课题3金属资源的利用和保护2015

1、 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 温故知新温故知新 1、金属有哪些化学性质？、金属有哪些化学性质？ +O2 金属氧化物金属氧化物 金属金属 +酸酸 盐盐+H2 +盐盐 另一种盐另一种盐+另一种金属另一种金属 2、金属活动性顺序表及其应用。、金属活动性顺序表及其应用。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 3、写出下列化学反应的化学方程式、写出下列化学反应的化学方程式 （1）镁、锌、铁与盐酸的反应）镁、锌、铁与盐酸的反应 （2）铁钉与硫酸铜溶液、铜丝与硝酸银溶液的反应。）铁钉与硫酸铜溶液、铜丝与硝酸银溶液的反应。 Mg

2、+2HCl=MgCl2+H2 Zn+2HCl=ZnCl2+H2 Fe+2HCl=FeCl2+H2 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 人类生活离不开金属人类生活离不开金属 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 金属有广泛的用途，对于人类社会起着金属有广泛的用途，对于人类社会起着 不可替代的作用不可替代的作用! ! 军事与科技也需要大量的金属军事与科技也需要大量的金属 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 金属元素在地壳中的含量 元素名称元素名称质量分数

3、质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/% 铝（Al）7.73镁（Mg）2.00 铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008 钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007 钠（Na）2.74银（Ag）0.00001 钾（K ）2.47金（Au）0.0000005 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 金属元素在自然界中的存在形式（金属元素在自然界中的存在形式（1） 单质：单质：少数化学性质不活泼的金属，如金、银、少数化学性质不活泼的金属，如金、银、 铜等铜等 自然界以单质形式存在的自然界以单质形式存在的金金自然界以单质形式存在的自然界以单质形式存在的银银 课题课题3 3 金属资

4、源的利用和保护金属资源的利用和保护 金属元素在自然界中的存在形式（金属元素在自然界中的存在形式（2） 化合物：化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、化学性质较活泼的金属，如铁、 锌、钠和钙等锌、钠和钙等 孔雀石孔雀石 (Cu2(OH)2CO3 ) 闪锌矿闪锌矿孔雀石孔雀石 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 赤铁矿赤铁矿 黄铁矿黄铁矿 菱铁矿菱铁矿 Fe2O3 工业上把能用来提炼金属的矿物叫做工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石矿石。 铁矿石铁矿石 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 赤铜矿赤铜矿 Cu2O 黄铜矿

5、黄铜矿 CuFeS2 辉铜矿辉铜矿 Cu2S 铜铜 矿矿 石石 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、钨、钼、钛、 锡、锑锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等储量在等储量在 世界观上也占有重要的地位。世界观上也占有重要的地位。 大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源， 人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以

6、亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业生用于工农业生 产和其它领域。其中，提取量最大的是产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。 如何从铁矿石中获得铁呢？如何从铁矿石中获得铁呢？ 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 一一. .铁的冶炼铁的冶炼 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 （1 1）现象：）现象：红色红色粉末变成粉末变成黑色黑色，澄清的石灰水变，澄清的石灰水变 浑浊。浑浊。尾气点燃有尾气点燃有蓝色蓝色火焰火焰 一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （2）尾气处理：用酒精灯点燃尾气）尾气处理：用酒精灯点燃

7、尾气防止防止CO污染空气污染空气。 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 (4)(4)实验步骤：实验步骤： 1 1、检查装置气密性、检查装置气密性 2 2、将适量的氧化铁装入试管、将适量的氧化铁装入试管 并固定装置并固定装置 3 3、点燃右边酒精灯点燃右边酒精灯 4 4、通通入一氧化碳入一氧化碳气体气体 5 5、点点燃酒精喷灯给氧化铁加热燃酒精喷灯给氧化铁加热 6 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时熄熄 灭酒精喷灯灭酒精喷灯 7 7、待玻璃管内固体冷却后、待玻璃管内固体冷却后停停止通入一氧化碳止通入一氧化碳， 然后熄然后熄灭右边酒

