课题3金属资源的利用和保护课堂让.ppt

1、衣一配饰配件食一厨房用品住一建筑材料元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝（铝（Al）7.73镁（镁（Mg）2.00铁（铁（Fe）4.75锌（锌（Zn）0.008钙（钙（Ca）3.45铜（铜（Cu）0.007钠（钠（Na）2.74银（银（Ag）0.000 01钾（钾（K）2.47金（金（Au）0.000 000 5金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量金属资源存在的方式：金属资源存在的方式：少数很不活泼的金属（少数很不活泼的金属（Au、Ag）以单质以单质形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。金属资源的存在：金属

2、资源的存在：广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。我国是已知矿物种类较齐全的少数国家之我国是已知矿物种类较齐全的少数国家之一。（钨、钼、钛、锡等储量居世界前列；铜、一。（钨、钼、钛、锡等储量居世界前列；铜、铝等储量也很高）铝等储量也很高）我国的矿产资源：我国的矿产资源：工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。铁器时代是人类发展史中一个极为重要铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人类最早发现和使用的铁，是天空的时代。人类最早发现和使用的铁，是天空中落下来的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属中落下来的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物

3、，含铁量较高。在很久以前，人们的混合物，含铁量较高。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。就到来了。自然界中以单质形式存在的金属我自然界中以单质形式存在的金属我们可以直接地利用，那么以化合物形式们可以直接地利用，那么以化合物形式出现

4、的金属矿物质呢？例如从赤矿石怎出现的金属矿物质呢？例如从赤矿石怎么得到铁呢？么得到铁呢？早在我国的春秋战国时期，我们就早在我国的春秋战国时期，我们就开始使用和炼制铁器。下面的两幅图就开始使用和炼制铁器。下面的两幅图就是是炼铁炉炼铁炉。生熟炼铁炉二生熟炼铁炉二生熟炼铁炉一生熟炼铁炉一铁的冶炼铁的冶炼一、铁的冶炼一、铁的冶炼焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4高炉高炉炼炼铁铁高高炉炉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 2O

5、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 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的在高温下，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。一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温过量空气过量空气焦焦炭炭焦炭焦炭高温高温高温高温赤铁矿赤铁矿高温高温CO2COFe 固体由固体由红色红色变成黑色，同时产生使澄清变成黑色，同时产生使澄清石灰水变白色浑浊的气体。石灰水变白色浑浊的气体。一氧化碳还原氧化铁实验室装置一氧化碳还原氧化铁实验

6、室装置一氧化碳一氧化碳氧化铁氧化铁石灰水石灰水 加热前要通入一段时间的加热前要通入一段时间的CO，排尽硬，排尽硬质试管中的空气。质试管中的空气。酒精喷灯要酒精喷灯要“迟到早退迟到早退”。尾气处理：尾气处理：CO有毒。有毒。例题：例题：用用1 500t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的的生铁的质量是多少？质量是多少？解：解：1 500t赤铁矿石中含有氧化铁的赤铁矿石中含有氧化铁的质量为质量为 1 500t80%=1 200t 设：设：1 200t氧化铁理论上可以炼出铁氧化铁理论上可以炼出铁的质量为的质量为x。Fe2O3+CO 2Fe+

7、3CO2 答：答：1 500t含有氧化铁含有氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁的生铁875t。高温高温 160 2561 200t x 160 1 200t256 x=x=840t 折合为含铁折合为含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为 840t96%=875t例题例题2：用：用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可以的赤铁矿，理论上可以 炼出含铁炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？练习：某钢铁厂每天消耗练习：某钢铁厂每天消耗2000t含氧化铁含氧化铁80%的赤的赤 铁矿，理论上可以炼出含铁铁矿，理论上可以炼出含铁98%的生铁

8、多的生铁多 少吨？少吨？练练 习习 2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含杂质20%的生铁的质量是多少？（炼铁过程中损失20%的铁元素）全球每年因腐蚀而报废的金属全球每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的材料相当于年产量的2040！其中，钢铁制品因生锈的损失其中，钢铁制品因生锈的损失每年约占世界总产量的四分之一。每年约占世界总产量的四分之一。钢铁的最大弱点是容易生锈，钢铁的最大弱点是容易生锈，怎样防锈呢？怎样防锈呢？二、金属资源保护二、金属资源保护 实验用品：洁净无锈的铁钉、试管、经煮实验用品：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、干燥剂沸迅速冷却的蒸馏

