《金属资源的利用和保护》课件-人教版..ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,8-1,5,自然界以单质形式存在的金,图,8-1,6,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,Cu,2,(OH),2,CO,3,赤铜矿,Cu,2,O,磁铁矿,（主要成分,Fe,3,O,4,）,磁铁矿,（,主要成分,Fe,3,O,4,）,赤铁矿,（,主要成分,Fe,2,O,3,）,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%,6,2.4%,48.3%,46.7%,一,.,铁的冶炼,现象,分析,反应式,尾气处理,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,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,证明产物中有铁粉的方法是：,用磁铁吸引,(,或加稀盐酸有气泡产生,),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,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,2.,工业炼铁：,反应的化学方程式：,CO,是还原剂；,Fe,2,O,3,是氧化剂,原理：,在高温条件下,，利用焦炭与,O,2,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,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,CO,2,C 2CO,高温,C+O,2,CO,2,点燃,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：,1000t 80,=800t,Fe,2,O,3,+3CO,2Fe +3CO,2,高温,160 112,800t x,x=560t,折合为含铁,96,的生铁的质量为,560t 96,=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,Fe,2,O,3,质量分数为,85%,的赤铁矿石的质量为,x,。,解：生铁中含纯铁：,3000t(1,5%)=2850t.,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe +3CO,2,112,X 85%2850t,高温,160,X 85%,=,112,2850t,X4790t,答,：,该,3000 t,生铁中含纯铁,2850t,。,该炼钢厂每天需含,Fe,2,O,3,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,3000 t,生铁中含纯铁多少吨？,该炼钢厂每天需含,Fe,2,O,3,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,Fe,2,O,3,+3CO =2Fe+3CO,2,高温,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,+CO,2,=CaCO,3,+H,2,O,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。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,约,6000,年前,约,200,年前,约,600,年前,约,2500,年前,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,),3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,=,高温,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%),P1,7,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,O,2,),不生锈,(,有,O,2,无水,),在水与空气的交界面最易生锈,植物油,a b c,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,Fe,2,O,3,XH,2,O,。,(Fe,2,O,3,XH,2,O,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,Al,2,O,3,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,、,H,2,O,、,O,2,),；,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+3O,2,+2XH,2,O=2,Fe,2,O,3,XH,2,O,(,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,),：,P,1,8,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：,编号,操作方法,实验目的,A,探究铁在干燥空气中的生锈情况,B,放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封,C,探究铁在有空气和水时的生锈情况,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,A B C,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,用植物油液封,用橡皮塞塞紧管口,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%Fe,2,O,3,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,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿多少吨？,甲,乙,丙,烧杯稀硫酸,200g,150g,150g,加入的铁样品,9g,9g,14g,充分反应后，烧杯剩余物,208.7g,158.7g,163.7g,(,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-208.7g,0.3g,),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，,(150g,25.4g),124.6g,的稀硫酸中的,H,2,SO,4,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。,甲,乙,丙,烧杯稀硫酸,200g,150g,150g,加入的铁样品,9g,9g,14g,充分反应后，烧杯剩余物,208.7g,158.7g,163.7g,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+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,56,2,X 0.3g,则,Fe%,8.4g,9g,100%,=93.3%,计算样品中铁的质量分数；,答：样品中铁的质量分数为,93.3%,。,56,X,2,0.3g,=,X=8.4g,若生产,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿多少吨？,解：需要含氧化铁,80%,的赤铁矿的质量为,Y,。,1000 t,这种纯度的铁含纯铁的质量为,1000t93.3%,930t,。,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,=,高温,160 112,Y80%930t,160:112=Y80%:930t,Y=1666.1t,答：,生产,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿为,1666.1t,。,