弱点是容易生锈 怎样防锈呢 二 金属资源保护 1 金属的腐蚀和防护 铁生锈条件的实验探究 实验用品 洁净无锈的铁钉 试管 经煮沸迅速冷却的蒸馏水 植物油 棉花 干燥剂氯化钙等 1 把铁钉的一半浸没在蒸馏水中 2 铁钉完全浸没在蒸馏水中 再滴入2mL的植物油 3 铁钉放入试管中 在瓶口放置干燥剂 再塞上塞子 注意每天观察铁钉锈蚀的现象 连续观察约一周 做好记录 一周后 三个铁钉的变化情况 铁钉的一半浸入蒸馏水中 铁钉全部浸入蒸馏水 滴加2mL植物油 干燥试管中 A 常温下 在干燥的空气中 铁很难跟氧气反应 B 在隔绝空气情况下 铁不与水反应 C 在含水分的空气中铁与水和氧气发生复杂的化学反应 生成铁锈 结论 铁生锈的条件 铁生锈是铁与空气中的氧气 水共同作用的结果 温度 盐等对铁的生锈也有一定的影响 铁在潮湿的空气中最容易生锈 铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O 铁锈很疏松 所以铁可以完全被锈蚀 铁与空气中的氧气 水蒸气等发生化学反应的过程 属于缓慢氧化反应 铁生锈的实质 铁锈主要成分 思考 1为什么铝不容易被腐蚀 金属腐蚀的条件是什么 铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜 覆盖在铝的表面 可保护里层的铝不再与氧气反应 金属腐蚀的条件 要有能够发生反应的物质 反应物要能相互接触 生成物不会对反应起阻碍作用 防止铁生锈的方法 A 保持铁表面的清洁干燥 隔绝空气和水 B 涂保护膜 C 制造耐腐蚀的合金 1镀金属保护层 如镀锡 镀锌 镀铬等 2涂非金属保护层 如喷涂油漆 涂防锈油 在脸盆 杯子表面烧涂搪瓷等 3形成致密氧化物薄膜保护层如枪套上形成四氧化三铁 锯条上的烤蓝 2 金属资源保护 根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度 有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示 据估计一些矿物可供开采的年限 4 寻找金属的代用品 1 防止金属的腐蚀 2 废旧金属的回收利用 3 有计划 合理地开采矿物 金属资源的保护措施 废旧金属的回收 金属的回收利用 1 菜刀在下述情况下 发生锈斑的严重程度顺序是 切湿咸菜后放置 切酸菜后放置 切完菜后洗净擦干 切完菜后洗净擦干 再抹一点花生油 切完菜后用水冲洗 A B C D C 2 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 在含沙粒较多 潮湿透气的土壤中C 在疏松 透气 干燥的土壤中D 在干燥 致密 不透气的土壤中 D 3 在面盆 痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是 A 美观和杀菌消毒作用B 增大厚度防止磨损C 防止铁生锈且美观D 增大硬度防止撞坏 C 4 请你解释以下两个事实 1 铝比铁容易氧化 但为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀 铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜 可保护铝不再进一步被氧化 而铁氧化易生锈 需要一层保护膜 2 为什么沿海 尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方容易锈蚀 沿海地区 气候较潮湿 铁在潮湿的空气中更易被腐蚀 1 2 3 2 1 空气干燥 2 先擦干水分防止生锈3 ZnCO3ZnO CO2 2Cu2O C4Cu CO2 2ZnO C2Zn CO2 4 271 7t5 2976 72t6 1 涂油费用高可靠性高 2 放在干燥处费用低可靠性低 高温 高温 高温 1 炼铁的原料 焦炭 石灰石 铁矿石 2 炼铁的原理 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 3 防止铁生锈的方法 A 保持铁表面的清洁干燥 隔绝空气和水 B 涂保护膜 C 形成致密氧化物薄膜保护层 D 寻找金属的代用品 A 防止金属的腐蚀 B 废旧金属的回收利用 C 有计划 合理地开采矿物 4 金属资源的保护 D 制造耐腐蚀的合金 E 电化学保护 知识与技能1 知道常见的金属 铁 铝等 矿物 了解从铁矿石中将铁还原出来的方法 2 会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算 3 了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法 过程与方法1 通过实验 了解炼铁的原理 认识化学原理对实际生产的指导作用 2 通过对某些含有杂质的物质的计算 把化学原理 计算和生产实际紧密地结合在一起 培养灵活运用知识的能力 情感态度与价值观1 通过对我国古代练铁的介绍 了解我国的悠久历史 激发爱国热情 2 通过对废弃金属对环境的污染 树立环保意识 认识回收利用废旧金属等金属资源的重要性 3 通过对矿物可供开采的年限的介绍 产生金属资源的危机意识 懂得要保护金属资源 难点 铁的冶炼 以及有关