金屬資源的利用和保護(hù)

1、金屬和金屬材料,課題3 金屬資源的利用和保護(hù),第一課時(shí),p15,4.知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的重要性。,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,2.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。,3.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。,1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。,2.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。,1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。,重點(diǎn)：,圖8-16 自然界以單質(zhì)形式存在的金,圖8-17 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,

2、其余都以化合物形式存在。,金屬的存在形式：,單質(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8-18 常見的礦石,磁鐵礦（主要成分是fe3o4）,圖8-18 常見的礦石,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,地殼中含量最多的金屬是al！,金屬元素在地殼中含量：,一、鐵的冶煉：,生熟煉鐵爐一,生熟煉鐵爐二,圖8-19 我國古代煉鐵圖,圖8-20 上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,圖8-21 為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票,紅色的fe2o3變成灰黑色，同

3、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(灰黑色)與二氧化碳,1.實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵,用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或用氣球收集尾氣,【實(shí)驗(yàn)8-3】,實(shí)驗(yàn)步驟：,.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。,把少量研細(xì)的氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。,把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳?xì)怏w排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點(diǎn)燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點(diǎn)燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化。,當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，再通入一會(huì)兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止fe被氧化。,原料：鐵礦石、焦炭、石灰石,2.工業(yè)煉鐵：,

4、反應(yīng)的化學(xué)方程式：,co是還原劑；,fe2o3是氧化劑,原理： 焦炭在高溫條件下跟o2反應(yīng)生成co, co作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中 的鐵還原出來。,設(shè)備：煉鐵高爐,鐵礦石、焦炭、石灰石,在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。,不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：,列比例時(shí)，一定要用純量。,3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：,m(純) = m(不純 )純度,m(不純) = m(純) 純度,例題：用1000t含氧化鐵(fe2o3) 80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？,解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t 80%

5、800t。 設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。,160 112,800t x,x560t,折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t 96%583t(純化雜),答： 1000t含氧化鐵(fe2o3) 80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。,或設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質(zhì)量為x。,160 112 800t x96%,160 :112800t :x96% x583t,(雜化純),設(shè)需含fe2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。,解：生鐵中含純鐵：3000t(15%)=2850t.,x4790t,答：該3000 t生鐵中含純鐵2850t。 該煉鋼廠每天

6、需含fe2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。,1.【06自貢】某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算： 該3000 t生鐵中含純鐵多少噸？ 該煉鋼廠每天需含fe2o3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 ， 。 (2)實(shí)驗(yàn)過程中，先要進(jìn)行的是_ 。（填或） 加熱 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,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

7、=caco3+h2o,澄清的石灰水變渾濁,3.右下圖是金屬活動(dòng)性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。,選擇編號(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是 ；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是 。 鋁的密度小 鋁很活潑 地殼中鋁的含量高 鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜,鋼鐵的冶煉是人類文明的一個(gè)重要標(biāo)志。 右圖是實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學(xué)方程式 ；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是： 。,用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡),在組裝儀器時(shí)，把玻璃管插入橡膠管的操作方法 是 。,此裝置有不完善的地方，請說出其中一種改進(jìn)方法： 。,用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點(diǎn)燃,導(dǎo)管一

8、端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)插入,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),p1821,為什么要保護(hù)金屬資源？,二、金屬資源保護(hù),保護(hù)金屬資源的原因：,每年大量開采(數(shù)以億噸計(jì)),每年大量的金屬被腐蝕(相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%40%),p18,1.金屬的腐蝕和防護(hù),人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約 占世界年產(chǎn)量的四分之一！,如何防銹？,a.在干燥空氣中 b.浸沒在水中 c.半截浸沒在水中,鐵的生銹過程,哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?,不生銹(有水無o2),不生銹 (有o2無水),在水與空氣的交界面最易生銹,植物油,a b c,請思考：,用橡皮塞塞緊管口,(有水和2

