金属资源的利用和保护(上课用）.ppt

市直第一初级中学市直第一初级中学课题课题3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属活动性顺序表：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金属活动性由强逐渐减弱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 自然界自然界除少数很不活泼的金属如除少数很不活泼的金属如金、银金、银等有等有单质形单质形式式存在外存在外, ,一一. .金属的存在：金属的存在：自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银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其余都以其余都以化合物形式化合物形式存在于地壳和海洋中。存在于地壳和海洋中。赤铁矿赤铁矿 主要成分是主要成分是FeFe2 2OO3 3黄铁矿黄铁矿 主要成分是主要成分是FeS2菱铁矿菱铁矿 主要成分是主要成分是FeCO3 铝土矿铝土矿 主要成分是主要成分是 Al2O3黄铜矿黄铜矿 主要成分是主要成分是CuFeS2辉铜矿辉铜矿 主要成分是主要成分是Cu2S金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量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（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矿石矿石: :工业上工业上把能用来把能用来提炼金属提炼金属的的矿物矿物。赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）黄铁矿黄铁矿: FeS2菱铁矿菱铁矿: FeCO3铝土矿铝土矿: Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O黄铜矿黄铜矿 CuFeS2辉铜矿辉铜矿 Cu2S铜铜矿矿石石铁矿石铁矿石 铁铁矿石矿石如何变成如何变成金属金属？一、铁的冶炼一、铁的冶炼1、原料：焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42、原理： 在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温实验：实验：一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁Fe2O3现象：现象： 红色红色粉末粉末变成变成黑色，黑色，Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高温高温澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O用酒精灯点燃尾气的作用是用酒精灯点燃尾气的作用是防止防止CO污染空气污染空气2CO + O2 2CO2点燃点燃 实验结束时，先熄灯后停CO，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。1、先通、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？还是先点燃酒精灯？为什么？2、先熄灭酒精灯还是先停止通、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？为什么？先通后点的原因是为了防止加热一氧化先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。碳和空气的混合气而发生爆炸。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把铁在高温下，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：铁的冶炼铁的冶炼铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉炉子，炉壳用子，炉壳用钢板钢板制成，内制成，内部用部用耐火砖耐火砖作衬里。炼铁作衬里。炼铁的主要原料是的主要原料是铁矿石、焦铁矿石、焦炭、石灰石和空气炭、石灰石和空气。 高温下，用还原剂（主要是高温下，用还原剂（主要是一一氧化碳氧化碳）从铁矿石里把铁）从铁矿石里把铁还原出来还原出来 CO2 + C = 2CO高温3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2高温C+O2=CO2高温高温CaO+SiO2=CaSiO3高温高温CaCO3=CaO+CO2高温高温提供热量提供热量提供还原剂提供还原剂造渣，除去造渣，除去二氧化硅二氧化硅例：例：用用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿的赤铁矿石，理论上可以炼出纯铁多少石，理论上可以炼出纯铁多少 t ?解：解：设理论上可以炼出的纯铁质量为设理论上可以炼出的纯铁质量为x160 2561000t80 X 160 1000tX80% 256 XX= 560t答：答：可以炼出纯铁可以炼出纯铁560t。3CO + Fe2O3 2 Fe +3CO2如果炼出含铁为如果炼出含铁为96%的生铁多少的生铁多少t？生铁的质量生铁的质量560t 96%=583t可以炼出生铁铁炼出生铁铁583t。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物质的质量分数物质的质量分数不纯物质的质量不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数注意：注意： 带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质3%的生铁的生铁2000吨，需要含四氧化三铁吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？的磁铁矿石的质量是多少？二、金属资源保护二、金属资源保护资料一：资料一：据有关资料报道，现在世界上每据有关资料报道，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因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的年产量的20% 20% 40%40%。资料二：资料二：矿物的储量有矿物的储量有限，而且不能再生。可限，而且不能再生。可供开采的年限如图所示。供开采的年限如图所示。铁为什么会生锈？铁为什么会生锈？取取3枚洁净无锈的铁钉，分别放枚洁净无锈的铁钉，分别放入入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中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水，使铁钉的一半浸没在水中中步骤二步骤二、在试管、在试管2中注满中注满迅速冷却的沸水、植物油迅速冷却的沸水、植物油步骤三步骤三、在试管、在试管3中加入中加入少量干燥剂少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙）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、水的界铁在空气、水的界面处生锈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空气中干燥空气中。（缓慢氧（缓慢氧化，放热）化，放热）在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等物质相等物质相互作用，发生一系列复杂的互作用，发生一系列复杂的化学变化化学变化，使铁转化，使铁转化为为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！ 铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它是一种它是一种疏松多孔的物质疏松多孔的物质 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，直至铁被完全锈蚀。跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。 铁锈铁锈-混合物混合物(主要成分主要成分氧化铁氧化铁)结构疏松多孔结构疏松多孔氧化铁氧化铁与铝壶表面的与铝壶表面的氧化铝氧化铝膜性质比较膜性质比较 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“自我保自我保护护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触讨论讨论 自行车的构件如自行车的构件如支架、链条、钢圈支架、链条、钢圈等，等，分别采取了什么防锈措施？分别采取了什么防锈措施？2 2、金属资源保护、金属资源保护保护金属资源的主要途径：保护金属资源的主要途径：1、防止金属的腐蚀、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用、金属的回收和利用3、有计划合理地开采矿物、有计划合理地开采矿物4、寻找金属代用品、寻找金属代用品学生练习：学生练习：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生分析铜生锈的条件又是什么？锈的条件又是什么？与氧气、水、二氧化碳接触与氧气、水、二氧化碳接触5、物尽其用、物尽其用我会做我会做1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中）在干燥的空气中（2）在潮湿的空气中）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中）浸没有植物油中2、下列做法能防止铁制品生锈的是（、下列做法能防止铁制品生锈的是（）A、自行车脏了用清水冲洗、自行车脏了用清水冲洗B、用废酸液冲洗铁制污水管道、用废酸液冲洗铁制污水管道C、在铁制篮球架上刷一层油漆、在铁制篮球架上刷一层油漆D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干(2)、(3)C、D我会做我会做3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是程上来。其首要原因是 ( ) A 回收利用电池外壳的金属材料回收利用电池外壳的金属材料B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染污染C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀D回收利用电池中的石墨电极回收利用电池中的石墨电极 C 我会做我会做 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：）下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸废旧书刊报纸 废电池废电池 废弃橡胶、塑料制品废弃橡胶、塑料制品 易拉罐饮料瓶易拉罐饮料瓶 废弃电线废弃电线 破旧铁锅、铝壶破旧铁锅、铝壶 变质剩饭菜变质剩饭菜 瓜瓜皮果壳皮果壳 废弃玻璃物品等，其中可回收利废弃玻璃物品等，其中可回收利用的有。回收利用与保护金用的有。回收利用与保护金属资源的相关联的是。属资源的相关联的是。（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议议:； 课 题 3 金属资源的利用和保护 居 巢 黄 麓 谢 玉 荣1、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是框中连接的是C和和D，导管接口的连接顺序，导管接口的连接顺序a 。 C装置中装置中NaOH的作用是的作用是 。2、实验开始时，应、实验开始时，应 (填填“先加热再通先加热再通CO”或或“先通先通CO再加热再加热”)，目的是，目的是 。3、实验进行一段时间后，玻璃管、实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象中出现的现象为为 ，反应方程式为，反应方程式为 。4、除、除CO外，还有哪些物质可以还原外，还有哪些物质可以还原Fe2O3 (请写请写一物质的化学式一物质的化学式)。某化学兴趣小组用一氧化某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：所示。请回答有关问题：d b e除去残余的二氧化碳除去残余的二氧化碳 先通一氧化碳再加热先通一氧化碳再加热 赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高温高温C或或H2 固体由红棕色变成黑色固体由红棕色变成黑色 课 题 3 金属资源的利用和保护 居 巢 黄 麓 谢 玉 荣2、通过实验回答，铁钉在、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中）部分浸入食盐水中 （4）浸没在植物油中）浸没在植物油中3、如图所示实验，装置、如图所示实验，装置中出现的现象是（中出现的现象是（ ）A、铁丝不变化、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化、试管中的液面不变化D、试管中的液面上升、试管中的液面上升D 课 题 3 金属资源的利用和保护 安 徽 巢 湖 谢 玉 荣4、下列关于金属资源的说法，不正确的是（、下列关于金属资源的说法，不正确的是（ ） A、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在存在外，其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金属资源是取之不尽的、自然界中的金属资源是取之不尽的 C、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境和环境 D、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径有效途径B5、手机、笔记本电脑等电子产品中使用的锂电池，具有、手机、笔记本电脑等电子产品中使用的锂电池，具有体积小、充电时间短、放电时间长等优点，放电时的工作体积小、充电时间短、放电时间长等优点，放电时的工作原理是锂（原理是锂（Li）跟二氧化锰作用生成）跟二氧化锰作用生成LiMnO2。1）在）在LiMnO2里，锂元素显里，锂元素显1价，则锰元素的化合价价，则锰元素的化合价为为 ；2）写出锂电池放电时的化学方程式）写出锂电池放电时的化学方程式 ；（3）锂电池充电时，是将电能转化为）锂电池充电时，是将电能转化为 能。能。3 Li+MnO2=LiMnO2 化学化学 课 题 3 金属资源的利用和保护 居 巢 黄 麓 谢 玉 荣6、图表资料可以为我们提供很多信息，下列从图表中、图表资料可以为我们提供很多信息，下列从图表中获取的信息及应用不正确的是（获取的信息及应用不正确的是（ ）A、根据金属活动性顺序表，判断金属是否容易被盐酸、根据金属活动性顺序表，判断金属是否容易被盐酸腐蚀腐蚀B、根据金属的熔点数据表，判断金属的导电性强弱、根据金属的熔点数据表，判断金属的导电性强弱C、根据溶解度曲线图，选择从溶液中获得晶体的方法、根据溶解度曲线图，选择从溶液中获得晶体的方法D、根据元素周期表，查找元素的原子序数、元素符号、根据元素周期表，查找元素的原子序数、元素符号、相对原子质量相对原子质量B7、下列有关对自行车的做法不合理的是（、下列有关对自行车的做法不合理的是（ ）A、车架表面喷涂油漆、车架表面喷涂油漆 B、钢圈表面镀防护金属、钢圈表面镀防护金属C、露天放置，日晒雨淋、露天放置，日晒雨淋 D、链条表面涂机油、链条表面涂机油C