课题3__金属资源的利用和保护20121210

第八单元金属和金属材料,课题3金属资源的利用和保护,温故知新,1、背诵金属活动性顺序表。此表有什么用途？,KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,判断金属的活动性；判断金属与酸的反应；判断金属与盐的反应。,2、铝的活动性比铁强，可是通常看见铁生锈而没有看到铝生锈？,铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能,3、光亮铝丝浸入硫酸铜溶液中现象及反应的化学方程式,铝丝表面覆盖一层红色的铜，溶液由蓝色变成无色2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu,4、铜丝浸入硝酸银溶液中现象及反应的化学方程式,铜丝表面覆盖一层银白色的银，溶液由无色逐渐变成蓝色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,5、铜丝浸入硫酸铝溶液中现象及反应的化学方程式,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52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）,红色至红褐色结晶或粉末,二.铁的冶炼,为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,鞍山钢铁公司炼铁高炉,现象：红色粉末逐渐变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰,一氧化碳还原氧化铁,（一）实验室,相关的化学方程式：,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O,2CO+O22CO2,点燃,高温,用酒精灯点燃尾气的作用是,防止一氧化碳污染空气,证明生成物中有铁粉方法,用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡),图B与图A相比利用尾气燃烧放出热量加热氧化铁可以节约能源,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（？怎样节能环保）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。（办法）尾管小改进加一个螺旋铜丝尾管旋转用一个喷灯,炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,2、原料：,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,石灰石、铁矿石焦炭、空气,1、设备：高炉,化学方程式：,（二）工业炼铁原理,CO是还原剂；,Fe2O3是氧化剂,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,某元素的质量某混合物的质量纯度某元素质量分数,某元素的质量,（三）相关纯度计算,纯物质质量,有关杂质问题的计算,例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？,氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t,用到的公式纯物质的质量=不纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）,例2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%，含铁560t？,生铁的质量：560t96%=583.3t,用到的公式不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）,例3：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？,注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量,赤铁矿石氧化铁铁生铁,1000t80%70%96%=583.3t,生铁的质量：,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:,课本例题用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,设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x,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,诊断补偿，点击中考,计算题（黄冈）用2000t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？,赤铁矿石氧化铁铁生铁,生铁的质量：,2000t80%70%96%=1166t,计算题（黄冈）用2000t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：2000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：2000t80=1600t设：1600t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO21601121600txx=1120t折合为含铁96的生铁的质量为1120t96=1166t答：用2000t含氧化铁80的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96的生铁1166t,高温,练习：某炼铁厂日产含碳30%的生铁310t，问该厂每天至少需含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？,解法一：根据化学方程式计算。生铁中含铁为：310t130%3007t设需氧化铁的质量为x，3COFe2O3=3CO22Fe160112x3007t160/112=x/300.7tx42957t答：所需铁矿石为：53696t,解法二：根据化学式计算。生铁中含铁为：310t130%3007t根据化学式Fe2O3，所需氧化铁的质量为：3007t/70%42957t所需铁矿石为：429.57t/80%53696t答：每天需该矿石53696t,练习：某炼铁厂日产含碳30%的生铁310t，问该厂每天至少需含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？,练习：炼铁的主要原料是、和。反应的化学方程式是。,铁矿石,石灰石,焦炭,3.在高温下用m克氧化铁得n克铁，氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为。,24n/(m-n),解：设铁的相对原子质量为x,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,1.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。,现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙等。试设计实验证明铁制品锈蚀的条件。,铁制品锈蚀条件的探究,（3）在第三支试管中放入一团棉花，棉花上放些干燥剂氯化钙并塞紧橡皮塞。,实验过程：,（1）将三根无锈的铁钉分别放入三支试管中。在第一支试管中加入蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中。,(2)在第二支试管中注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使其浸没铁钉，再倒入适量的植物油。,一、铁生锈条件的探究,铁钉在水面以上部分生成了一层红褐色的铁锈，且铁钉位于水面和空气交界面的部分铁锈较多。,不生锈,不生锈,铁既与水接触，又与氧气接触,铁只与水接触,铁只与氧气接触,在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。,课题3金属资源的利用和保护,金属的腐蚀和防护,活动与探究（铁生锈条件的探究）,水、氧气,水,氧气,生锈,不生锈,不生锈,可得铁生锈与氧气有关,可得铁生锈与水有关,结论：在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热）,问题：铝的化学性质比铁活泼为什么不生锈呢？,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，最易锈！,铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质，铁是单质，铁锈是是混合物，钢铁在潮湿空气里，其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水微弱电离产生少量H+和OH-，同时由于空气中CO2的溶解，水里H+增多。,铁锈,铁锈这种疏松多孔性的物质，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“自我护”,铁,铁锈,与空气（氧气）接触,与水接触,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,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如：锯条上的烤蓝。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,根据燃烧条件和灭火的方法结合铁生锈的条件，说出防止铁生锈的方法,磁铁矿（主要成分Fe3O4）在Fe3O4里，铁的化合价+8/3.铁显两种价态，一个亚铁离子显+2价，两个铁离子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeOFe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。比如使用亚硝酸钠等，使钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁，用来防止或减慢钢铁的锈蚀，例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑。俗称“烤蓝”。,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,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？,在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。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。用白醋浸泡可除去铜锈。,2.怎样保护金属资源呢?,一.防止金属腐蚀二.回收利用废旧金属,三.合理有效地开采矿物四.寻找金属的代用品,小结,铁生锈的条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。防止铁生锈的具体方法为：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；电镀其他金属；通过化学反应在其表面生成一层致密的氧化物保护膜。等制成合金,保护金属资源的有效途径是：防止金属腐蚀回收利用废旧金属合理有效的开采矿物寻找金属的代用品,保护金属资源的方法：,防止金属的腐蚀回收利用废旧金属有计划、合理地开采矿物寻找金属的代用品等,诊断补偿，点击中考,一、选择题：请将唯一正确答案代量填入下列空格内1（广州）人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（）A、炼铁的过程是把单质铁变成氧化铁。B、钢是很纯的铁。C、生铁是含少量碳的铁合金。D、被腐蚀的铁制品属于不可回收的垃圾。2（益阳）铁是人类生活中重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得铁，Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该反应中，发生还原反应的物质是（）A、Fe2O3B、COC、FeD、CO23、做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质时可选用的方法是（）A、用大量水边冲边洗。B、用试管刷左右、上下猛烈刷。C、用盐酸或稀硫酸清洗后再用水冲。D、用肥皂粉清洗后再用水冲洗。,高温,C,A,C,诊断补偿，点击中考,4（益阳）在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A、在