《金属资源的利用和保护》课件-人教版

第八单元金属和金属材料,课题3金属资源的利用和保护,学习目标,1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等矿，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.了解金属腐蚀的条件以及防止金属腐蚀的简单方法。4.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性,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,图8-15自然界以单质形式存在的金,图8-16自然界以单质形式存在的银,除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外,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,黄铁矿,菱铁矿,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,孔雀石Cu2(OH)2CO3,赤铜矿Cu2O,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,赤铁矿（主要成分Fe2O3）,想一想：假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料?哪种最适宜？,除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？,70%,62.4%,48.3%,46.7%,一.铁的冶炼,红色的粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊,一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)和二氧化碳,1、实验室用一氧化碳还原氧化铁（炼铁的原理）,用燃着的酒精灯将尾气点燃用气球收集尾气,实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边酒精灯4、通入一氧化碳气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、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,注意：应先通CO后加热，实验完毕后继续通CO直到试管冷却（即：CO“早出晚归”，酒精灯“迟到早退”）。,先通CO后加热，是为了将玻璃管中的空气排尽，防止加热时可能发生爆炸；实验完毕后，先停止加热，继续通CO直至玻璃管冷却，是为了防止高温下的生成物铁与氧气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。,原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气,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：在高温条件下，利用焦炭与O2反应生成的CO把铁从铁矿石中还原出来。,设备：炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,请看视频,在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。,不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：,代入化学方程式中计算的数据，必须是纯净物的质量。,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赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t80=800t,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,高温,160112,800tx,x=560t折合为含铁96的生铁的质量为560t96=583t,答：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583t,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）,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：。,用磁铁吸引(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,第八单元金属和金属材料,课题3金属资源的利用和保护,第二课时,为什么要保护金属资源？,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%),P17,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、防护的方法和废旧金属的回收利用。,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。,1.金属的腐蚀和防护,铁轨的锈蚀,铁钉的生锈,a.在干燥空气中b.浸没在水中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?,不生锈(有水无O2),不生锈(有O2无水),在水与空气的交界面最易生锈,植物油,abc,请思考：,用橡皮塞塞紧管口,(同时有水和2),铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。,铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3XH2O。,(Fe2O3XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。),铁生锈的条件：,要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；,铁制品锈蚀的条件:,反应物要能相互接触；,生成物不会对反应起阻碍作用。,4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3XH2O(缓慢氧化),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,防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P18表,1.保持铁制品表面的洁净和干燥。,2.在铁制品表面涂上一层保护膜【如：涂油、刷油漆、搪瓷、镀上耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层）】，使铁制品与空气隔绝。,3.制成耐腐蚀的合金。如不锈钢，就是在钢中加入少量镍和铬而制成的合金。,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？,刷油漆,涂油,镀铬,图8-25据估计一些矿物可供开采的年限,2.金属资源保护,为什么要保护金属资源？,矿物的储量是有限的，而且不能再生。,2、怎样保护金属资源呢?,防止金属的腐蚀。,金属的回收利用。,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：以塑代钢。,图8-26金属的回收利用,回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。,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,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含Fe98的生铁多少t?,2、冶炼2000t含杂质3的生铁，需要含90%Fe2O3的赤铁矿石多少t?,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？,(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、丙三人的实验生成氢气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g0.3g),即每人的实验中都有一种反应物已反应完。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+H2562X0.3