9、水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙等。氯化钙等。（1）把铁钉的一半浸没在蒸馏水中；）把铁钉的一半浸没在蒸馏水中；（2）铁钉完全浸没在蒸馏水中，再滴入）铁钉完全浸没在蒸馏水中，再滴入2mL的植物油的植物油 （3）铁钉放入试管中，在瓶口放置干燥剂，）铁钉放入试管中，在瓶口放置干燥剂，再塞上塞子。再塞上塞子。注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周，做好记录。一周，做好记录。一周后，三个铁钉的变化情况一周后，三个铁钉的变化情况铁钉的一半浸铁钉的一半浸入蒸馏水中入蒸馏水中铁钉全部浸入铁钉全部浸入蒸馏水，滴加蒸馏水，滴加2mL植物油植物油干燥试干燥试管中管中A常温下，

10、在干燥的空气中，铁常温下，在干燥的空气中，铁很难跟氧气反应。很难跟氧气反应。B在隔绝空气情况下，铁不与水在隔绝空气情况下，铁不与水反应。反应。C在含水分的空气中铁与水和氧在含水分的空气中铁与水和氧气发生复杂的化学反应，生成铁锈。气发生复杂的化学反应，生成铁锈。铁生锈的条件铁生锈的条件 铁生锈是铁与空气中的铁生锈是铁与空气中的氧气氧气、水水共同作用共同作用的结果。的结果。温度温度、盐盐等对铁的生锈也有一定的影等对铁的生锈也有一定的影响。响。铁在铁在潮湿的空气中潮湿的空气中最容易生锈。最容易生锈。铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O，铁锈很疏，铁锈很疏松，所以铁可以完全被锈蚀。松，所

11、以铁可以完全被锈蚀。铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。属于缓慢氧化反应。应的过程。属于缓慢氧化反应。铁生锈的实质铁生锈的实质铁锈主要成分铁锈主要成分 1为什么铝不容易被腐蚀？金属腐蚀的条件是什么？为什么铝不容易被腐蚀？金属腐蚀的条件是什么？铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝的表面，可保护里层的铝不再与覆盖在铝的表面，可保护里层的铝不再与氧气反应。氧气反应。要有能够发生反应要有能够发生反应的物质；反应物要能相互接触；生成物不的物质；反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍作用。会对反应起阻碍作用。防止铁生

12、锈的方法防止铁生锈的方法A保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水B涂保护膜涂保护膜C制造耐腐蚀的合金制造耐腐蚀的合金 1 1镀金属保护层：镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等。如镀锡、镀锌、镀铬等。2 2涂非金属保护层：涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷等。在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷等。3形成致密氧化物薄膜保护层形成致密氧化物薄膜保护层如枪套上形成四氧化三铁、如枪套上形成四氧化三铁、锯条上的烤蓝。锯条上的烤蓝。根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限

13、如耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。下图所示。AlAgSnPbAuZnCuFe16年年195年年42年年27年年26年年26年年17年年257年年据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限（4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品（1）防止金属的腐蚀）防止金属的腐蚀（2）废旧金属的回收利用）废旧金属的回收利用（3）有计划，合理地开采矿物）有计划，合理地开采矿物金属资源的保护措施：金属资源的保护措施：废旧金属的回收废旧金属的回收金属的回收利用金属的回收利用 1菜刀在下述情况下，发生锈斑的严菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（重程度顺序是（）切湿咸菜后放置。切酸

14、菜后放置。切湿咸菜后放置。切酸菜后放置。切完菜后洗净擦干。切完菜后洗净擦干，切完菜后洗净擦干。切完菜后洗净擦干，再抹一点花生油。切完菜后用水冲洗。再抹一点花生油。切完菜后用水冲洗。A B C DC 2在下列各种情况下，埋在地下的铸铁在下列各种情况下，埋在地下的铸铁 输气管道被腐蚀速度最慢的是（输气管道被腐蚀速度最慢的是（）A在潮湿、疏松、透气的土壤中在潮湿、疏松、透气的土壤中 B在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中 C在疏松、透气、干燥的土壤中在疏松、透气、干燥的土壤中 D在干燥、致密、不透气的土壤中在干燥、致密、不透气的土壤中D 3在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪在面盆、

