课题3　金属资源的利用和保护.ppt

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,课题3金属资源的利用和保护,P14,相关知识链接,含氧化合物里的氧被夺去的反应,1、叫做还原反应，如：2CuO+C=2Cu+CO2,其中CuO为，具有，C为，具有。,氧化剂,氧化性,还原剂,还原性,2、（1）CO具有，点燃前需CO燃烧的化学方程式为，实验现象为,可燃性,检验它的纯度,气体燃烧产生蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。,（2）CO有，CO极易与血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能与结合，造成人体而中毒。,毒,氧气,缺氧,（3）CO具有，CO还原CuO的化学方程式为，利用此性质，CO常用作,还原性,冶金工业的还原剂,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,一、金属资源的存在形式及常见的矿石,1、金属资源的存在及形式,地壳和海洋中,单质（少量很不活泼的金属，如金、银等）,化合物（除金、银等以外的其他金属）,（1）金属元素在地壳中的含量由大到小的顺序如下：,铝铁钙钠钾镁锌铜银金,（2）人类使用金属的年代与金属的活动性及冶炼的难易程度有关。越活泼的金属越难冶炼，被开发利用的年代也越晚。,2、常见的金属矿石,赤铁矿,（主要成分是Fe2O3),工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。几种常见的金属矿石的名称和主要成分如下：,磁铁矿,（主要成分是Fe3O4）,黄铁矿,菱铁矿,（主要成分是FeCO3),（主要成分是FeS2),黄铜矿,（主要成分是CuFeS2),辉铜矿,（主要成分是Cu2S),铝土矿,（主要成分是Al2O3),我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，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地位。,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,古代的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。,二、铁的冶炼,为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行而发行的邮箱,铁是目前人类从金属矿物中提取量最大的金属。,实验药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、CO气体,实验仪器：铁架台、硬质玻璃管、单孔橡胶塞、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞、导气管,P16,点燃尾气，防止CO污染空气,实验步骤：,1、检查装置气密性；,2、装入药品并固定装置；,3、点燃酒精灯；,4、向玻璃管中通入CO（使用前先验纯）；,5、点燃酒精喷灯；,6、反应完成后熄灭酒精喷灯；,7、试管冷却后停止通入CO；,8、熄灭酒精灯。,实验现象：,1、红棕色粉末逐渐变为黑色，黑色粉末能被磁铁吸引；,2、生成的气体使试管中的澄清石灰水变浑浊；,3、尾气燃烧并产生蓝色火焰。,化学方程式：,酒精喷灯处：,试管中：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O,酒精灯处：,实验结论：,红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁。,注意事项：,1、先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸；,2、实验完毕后继续通入CO知道玻璃管冷却的目的：防止生成的铁粉在较高的温度下被重新氧化；防止石灰水倒流使玻璃管炸裂；,3、尾气的处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。,P17,点燃尾气，防止CO污染空气,巧学速记：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退；前者颠倒易爆炸，后者颠倒被氧化和倒吸。,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,高炉炼铁,原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等,反应原理：在高温的条件下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来,产品：生铁（含碳量24.3的铁合金，不是纯铁）,设备：高炉,化学方程式：,以赤铁矿为原料，主要反应为：,以磁铁矿为原料，主要反应为：,焦炭的作用：,（1）提供热量：,（2）提供还原剂：,炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去。,拓展：,1、炼铁的主要原料是铁矿石等，主要产品是生铁；炼钢的主要原料是生铁等，主要产品是钢。,2、石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅变为炉渣，其主要反应有：,产生CaO:,生成炉渣:,3、将生铁冶炼成钢主要是将生铁中的碳转变为气体除去，“百炼成钢”的主要反应为,拓展：,4、古代湿法炼铜的原理：,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,三、有关化学反应中杂质问题的计算,1、计算公式,化学方程式所表示的都是纯净物之间发生的化学反应，根据其化学式计算的相对分子质量（或相对分子质量之和）反应的是纯净物之间的质量关系。,在实际生产中，所用的原料或产物一般含有杂质，因此在计算中必须将不纯物质的质量转化为纯净物的质量，可按下列公式进行转化：,（1）混合物中某物质的质量分数（纯度）=,该纯净物的质量,混合物的总质量,100=1杂质的质量分数,（2）某纯净物的质量=不纯物质的总质量该物质的质量分数（纯度）,（3）不纯物质的总质量=,某物质的质量,某物质的质量分数（纯度）,2、化学反应中有关杂质问题的计算步骤：,（1）将含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量；,（2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算；,（3）将计算得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量；,例题：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？,设可炼出含铁96%的生铁的质量为x。,160,562,800t,x96%,160,562,800t,x96%,解得X=583t,答：设可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。,解法一：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t80%=800t,例题：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？,解法二：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t80%=800t,800t氧化铁中铁元素质量=,256,160,100%,800t（）=560t,折合为含铁96%的生铁的质量：560t96%=583t,答：设可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。,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？,解：设可炼出含铁98%的生铁的质量为x。,160,562,2000t80%,x98%,160,562,2000t80%,x98%,X=1142.9t,答：设可炼出含铁98%的生铁的质量为1142.9t。,人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的铁约占世界年产量的四分之一！,如何防锈？,四.金属资源保护,1、金属的腐蚀与防护,（1）铁制品锈蚀条件的探究,实验装置：,实验现象：,几天后观察，A试管中铁钉生锈，在水面附近锈蚀严重，B、C试管中的铁钉没有生锈。,控制变量法,实验分析：,A试管中的铁钉同时跟水、氧气接触而生锈；B试管中的铁钉只与水接触不生锈；C试管中的铁钉只与干燥的空气接触不生锈。对比A、B说明铁生锈需要氧气，对比A、C说明铁生锈需要水。,实验结论：,铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。,1、铁生锈的过程，实际上是铁与氧气、水蒸气等发生缓慢氧化反应的过程。铁锈的主要成份是Fe2O3.xH2O，颜色为红褐色，它结构疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。,说明：,2、在铁制品锈蚀条件的探究实验中，将蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是赶走水中溶解的氧气，在水面上覆盖一层植物油的目的是隔绝氧气。,3、棉花和干燥剂的作用是吸收水分，干燥空气。,1、在温度较高、酸、食盐溶液等环境下，铁生锈速率会加快，如夏天用刀切咸菜，不及时擦干净，刀很快会生锈。,拓展：,2、铜生锈的条件：铜与空气（或氧气）、水和二氧化碳同时接触，铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿。,3、铁生锈原理的应用：利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴，利用铁生锈吸收氧气和水蒸气可以防止食品的变质和受潮，制成铁粉双吸剂。,（2）金属锈蚀的条件,要能够发生反应的物质，反应物要能互相接触，生成物不会对反应起阻碍作用等。,铝比铁化学性质活泼，但铝在空气中能与氧气反应形成致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气继续反应，因此铝比铁更耐腐蚀。,（3）防止铁制品锈蚀的原理和方法,原理：破坏铁生锈的两个必备条件之一即可防止生锈。（使铁制品隔绝空气或隔绝水）,方法：可概括为“干、膜、镀、烤、改”,A、干：保持铁制品表面洁净和干燥,B、膜：在钢铁表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，机械表面涂油，在铁制品表面烧涂搪瓷等,C、镀：在钢铁表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等,D、烤：用化学方法使钢铁表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝等,E、改：加入其他金属，改变其组成，如在钢铁中加入镍制成不锈钢，可以增强耐腐蚀能力,课本第18页讨论,抹油,喷漆,镀耐磨耐腐蚀的铬,制造耐腐蚀的合金,烤蓝,1、保持铁制品表面清洁干燥,2、在铁制品表面覆盖一层保护膜,我的自行车如何防锈？,喷漆,抹油,电镀,拓展：,除铁锈的方法,（1）物理方法：砂纸打磨、刀刮、高压水冲等。,（2）化学方法：酸洗法（酸不能过量），如用稀盐酸洗去铁锈：,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,用稀硫酸除铁锈：,Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,2、金属资源保护,金属资源有限，而且不能再生,废旧金属随意丢弃不仅造成资源的浪费，还会造成环境污染,防止金属腐蚀,回收利用废旧金属,有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家的利益乱采矿,寻找金属的代用品等,节约金属资源和能源,减少环境污染,讨论：我国稀土资源的合理利用和保护问题,1、建立国家稀土生产、销售、出口和进口的专门管理机构，统一制定相关政策法规，实行严格的管理。,2、整顿稀土行业，对私挖乱采、私自出口行为要坚决打击。,3、对一些外资企业利用参投等形式对稀土进行开采的行为要加大监管力度，有效保护稀土的开采和利用。,4、尽快建立稀土资源国家爱储备机制，提高资源利用和可持续发展能力。,5、组建稀土资源开发与应用的技术研发中心，培养专业人才。,知识实践,反馈练习,铁可以拉制成铁丝，是因为它具有_性；铁锅可以用来炒菜，是因为铁是_的导体。,要完成FeFeSO4的转化，可以让铁和_或_发生置换反应。,盛入在油罐车内的石油产品振荡时可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地的铁链，是利用了铁具有_的性质。,钢铁生锈，实际上是铁、_等物质相互作用，发生一系列复杂的化学