8、精灯灭右边酒精灯 通、点、熄、停通、点、熄、停 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 黄铁矿黄铁矿 FeS2 赤铁矿赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿菱铁矿 FeCO3 磁铁矿磁铁矿 Fe3O4 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳在高温下，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把铁从铁矿石中还原出来 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石 焦炭、空气焦炭、空气 化学方程式：化学方程式： C + CO2 2CO 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，

9、 炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐耐 火砖火砖作衬里。作衬里。 石灰石石灰石：把杂质转化为炉：把杂质转化为炉 渣渣 焦炭焦炭：燃烧放热提高炉温，：燃烧放热提高炉温， 并将生成的并将生成的COCO2 2还原为具有还原为具有 还原性的还原性的COCO，因此在炼铁，因此在炼铁 高炉中起主要作用的还原高炉中起主要作用的还原 剂是剂是COCO，优点是气体还原，优点是气体还原 剂具有流动性，能与矿石剂具有流动性，能与矿石 充分接触，使反应更彻底。充分接触，使反应更彻底。 为什么铁水的出口比炉渣的出口低？为什么铁水的出口比炉渣的出口低？ 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护

10、 炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较 生铁冶炼生铁冶炼炼钢炼钢 原料原料铁矿石、焦炭、空气、铁矿石、焦炭、空气、 石灰石石灰石 生铁、废钢生铁、废钢 原理原理在高温下，用一氧化在高温下，用一氧化 碳从铁的氧化物中将碳从铁的氧化物中将 铁还原出来。铁还原出来。 用氧气或铁的氧化用氧气或铁的氧化 物除去生铁中多余物除去生铁中多余 的碳元素的碳元素 主要主要 设备设备 高炉高炉转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉 产品产品生铁生铁钢钢 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 例题例题1 1：用：用800 t800 t氧化铁，理论上

11、可以炼出铁多少吨氧化铁，理论上可以炼出铁多少吨? ? 解：设理论上可以炼出铁的质量为解：设理论上可以炼出铁的质量为x x 160 2160 25656 x x = 560 t= 560 t 答：可以炼出铁答：可以炼出铁560 t 560 t 。 FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2 Fe + 3 CO + 3CO = 2 Fe + 3 CO2 2 高温高温 有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算 还有其他解法吗？还有其他解法吗？ 160 256 800t x 800t x 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 例题例题2 2：用：用1000 t1000 t含氧化铁含

12、氧化铁8080的赤铁矿石，理论的赤铁矿石，理论 上可以炼出铁多少上可以炼出铁多少 t ?t ? 解：设可炼出铁的质量为解：设可炼出铁的质量为x 160 256 1000t80 x 160 256 1000t80 x x= 2561000t80 160 = 560 t 答：答：可以炼出铁可以炼出铁560 t 。 Fe2O3 + 3CO = 2 Fe + 3 CO2 高温高温 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纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度） 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 例题

13、例题3：用：用800 t氧化铁，理论上可以炼出含铁氧化铁，理论上可以炼出含铁96 的生铁多少的生铁多少 t ? 解：设可炼出含铁解：设可炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为x Fe2O3 + 3CO = 2 Fe + 3 CO2 160 256 800t x 96% 160 256 800t x96% x= 256800t 16096% = 583 t 答：答：可以炼出含铁可以炼出含铁96的生铁的生铁583 t 。 高温高温 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 例题例题4 4：用：用1000 t1000 t含氧化铁含氧化铁8080的赤铁矿石，可以的赤铁矿石，可以 炼

14、出含铁炼出含铁9696的生铁多少的生铁多少 t ?t ? 解：设可炼出含铁解：设可炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为x 160 256 1000t80 96% x 160 256 1000t80 96%x x= 2561000t80 16096% = 583 t 答：答：可以炼出含铁可以炼出含铁96的生铁的生铁583 t 。 Fe2O3 + 3CO = 2 Fe + 3 CO2 高温高温 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 练习：练习： 1、某钢铁厂每天需消耗、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁含氧化铁76的的 赤铁矿石，该厂理论上可以日产含赤铁矿石，该厂理论上

