课题3--金属资源的利用和保护[1]

课题3金属资源的利用和保护,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,地球上的金属广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，金属存在形式：单质（很不活泼金属）、化合物,自然界中以单质形式存在的金,自然界中以单质形式存在的银,请同学们观察课本P15页”金属元素在地壳中的含量”,排在前两位的是_、_。,铝,铁,请同学们观察课本P16页常见的矿石,赤铁矿,（主要成分是Fe2O3),主要成分Fe3O4,英文名称:strontiumsulfate主要成分:硫酸锶SrSO4白色粉末。密度3.96。熔点1580。微溶于水、稀盐酸和稀硝酸,略溶于氯化钠溶液。,主要成分是HgS,黄铁矿主要成分是FeS2,通常含Co、Ni和Se,具有NaCl型晶体结构,常有完好的晶形,呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。,黄铜矿的主要成分是CuFeS2,单个晶体很少见,集合体常为不规则的粒状或致密块状。黄铜色,表面常有斑驳的蓝、紫、褐色的色膜,金属光泽。硬度为3.04.0,小刀可以刻破,性脆。密度为4.14.3gcm-3。,铝土矿主要成分是Al2O3、杂质Fe2O3、SiO2等,菱铁矿主要成分为FeCO3,辉铜矿主要成分是Cu2S,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、锰等储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口众多，人均拥有量约为世界人均水平的13，居世界第80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。,在地壳中，矿物常与岩石混合共存在一起，形成矿石,提问：那么矿石是如何变成金属的？,二、铁的冶炼,早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。,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,钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产量只有158万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量首次突破1亿吨，居世界前茅。,（1）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、实验室：一氧化碳还原氧化铁,（2）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,（3）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（4）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。,（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,化学方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含铁量,录像,2、工业炼铁：,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,反应物或生成物是混合物必须进行换算，换算方法如下：,混合物质量,质量分数,质量分数,纯净物质量,三、有关杂质问题的计算,例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中氧化铁的质量是多少？,氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t,纯物质的质量=不纯物质的总质量纯物质的质量分数（纯度）,例2、计算多少吨含铁的质量分数为96%的生铁中，含铁560t？,生铁的质量：560t96%=583.3t,不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）,例题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t?,解：设理论上可以炼出含铁96的生铁的质量为x,Fe2O3+3co=2Fe+3co2,160256,1000t80x96%,=583t,答：略。,赤铁矿石氧化铁铁生铁,注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量,方法一,课题3金属资源的利用和保护,第二课时,资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。,资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%。,二、金属资源保护,1、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。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,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,全浸在水中,干燥空气中,一半在水中,食盐水中,稀H2SO4中,二、金属资源保护,1、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究,在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在有酸性和盐条件下会加快生锈速率铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O,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。,二、金属资源保护,1、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究,在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O,（2）铁制品的防护措施,防止铁生锈的原理就是破坏铁生锈的条件,二、金属资源保护,1、金属的腐蚀和防护,（2）铁制品的防护措施：,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(2)隔绝水,讨论,2、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？,镀铬,刷油漆,涂油,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。,二、金属资源保护,2、金属资源保护（1）防止金属腐蚀,（2）回收和利用废旧金属,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？,二、金属资源保护,2、金属资源保护（1）防止金属腐蚀,（2）回收和利用废旧金属,（3）合理开采矿物（4）寻找金属的代用品（5）物尽其用,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,废弃金属的回收有什么意义？,讨论,小结,铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。防止铁生锈的方法为：保持铁制品表面干燥和洁净在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝”等制成合金钢,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物尽其用,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,(3)、(4),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