《金属资源的利用和保护》金属和金属材料教学课件(共34p)

1、第八单元 金属和金属材料金属资源的利用和保护 第1页，共35页。图816 自然界以单质形式存在的金图817 自然界以单质形式存在的银第2页，共35页。赤铁矿: Fe2O3黄铁矿: FeS2菱铁矿: FeCO3第3页，共35页。铝土矿: Al2O3黄铜矿：CuFeS2辉铜矿：Cu2S第4页，共35页。金属活动性顺序表： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱第5页，共35页。金属的存在形式单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、银、铜等化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、铝、锌、钠和钙等孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )闪锌

2、矿第6页，共35页。一、铁的冶炼1.实验室用一氧化碳还原氧化铁3 2 3高温Fe2O3 + CO = Fe + CO2反应原理为什么？应用CO的什么性质？（通点熄停）第7页，共35页。实验步骤： .按下图组装仪器，并检查其气密性。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中

3、进行，防止一氧化碳污染空气。第8页，共35页。现象分析反应式尾气处理红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )第9页，共35页。 先通后点的原因是为了防止加热了的一氧化碳和空气的混合气发生爆炸。 实验结束后，先熄灯后停气的原因是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。操作中应注意些什么？先通CO后点灯先熄灭酒精灯后停止通CO第10页

4、，共35页。原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温2.工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂原理： 焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。第11页，共35页。设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温CO2C 2CO 高温C+O2 CO2 点燃第12页，共35页。 在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯) = m

5、(不纯 )纯度m(不纯) = m(纯) 纯度第13页，共35页。例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160 112800t X160800t=112XX560t折合含铁96%的生铁的质量为560t 96%583t(纯化杂)答： 1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。Fe2O3

6、+3CO=2Fe + 3CO2高温160 112800t X96%160 :112800t :X96% X583t(杂化纯)第14页，共35页。例题：用1000 t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 t ?解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为xFe2O3 -2 Fe160 2561000t80 x96% 160 256 1000t80 x96% x=256 1000t80 16096%= 583 t答：略。解法二：第15页，共35页。设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3 + 3CO=

7、 2Fe + 3CO2 112 X 85% 2850t 高温160X 85%=1122850tX4790t答：该3000 t生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含Fe2O3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Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）练习：第16页，共35页。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

8、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Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2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+CO2=CaCO3+H2O澄清的石灰水变浑浊第17页，共35页。 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

9、的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜第18页，共35页。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(或加稀盐酸有气泡) 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2=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19页，共35页。3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；=高温 1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。 2.

10、在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。列比例时，一定要用纯量。m(纯) = m(不纯 )纯度第20页，共35页。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Fe3O4的赤铁矿 石多少t?第21页，共35页。二、金属资源保护第22页，共35页。金属资源的保护资料一：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如下图所示。第23页，共35页。资料二：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量的

11、20%-40%。思考1 、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么呢？2 、金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？3、如何保护金属资源？第24页，共35页。铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件第25页，共35页。请解释下列实验的现象液面处铁锈较多干燥剂干燥空气中部分浸没水中 浸没水中部分浸没食盐水中第26页，共35页。保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、

12、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：第27页，共35页。金属防腐蚀的方法：改变金属的本质制成合金钢，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形成氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净第28页，共35页。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？刷油漆涂油镀铬第29页，共35页。1、防止金属的腐蚀， 2、金属的回收利用，3、合理地开采矿物， 4、寻找金属的代用品。怎样保护金属

13、资源？第30页，共35页。（1）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液（3）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液（5）钠与稀硫酸1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。2、回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？ （3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才 能用带有油的布擦？第31页，共35页。1、菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（ ）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，再抹一点花生油 切完菜后用水冲洗A B C D C第32页，共35页。2、在下列各种情况下，埋在地下的铸铁输

14、气管道被腐蚀速度最慢的是（ ） A 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C 在疏松、透气、干燥的土壤中D 在干燥、致密、不透气的土壤中D第33页，共35页。4、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膜，保护可铝不再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，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，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀 。第34页，共35页。1天行健，君子以自强不息。 周易 译：作为君子，应该有坚强的意志，永不止息的奋斗精神，努力加强自我修养，

15、完成并发展自己的学业或事业，能这样做才体现了天的意志，不辜负宇宙给予君子的职责和才能。 2勿以恶小而为之，勿以善小而不为。 三国志刘备语 译：对任何一件事，不要因为它是很小的、不显眼的坏事就去做；相反，对于一些微小的。却有益于别人的好事，不要因为它意义不大就不去做它。 3见善如不及，见不善如探汤。 论语 译：见到好的人，生怕来不及向他学习，见到好的事，生怕迟了就做不了。看到了恶人、坏事，就像是接触到热得发烫的水一样，要立刻离开，避得远远的。 4躬自厚而薄责于人，则远怨矣。 论语 译：干活抢重的，有过失主动承担主要责任是“躬自厚”，对别人多谅解多宽容，是“薄责于人”，这样的话，就不会互相怨恨。

16、5君子成人之美，不成人之恶。小人反是。 论语 译：君子总是从善良的或有利于他人的愿望出发，全心全意促使别人实现良好的意愿和正当的要求，不会用冷酷的眼光看世界。或是唯恐天下不乱，不会在别人有失败、错误或痛苦时推波助澜。小人却相反，总是“成人之恶，不成人之美”。 6见贤思齐焉，见不贤而内自省也。 论语 译：见到有人在某一方面有超过自己的长处和优点，就虚心请教，认真学习，想办法赶上他，和他达到同一水平；见有人存在某种缺点或不足，就要冷静反省，看自己是不是也有他那样的缺点或不足。 7己所不欲，勿施于人。 论语 译：自己不想要的（痛苦、灾难、祸事），就不要把它强加到别人身上去。 8当仁，不让于师。 论语

17、 译：遇到应该做的好事，不能犹豫不决，即使老师在一旁，也应该抢着去做。后发展为成语“当仁不让”。 9君子欲讷于言而敏于行。 论语 译：君子不会夸夸其谈，做起事来却敏捷灵巧。 10二人同心，其利断金；同心之言，其臭如兰。 周易 译：同心协力的人，他们的力量足以把坚硬的金属弄断；同心同德的人发表一致的意见，说服力强，人们就像嗅到芬芳的兰花香味，容易接受。 11君子藏器于身，待时而动。 周易 译：君子就算有卓越的才能超群的技艺，也不会到处炫耀、卖弄。而是在必要的时刻把才能或技艺施展出来。 12满招损，谦受益。 尚书 译：自满于已获得的成绩，将会招来损失和灾害；谦逊并时时感到了自己的不足，就能因此而得益。 13人不知而不愠，不亦君子乎？ 论语 译：如果我有了某些成就，别人并不理解，可我决不会感到气愤、委屈。这不也是一种君子风度的表现吗？知缘斋主人 14言必信 ，行必果。 论语 译：说了的话，一定要守信用；确定了要干的事，就一定要坚决果敢地干下去。 15毋意，毋必，毋固，毋我。 论语 译：讲事实，不凭空猜测；遇事不专断，不任性，可行则行；行事要灵活，不死板；凡事不以“我”为中心，不自以为是，与周围的人群策群力，共同完