9、),鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,鐵銹的成份很復(fù)雜,主要為氧化鐵fe2o3 xh2o。,(fe2o3 xh2o很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，如不及時(shí)除去，會(huì)加快鐵制品的生銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的al2o3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護(hù)里層的鋁不再與氧氣反應(yīng)，所以鋁耐腐蝕。),鐵生銹的條件：,要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(fe、h2o、o2)；,鐵制品銹蝕的條件:,反應(yīng)物要能相互接觸；,生成物不會(huì)對反應(yīng)起阻礙作用。,4fe+3o2+2xh2o=2fe2o3 xh2o (緩慢氧化),防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可)：p20表,1.保

10、持鐵制品表面的潔凈和干燥。,2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上 耐腐蝕的金屬、烤藍(lán)（即表面生成致密的氧化膜保護(hù)層），使鐵制品與空氣隔絕。,3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在鋼中加入一點(diǎn)鎳和鉻而制成的合金。,三角架：,鋼線(輻條）：,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：,鋼圈：,圖8-25 據(jù)估計(jì)一些礦物可供開采的年限,2.金屬資源保護(hù),為什么要保護(hù)金屬資源？,礦物的儲(chǔ)量是有限的，而且不能再生。,2、怎樣保護(hù)金屬資源呢?,防止金屬的腐蝕。,金屬的回收與利用。,有計(jì)劃,合理地開采礦物,嚴(yán)禁不顧國家利益的亂采礦。,

11、尋找金屬代用品。如以塑代鋼。,圖8-26 金屬的回收利用,回收一個(gè)鋁制的易拉罐比制造一個(gè)新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。,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(),c,b,a.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

12、用的是（ ） 在鐵制品表面鍍鋅 在鐵制品表面涂油脂 保留鐵件表面的鐵銹作保護(hù)層 在鐵器表面刷油漆 自行車臟了用清水沖洗 用廢酸液沖洗鐵制污水管道 切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干 a. b. c. d.,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。 請你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：,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,一周后，編號(hào)為_的試管中的鐵釘最易生銹。 用相同材料制作，經(jīng)過相同時(shí)間防銹處理的

13、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,a b c,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),4.某課外興趣小組對一批鐵樣品（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： 請你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題： 哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)； 計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 若生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦多少噸？,改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)

14、,解：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-208.7g0.3g),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)。,解：乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g0.3g。 設(shè)fe的質(zhì)量為x。 fe + h2so4 = feso4 + h2 2 x 0.3g,計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；,答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。,若生產(chǎn)1000

15、 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦多少噸？,解：需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為y。 1000 t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t93.3%930t。,160 112 y80% 930t,160:112=y80%: 930t y=1666.1t,答：生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦為1666.1t。,1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程，其主要反應(yīng)原理是在高溫條件下co作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來。,2.在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。,3.鐵生銹的條件

16、是鐵與空氣中的氧氣、水(或水蒸氣)直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和 耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。,4. 保護(hù)金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。,列比例時(shí)，一定要用純量。,m(純) = m(不純 )純度,4fe+3o2+2xh2o=2fe2o3 xh2o,本單元小結(jié)：,一、金屬和金屬材料,金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：,2.金屬材料包括純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金 。

17、由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實(shí)際中大量使用的金屬材料是合金。,二、金屬的化學(xué)性質(zhì),1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。)以fe、al、cu為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。,， 。,fe+h2so4feso4+h2,2al+3h2so4al2 (so4) 3+3h2,cu+h2so4不反應(yīng),2.由一種單質(zhì) 和一種 化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì) 和另一種 化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。例如,如果用a+b c來表示化合反應(yīng)的話，請用相似的方法來表示分解反應(yīng)和置換反應(yīng)。,置換反應(yīng)：a +bc b + ac,分解反應(yīng)：aba + b,， 。,zn+h2so4znso4+h2,fe+cuso4feso4+cu,3.常見金屬活動(dòng)性順序如下：,k ca na mg al zn fe sn pb (h) cu hg ag pt au,金屬活動(dòng)性，由強(qiáng)逐漸減弱,舉例說明金屬活動(dòng)性順序可以給你哪些判斷的依據(jù)：,。 。,只有排在h前面的才能置換酸中的氫。,只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬從它們的化合