15、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（瓷的目的是（）A美观和杀菌消毒作用美观和杀菌消毒作用 B增大厚度防止磨损增大厚度防止磨损 C防止铁生锈且美观防止铁生锈且美观 D增大硬度防止撞坏增大硬度防止撞坏C4请你解释以下两个事实：请你解释以下两个事实：（1）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀？耐用而铁制品却容易锈蚀？铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜，可保护铝不再进一步被氧化；而铁氧化易膜，可保护铝不再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。生锈，需要一层保护膜。（2）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的）为什么沿

16、海，尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方容易锈蚀？钢铁制品比北方容易锈蚀？沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。中更易被腐蚀。1（2）（）（3）2（1）空气干燥）空气干燥 （2）先擦干水分防止生锈）先擦干水分防止生锈 3ZnCO3 ZnO+CO2 2Cu2O+C 4Cu+CO2 2ZnO+C 2Zn+CO2 4271.7t52976.72t6（1）涂油）涂油 费用高费用高 可靠性高可靠性高 （2）放在干燥处）放在干燥处 费用低费用低 可靠性低可靠性低 高温高温高温高温高温高温焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石Fe2O3+3CO 2Fe+3CO

17、2高温高温A保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水B涂保护膜涂保护膜C形成致密氧化物薄膜保护层形成致密氧化物薄膜保护层 D寻找金属的代用品寻找金属的代用品A防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 B废旧金属的回收利用废旧金属的回收利用 C有计划，合理地开采矿物有计划，合理地开采矿物D制造耐腐蚀的合金制造耐腐蚀的合金E电化学保护电化学保护 1知道常见的金属（铁、铝等）矿物，知道常见的金属（铁、铝等）矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；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；的反应物或生成

18、物进行有关计算；3了解金属锈蚀的条件以及防止金属了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。锈蚀的简单方法。1通过实验，了解炼铁的原理，认通过实验，了解炼铁的原理，认识化学原理对实际生产的指导作用；识化学原理对实际生产的指导作用；2通过对某些含有杂质的物质的计通过对某些含有杂质的物质的计算，把化学原理、计算和生产实际紧密地算，把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，培养灵活运用知识的能力。结合在一起，培养灵活运用知识的能力。1通过对我国古代练铁的介绍，了解我通过对我国古代练铁的介绍，了解我国的悠久历史，激发爱国热情；国的悠久历史，激发爱国热情；2通过对废弃金属对环境的污染，树立通过对废弃

19、金属对环境的污染，树立环保意识，认识回收利用废旧金属等金属资环保意识，认识回收利用废旧金属等金属资源的重要性；源的重要性；3通过对矿物可供开采的年限的介绍，通过对矿物可供开采的年限的介绍，产生金属资源的危机意识，懂得要保护金属产生金属资源的危机意识，懂得要保护金属资源。资源。铁的冶炼，以及有关铁的锈蚀以及防护铁的冶炼，以及有关铁的锈蚀以及防护的的“活动与探究活动与探究”。化学方程式中有关杂质问题的计算，以化学方程式中有关杂质问题的计算，以及对铁的锈蚀防护的及对铁的锈蚀防护的“活动探究活动探究“的结论的的结论的辨析归纳，从而得出铁生锈的条件，以及防辨析归纳，从而得出铁生锈的条件，以及防锈的方法。

20、锈的方法。例例4 4、某钢铁厂每天需要消耗、某钢铁厂每天需要消耗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的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁铁96%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？解解1:1:设每天可炼出的设每天可炼出的生铁生铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%80%X X96%96%160 112 160 112 800t 800t X X96%96%X=X=560t560t答：略答：略高温高温解解2:2:设每天以炼出的设每天以炼出的铁铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 160 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X=700t X=700t答：略答：略高温高温80%800t537.6t537.6t生铁的质量生铁的质量=537.6t537.6t96%96%=560t560t