15、可以日产含Fe98的生铁的生铁 多少多少t? 2、冶炼、冶炼2000t含杂质含杂质3的生铁，需要含的生铁，需要含 Fe3O480%的的磁铁矿磁铁矿石多少石多少t? 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 解：设可炼出解：设可炼出生铁生铁的的质量为质量为X X Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温 160 112 5000t5000t 76% X X 98% 160 5000t5000t 76% = 112 X X 98% X X = 5000t5000t 76% 112 160 98% = 答：可炼出答：可炼出生铁生铁的的质量为质量为2714.3 t 2714.3

16、t 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 解：设需要解：设需要磁磁铁矿铁矿的质量为的质量为X X Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 高温高温 232 168 X X 90% 2000t X（I 3%） 232 X X 90% = 168 2240 t 97% X X = 2000 t 97% 232 168 90% = 答：需含答：需含Fe3O4质量分数为质量分数为90%的的磁磁铁矿铁矿2976.7 t 2976.7 t 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保

17、护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 自学导航自学导航 1、了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。、了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。 2、知道废旧金属对环境、知道废旧金属对环境 的污染，

18、认识回收利用废旧金的污染，认识回收利用废旧金 属等金属资源保护的重要性。属等金属资源保护的重要性。 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 资料一：资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物人类每年要向自然界索取大量的金属矿物 资源，以提取数以亿吨计的金属。资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量金属矿物的储量 有限，而且不能再生。有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储根据已探明的一些矿物的储 藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计 一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包

19、括今后 新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属 的回收利用等）。的回收利用等）。 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每年据有关资料报道，现在世界上每年 因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产 量的量的20%-40%20%-40%。 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀 铁钉的生锈铁钉的生锈 各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失， 需要探究需要探究金属锈金属锈 蚀的原因蚀的原因、

20、防护防护 的方法的方法和和废金属废金属 的回收利用的回收利用 金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类 带来了巨大的损带来了巨大的损 失。失。 二二. .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 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 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 支试管中进行下面的实验支试管中进行下面的实验 步骤一、在试管步骤一、在试管1 1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一，使铁钉的一 半浸没在水中半浸没在水中 步骤二步骤二、在试管、在试管2 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、在试

21、管步骤三、在试管3 3中加入少量中加入少量干燥剂干燥剂（生石灰或无水（生石灰或无水 氯化钙）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。 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 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、水的界面处生锈铁在空气、水的界面处生锈 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

22、空气中干燥空气中 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 铁生锈条铁生锈条 件件 的探究的探究 生锈生锈 不生锈不生锈 不生锈不生锈 铁既与水接触，铁既与水接触， 又与氧气接触又与氧气接触 铁只与水接触铁只与水接触 铁只与氧气接触铁只与氧气接触 在在水水、氧气氧气 同时存在的同时存在的 环境中铁能环境中铁能 生锈生锈。（缓。（缓 慢氧化，放慢氧化，放 热）热） 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触 与水与水接触接触 铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，

23、主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它 是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 Fe2O3 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。所以，铁一旦生锈要完全锈蚀。所以，铁一旦生锈要及时除去！及时除去！ 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝(Al2O3) 结构特点结构特点 若不除去结果若不除去结果 疏松多孔疏松多孔 完全锈蚀完全锈蚀 致密结实致密结实 使铝使铝“自我保护自我保护” 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保

24、护 观察下列四支试管内的铁钉，并解释原因。观察下列四支试管内的铁钉，并解释原因。 液面处铁液面处铁 锈较多锈较多 干燥剂干燥剂 干燥空气中干燥空气中 部分浸没水中部分浸没水中 浸没在自来水中浸没在自来水中 部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中 1 12 23 34 4 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 想一想想一想 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 2、防止铁锈蚀的方法：、防止铁锈蚀的方法： 改善腐蚀环境改善腐蚀环境 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法） 电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、 通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 改变金属的内部结构改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢 （1)1