课题3《金属资源的利用和保护》ppt课件

1、课题三金属资源的利用和保护 刘圩初中 杨再东 人类生活离不开金属人类生活离不开金属 一一.金属元素在自然界中的存在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元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的 金属（如铂、金、银等）有金属（如铂、金、银等）有单质形式单质形式存在；存在； 图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 铝铝 7.73% 铁铁 4.75% 钙钙 3.45% 钠钠 2.74% 钾钾 2.47% 镁镁 2.00% 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿 石石铁矿石等都是常见的矿铁矿石等都是常见的矿 石石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物 的形

2、式存在。金属化合物的形式存在。金属化合物 在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形 式存在。式存在。 常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分 磁铁矿磁铁矿褐铁褐铁 矿矿 赤铁矿赤铁矿 Fe3O4 Fe2O3XH2O Fe2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 赤铜矿赤铜矿 Cu2O 赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿 菱铁矿菱铁矿 铝士矿铝士矿黄铜矿黄铜矿 辉铜矿辉铜矿 二二.铁的冶炼铁的冶炼 现象现象 分析分析 反应式反应式 尾气处理尾气处理 红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的使澄清的 石灰水变浑浊石灰水变浑浊 一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧

3、化碳还原氧化铁生成铁粉( (灰黑色灰黑色) )与二氧化碳与二氧化碳 1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁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燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温 证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 ) 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

4、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。 一氧化碳还原氧化铁 必须在封闭的硬质玻 管中进行，防止一氧 化碳污染空气。 原料：铁矿石、焦炭、石灰石 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温 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。 磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4） 赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）

5、黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分 主要成分FeCOFeCO3 3） 想一想想一想： 你认为哪种矿石你认为哪种矿石最不适宜最不适宜作为作为 工业炼铁的原料？工业炼铁的原料？ 除了除了焦炭焦炭和和一氧化碳一氧化碳可以还原出铁来可以还原出铁来 ， 氢气氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？ 70%70% 72.4%72.4% 48.3%48.3%46.7%46.7% 将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣 点燃点燃 C + O2 = 2CO2 高温高温 C + CO2 = 2CO （FeFe2 2

6、O O3 3） 生铁生铁 出铁口出铁口 炉渣炉渣 出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 高温高温 高炉气体高炉气体 高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量 原料原料 补充：炼钢补充：炼钢 高温高温 解：设每天可以炼出的生铁质量为解：设每天可以炼出的生铁质量为X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X =700t 答：答：该厂理论上每天可以炼出含铁该厂理论上每天可以炼出含铁96%96%的生铁的生铁700700吨。吨。 = 例例:某钢铁厂每天需要消耗某钢铁厂每天需要消耗

7、1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80% 的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁 96%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 刚刚显示的计算方法有哪些错误？ 有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算 辅助练习辅助练习1、1000t含杂质含杂质20%的赤铁矿石中的赤铁矿石中 含氧化铁的质量是多少？含氧化铁的质量是多少？ 氧化铁的质量氧化铁的质量： 1000t （ 1- 20% ）=800t 纯物质的质量纯物质的质量= 不纯物质的质量不纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数 不纯物质的质量不纯物质的质量= 纯物质的质量纯物质的质量 高温高温 解：设每天可以

8、炼出的生铁质量为解：设每天可以炼出的生铁质量为X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X =700t 答：答：该厂理论上每天可以炼出含铁该厂理论上每天可以炼出含铁96%96%的生铁的生铁700700吨。吨。 = 80%96% 800t 96%x 583.3t 583.3t 解法解法2： 注意：注意： 带入化学方程式计算的数据应是纯净物质量带入化学方程式计算的数据应是纯净物质量 赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁 1000t80% 70%96%=583.3t 生铁的质量：生铁的质量： 反馈练习：反馈练习：要炼

9、出含杂质要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需吨，需 要含氧化铁质量分数为要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？的赤铁矿石多少吨？ 生铁生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石 3200t（1-2%）70%80%=4571.5t 赤铁矿石赤铁矿石: 解：设每天需赤铁矿石的质量为解：设每天需赤铁矿石的质量为X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 80%X 3200t（1-2%） 160 80%X 112 3200t98% X =4571.5t 答：答：该厂理论上每天需赤铁矿石该厂理论上每天需赤铁矿石4571.5吨。吨。 = 高温高温 据有关资料报导，现在全

10、世界每年被腐据有关资料报导，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钢铁的最大的弱点就是容易生绣 三三.金属资源保护金属资源保护 1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护 取取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管支试管 中进行下面的实验中进行下面的实验 步骤一、在试管步骤一、在试管1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在，使铁钉的一半浸没在 水中水中 步骤二步骤二、在试管、在试管2中注满迅速中注满迅速冷却的沸水冷却的沸水塞紧橡皮塞塞紧橡皮塞 步骤三步骤三、

11、在试管、在试管3中加入少量中加入少量干燥剂干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙） 再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞 一周后一周后 铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈 全浸在水中全浸在水中 一半在水中一半在水中 干燥空气中干燥空气中 。 （缓慢氧（缓慢氧 化，放热）化，放热） 在空气中

12、锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水 等物质相互作用，发生一系列复杂的等物质相互作用，发生一系列复杂的化化 学变化学变化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程的过程 铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它 是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，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，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被 完全锈蚀。完全锈蚀。 在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相 近的三处进行下列实验近的三处进行下列实验 一处：用湿棉球湿润；一处：

13、用湿棉球湿润； 一处：用干布檫干一处：用干布檫干 一处：用干布檫干后，涂上一层食油；一处：用干布檫干后，涂上一层食油； 放置一昼放置一昼 夜，观察夜，观察 菜刀三处菜刀三处 表面发生表面发生 的变化的变化 与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触 与水与水接触接触 怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？ 在在 车车 船船 的的 表表 面面 喷喷 油油 漆漆 在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷 此外，还可以在钢此外，还可以在钢 铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能 起保护作用的其他起保护作用的其他 金属。（为什么？）金属。（为什么？） 如：

14、在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬 镀铜？镀铜？ 三角架：三角架： 钢线(辐条）： 链条： 刷漆刷漆 镀一层耐腐镀一层耐腐 蚀的金属蚀的金属 涂油等涂油等 平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！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：讨论： 钢圈： 小结小结：金属防腐蚀的方法： 改变金属的本质改变金属的本质 制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢 形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一 层耐腐蚀的金属、通过化学方法使表层耐腐蚀的金属、通过化学方法使表 面形成氧化物薄膜等面形成氧化物薄

15、膜等 改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 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。 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。 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。如以塑代钢。 （1）汞与稀盐酸）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液）铝与硫酸铜溶液 （3）银与硫酸锌溶液）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液）锌与硝酸银溶液 （5）钠与稀硫酸）钠与稀硫酸 1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。 2、回答下列问题：、回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？ （3）被雨水淋湿的自行车，为什么须