化学人教版九年级下册金属资源的利用与保护.ppt

第八单元金属和金属材料,课题3金属资源的利用和保护,自然界以单质形式存在的金,自然界以单质形式存在的银,除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。,金属的存在形式：,单质(少数，如金和银),化合物(大多数，如各种铁矿石),赤铁矿（主要成分是Fe2O3）,菱铁矿（主要成分是FeCO3）,图8-18常见的矿石,磁铁矿（主要成分是Fe3O4）,图8-18常见的矿石,辉铜矿（主要成分是Cu2S）,黄铜矿（主要成分是CuFeS2）,铝土矿主要成分是Al2O3,赤铜矿,孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,地壳中含量最多的金属是铝,金属元素在地壳中含量：,一、铁的冶炼：,炼铁炉一,炼铁炉二,我国古代炼铁图,图8-20上海宝山钢铁公司炼铁高炉,图8-21为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,2011年全国钢产量近7亿吨,红色的Fe2O3变成黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,一氧化碳还原氧化铁,生成铁粉(黑色)与二氧化碳,1.实验室用一氧化碳还原氧化铁,用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气,【实验8-3】,实验步骤：,.按下图组装仪器，并检查其气密性。,把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。,把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。,当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。,原料：铁矿石、焦炭、石灰石,2.工业炼铁：,反应的化学方程式：,CO是还原剂；,Fe2O3是氧化剂,原理：焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。,设备：炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,工业上,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。,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。,混合物、纯净物质、纯度之间的关系：,列比例时，一定要用纯净物的质量。,3.含杂质的物质的化学方程式的计算：,m(纯)=m(混)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的质量为1000t80%800t。设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。,160112,800tX,X560t,折合含铁96%的生铁的质量为560t96%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。,160112800tX96%,160:112800t:X96%X583t,(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(15%)=2850t.,X4790t,答：该3000t生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。,1、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）,跟踪练习：,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,二、金属资源保护,保护金属资源的原因：,每年大量开采(数以亿吨计),每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%40%),为什么要保护金属资源？,1.金属的腐蚀和防护,人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！,如何防锈？,a.在干燥空气中b.浸没被植物油密封的凉开水中c.半截浸没在水中,铁的生锈过程,哪种条件下,铁最易生锈?为什么?,植物油,abc,请思考：,用橡皮塞塞紧管口,想一想,试管a中要加入为什么要加入干燥剂？试管b中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？,是为了防止蒸馏水中溶有氧气。,是为了除去空气中的水蒸气,因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！,铁,铁锈,铁制品生锈的条件:,铁制品与水和空气（氧气）同时接触,讨论,2、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？,1、为什么铁制品易生锈而铝制品耐腐蚀呢？,铁锈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”,铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O，它是一种疏松多孔的物质,易吸水和氧气,怎么防止钢铁生锈呢？,在车船的表面喷油漆,在机械表面涂防锈油,在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷,此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬,镀铜,小结,2、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？,防止铁制品生锈的具体方法为：保持铁制品表面干燥和洁净在铁制品表面涂一层保护膜，如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等制成合金钢，如不锈钢,三角架：,钢线(辐条）,链条：,刷漆,镀一层耐腐蚀的金属,涂油等,平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！,自行车防锈措施有哪些？,讨论：,钢圈,讨论,3、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？4、废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？,图8-25据估计一些矿物可供开采的年限,2.金属资源保护,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,矿物的储量是有限的，而且不能再生。,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？,2、金属资源保护,（3）回收和利用废旧金属,讨论,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,2、怎样保护金属资源呢?,防止金属的腐蚀。,金属的回收与利用。,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,寻找金属代用品。如塑料、导电橡胶、玻璃钢等,长话短说：,保持金属表面洁净和干燥,改变内部结构,在其表面涂上保护膜,反馈练习,1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A.在潮湿、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮湿、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中,2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是(),C,B,A.水面上的船头部分B.水面附近的船体部分C.水面下的船底部分D.各部分都一样速度生锈,3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（）在铁制品表面镀锌在铁制品表面涂油脂保留铁件表面的铁锈作保护层在铁器表面刷油漆自行车脏了用清水冲洗用废酸液冲洗铁制污水管道切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.B.C.D.,B,4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：,加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子,探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈情况,小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中,一周后，编号为_的试管中的铁钉最易生锈。用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是_。,C,南方比北方天气潮湿，铁更易生锈,ABC,铁在干燥空气中,铁在有水而无空气（氧气）时,铁在有空气和水时,4.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：请你认真分析数据，回答下列问题：哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；计算样品中铁的质量分数；若生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？,改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%),解：分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g0.3g),即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g25.4g)124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。,解：乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g0.3g。设Fe的质量为X。Fe+H2SO4=FeSO4+H22X0.3g,计算样品中铁的质量分数；,答：样品中铁的质量分数为93.3%。,若生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？,解：需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。1000t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t93.3%930t。,160112Y80%930t,160:112=Y80%:930tY=1666.1t,答：生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。,1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。,2.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。,3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。,4.保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。,列比例时，一定要用纯量。,m(纯)=m(不纯)纯度,4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3XH2O,本单元小结：,一、金属和金属材料,金属与非金属物理性质的比较：,2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特性的合金。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因此，在实际中大量使用的金属材料是合金。,二、金属的化学性质,1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应的难易和剧烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。,，。,Fe+H2SO4FeSO4+H2,2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2,Cu+H2SO4不反应,2.由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。例如,如果用A+BC来表示化合反应的话，请用相似的方法来表示分解反应和置换反应。,置换反应：A+BCB+AC,分解反应：ABA+B,，。,Zn+H2SO4ZnSO4+H2,Fe+CuSO4FeSO4+Cu,3.常见金属活动性顺序如下：,KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,金属活动性，由强逐渐减弱,举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：,。,只有排在H前面的才能置换酸中的氢。,只有排在前面的金属才