人教版初中化學(xué) 第八單元金屬和金屬材料課題三-金屬資源的利用和保護(hù)(趙捷上課用正式) (共48張ppt)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)阜寧縣明達(dá)中學(xué)化學(xué)組圖8-15自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-16自然界以單質(zhì)形式存在的銀

除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。一.金屬的存在形式：?jiǎn)钨|(zhì)(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-17常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）常見幾種金屬礦物的成分問題？哪種礦石更適合煉鐵？選擇礦石時(shí)，需考慮哪些方面的因素？

答案：赤鐵礦和磁鐵礦更適合煉鐵。因?yàn)樗鼈儾粌H含鐵量高，而且無有害元素，冶煉過程中不會(huì)產(chǎn)生污染物。

輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

孔雀石Cu2(OH)2CO3二.鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐現(xiàn)象分析化學(xué)方程式尾氣處理紅色的Fe2O3變成灰黑色，同時(shí)產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或②用氣球收集尾氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)一氧化碳還原氧化鐵相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2點(diǎn)燃高溫用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是：防止一氧化碳污染空氣實(shí)驗(yàn)步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈

實(shí)驗(yàn)前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時(shí)CO與空氣混合發(fā)生爆炸；

實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱后要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。（1）原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O4（2）原理：

在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量2.工業(yè)煉鐵：（3）設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

點(diǎn)燃（4）煉鐵時(shí)各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO。

C+O2CO2

C+CO22CO

（5）產(chǎn)品：生鐵煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石

生鐵、廢鋼原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫三.含雜物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度1、1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？2、已知生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，計(jì)算多少噸生鐵中含鐵560噸？例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%＝800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。160112800tx160800t=112xx＝560t溫馨提示：雜質(zhì)不參加反應(yīng)，利用化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)一定要代入純物質(zhì)質(zhì)量。折合成含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為：560t÷96%＝583t

(純化雜)答：理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高溫160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴該3000t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。

1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：

⑴該3000t生鐵中含純鐵多少噸？

⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）練習(xí)：2.下圖是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱①

，②

。

(2)實(shí)驗(yàn)過程中，先要進(jìn)行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳

(3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是

，

B中觀察到的現(xiàn)象是_______________

。

(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺(tái)試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)第二課時(shí)資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。議一議1、金屬資源短缺對(duì)人類社會(huì)發(fā)展意味著什么？2、金屬腐蝕可給我們帶來哪些危害？資料二：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%。鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕

為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。

現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕的條件。鐵生銹條件的探究ⅠⅡⅢ一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中二、在試管2中注入冷卻的沸水，使其侵沒鐵釘，上面加上植物油并塞緊橡皮塞三、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）再放一團(tuán)干棉球，塞緊橡皮塞

一周后鐵釘浸沒一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中一半在水中干燥空氣中鐵生銹條件的探究現(xiàn)象分析結(jié)論試管Ⅰ試管Ⅱ

試管Ⅲ生銹不生銹不生銹鐵既與水接觸，又與氧氣接觸鐵只與水接觸鐵只與氧氣接觸在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹。（潮濕的空氣中）（緩慢氧化，放熱）在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)

鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。

氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實(shí)使鋁“自我保護(hù)”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸想一想閱讀教材P19頁(yè)，回答下列問題：1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植物油？

2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)里層的鐵呢？

3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。不能，因?yàn)殍F銹是疏松的。金屬防腐蝕的方法：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成保護(hù)層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機(jī)械表面涂防銹油在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平時(shí)要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？討論：⑶鋼圈：討論3、對(duì)于金屬資源除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過什么途徑來使金屬資源得到保護(hù)呢？廢品收購(gòu)站為什么要收購(gòu)廢鐵、廢銅、和易拉罐等金屬？二、金屬資源保護(hù)2、金屬資源保護(hù)（2）回收和利用廢舊金屬

據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20%，而且還可節(jié)約金屬資源和95%的能源。1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t的鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的鐵的90%以上的金得到了回收利用。

廢舊金屬的回收利用還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會(huì)造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。你知道嗎？二、金屬資源保護(hù)2、金屬資源保護(hù)（1）防止金屬腐蝕（2）回收和利用廢舊金屬（3）合理開采礦物（4）尋找金屬的代用品（5）物盡其用小結(jié)鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：

保持鐵制品表面干燥和潔凈

在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、“烤藍(lán)”等

制成合金鋼保護(hù)金屬資源的有效途徑是：

防止金屬腐蝕

回收利用廢舊金屬

合理有效的開采礦物

尋找金屬的代用品

物盡其用我會(huì)做1、通過實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒有植物油中2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車臟了用清水沖洗

B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道

C、在鐵制籃球架上刷一層油漆

D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干(3)、(4)C、D我會(huì)做3、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是()A回收利用電池外殼的金屬材料B防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對(duì)土壤和水源的污染C減輕電池中滲漏的液體對(duì)其他物品的腐蝕D回收利用電池中的石墨電極C我會(huì)做4、（1）下列家庭生活垃圾：①?gòu)U舊書刊報(bào)紙②廢電池③廢棄橡膠、塑料制品④易拉罐飲料瓶⑤廢棄電線⑥破舊鐵鍋、鋁壺⑦變質(zhì)剩飯菜⑧瓜皮果殼⑨廢棄玻璃物品等，其中可回收利

用的有＿＿＿＿＿＿＿＿?；厥绽门c保護(hù)金

屬資源的相關(guān)聯(lián)的是＿＿＿＿＿＿。（2）請(qǐng)你聯(lián)系實(shí)際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥防止金屬腐蝕尋找金屬的代用品反饋練習(xí)1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）

A.在潮濕、致密的土壤中

B.在干燥、致密的土壤中

C.在潮濕、疏松的土壤中

D.在干燥、疏松的土壤中2.某運(yùn)輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(

)CBA.水面上的船頭部分B.水面附近的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品經(jīng)常會(huì)被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作保護(hù)層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤

B.③⑤⑥

C.①③⑦

D.②⑥⑦

B

4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時(shí)入放A、B、C三支試管中進(jìn)行研究。

⑴請(qǐng)你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：編號(hào)操作方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁探究鐵在干燥空氣中的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時(shí)的生銹情況加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子

探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時(shí)的生銹情況小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中⑵一周后，編號(hào)為________的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經(jīng)過相同時(shí)間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空氣（氧氣）時(shí)鐵在有空氣和水時(shí)用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外興趣小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進(jìn)行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

請(qǐng)你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：

⑴哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；

⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實(shí)驗(yàn)生成氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的實(shí)驗(yàn)中都有一種反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設(shè)Fe的質(zhì)量為X。Fe+H2SO4=FeSO4