课题3__金属资源的利用和保护-副本.ppt
金属概述 地球上的金属资源广泛地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活海洋中，除少数很不活泼的金属如泼的金属如金、银金、银等有等有单质单质形式存在外，其余形式存在外，其余都以都以化合物化合物形式存在。形式存在。P15资料（金属元素在地壳中的含量）常见金属的活动性顺序常见金属的活动性顺序:K Ca Na Mg Al Zn Fe K Ca Na Mg Al Zn Fe SnSn PbPb (H)Cu Hg Ag Pt Au (H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性顺序由强逐渐减弱金属活动性顺序由强逐渐减弱工业上用来提炼金工业上用来提炼金属的矿物叫属的矿物叫矿石矿石。常见的铁矿石磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿赤铁矿(Fe2O3)褐铁矿褐铁矿(Fe2O3nH2O)黄铁矿黄铁矿(FeS2)想一想想一想：假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最适宜作为假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最适宜作为工业炼铁的原料工业炼铁的原料？罕见的铁矿石 七彩针铁矿七彩针铁矿七彩针铁矿七彩针铁矿 这不是一种稀有矿物，也没有完整这不是一种稀有矿物，也没有完整这不是一种稀有矿物，也没有完整这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。常见的铜矿石黄铜矿(CuFeS2)蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2)孔雀石(Cu2(OH)2CO3)罕见的铜矿石毛赤铜矿毛赤铜矿(Cu2O)其它矿石金红石金红石金红石金红石(TiO2)闪锌矿闪锌矿闪锌矿闪锌矿 人类每年向大自然提取数以亿吨计的人类每年向大自然提取数以亿吨计的的金属用于工农业生产和其他领域的金属用于工农业生产和其他领域,其中其中提取量最大的是提取量最大的是铁铁。为纪念为纪念19961996年中国钢产量年中国钢产量突破突破1 1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票一铁的冶炼一铁的冶炼2.2.原料：原料：铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石赤铁矿赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)3.3.焦炭作用：焦炭作用：提供提供热量热量和还原剂和还原剂一氧化碳一氧化碳C+O2 CO2点燃点燃点燃点燃C+CO2 2CO高温高温高温高温石灰石作用：石灰石作用：将铁矿石中的将铁矿石中的SiOSiO2 2变成炉渣除去变成炉渣除去1.1.设备：设备：高炉高炉4.4.原理：原理：在高温条件下，利用在高温条件下，利用还原剂还原剂COCO把把铁铁从铁矿石中从铁矿石中还原还原出来出来Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温 Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温实验室一氧化碳还原氧化铁实验实验室一氧化碳还原氧化铁实验步骤：步骤：现象：现象：红色粉末变成黑色，红色粉末变成黑色，红色粉末变成黑色，红色粉末变成黑色，尾气处理：尾气处理：尾气处理：尾气处理：澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，尾气火焰呈蓝色。尾气火焰呈蓝色。尾气火焰呈蓝色。尾气火焰呈蓝色。Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温CO2Ca(OH)2 CaCO3 H2O 2COO2 2CO2点燃点燃点燃或用气球收集，防止点燃或用气球收集，防止点燃或用气球收集，防止点燃或用气球收集，防止COCO污染空气污染空气污染空气污染空气开始先通开始先通开始先通开始先通COCO，再高温加热，再高温加热，再高温加热，再高温加热（防止（防止（防止（防止COCO不纯加热爆炸）不纯加热爆炸）不纯加热爆炸）不纯加热爆炸）结束先停加热，再停通结束先停加热，再停通结束先停加热，再停通结束先停加热，再停通COCO（防止生成物被氧化或石灰水回流防止生成物被氧化或石灰水回流防止生成物被氧化或石灰水回流防止生成物被氧化或石灰水回流）在实际生产中，所用原料在实际生产中，所用原料或产物一般含杂质，所以在计或产物一般含杂质，所以在计算中要考虑杂质的问题算中要考虑杂质的问题例题例题1 1：5.8g5.8g某铁样品与足量的稀硫酸反应（杂质为某铁样品与足量的稀硫酸反应（杂质为碳，不与酸反应）产生氢气的质量为碳，不与酸反应）产生氢气的质量为0.2g0.2g，则此铁样，则此铁样品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁?解：设此样品中铁的质量为解：设此样品中铁的质量为x56 2x 0.2g 56 x 2 0.2g x=0.2g56 2=5.6g答：此铁样中铁的质量分数为答：此铁样中铁的质量分数为96.55%，是生铁，是生铁FeH2SO4=FeSO4H2 Fe%=5.6g 5.8g100%=96.55%C%=1-96.55%=3.45%是生铁是生铁例题例题2 2：用：用1000 t1000 t含氧化铁含氧化铁8080的赤铁矿石，理论上的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁可以炼出含铁9696的生铁多少吨的生铁多少吨?解：设理论上可以炼出含铁解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为x160 1121000t80 x96%160 1000t80%112 x96%x=256 1000t80 16096%=583.3 t答：理论上可以炼出含铁答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为583.3t。Fe2O33CO =2Fe3CO2高温高温为了测定黄铜（铜锌合金）中铜的质量分数，为了测定黄铜（铜锌合金）中铜的质量分数，取取20g20g黄铜加入足量稀硫酸产生黄铜加入足量稀硫酸产生0.4g0.4g氢气，求黄铜中氢气，求黄铜中铜的质量分数铜的质量分数用磁铁矿用磁铁矿(主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4)炼铁，要得到含杂质炼铁，要得到含杂质4%4%的生铁的生铁192t192t，则理论需要含，则理论需要含FeFe3 3O O4 4 80%80%磁铁矿石多磁铁矿石多少吨？少吨？某钢铁厂每天消耗某钢铁厂每天消耗2000t2000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿，的赤铁矿，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁98%98%的生铁多少吨？的生铁多少吨？65%164.6t资料一：资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和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。的年限如下图所示。资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因据有关资料报道，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腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%。(2)(2)铁锈主要成分：铁锈主要成分：FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O 二金属资源的保护二金属资源的保护1.1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护探究铁生锈的条件探究铁生锈的条件生锈生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈(1)(1)铁生锈的条件：铁生锈的条件：与空气中的与空气中的氧气、水氧气、水共同作用共同作用 所以所以,铁在铁在潮湿的空气潮湿的空气中中最容易生锈。最容易生锈。(疏松疏松)为什么生成的铁锈却不能起到防腐作用呢？参考P19 第一段1.怎样防止铁制品生锈?保持铁制品表面的洁净、干燥保持铁制品表面的洁净、干燥;涂保护膜涂保护膜:表面刷漆、涂油或电镀、烤蓝；表面刷漆、涂油或电镀、烤蓝；制成耐腐蚀的合金制成耐腐蚀的合金2.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？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬2.2.金属资源保护的有效途径金属资源保护的有效途径:阅读阅读2020页页2121页页.防止金属腐蚀防止金属腐蚀.回收利用废旧金属回收利用废旧金属.合理的开采矿物合理的开采矿物.寻找金属的代用品寻找金属的代用品1.如右图所示，在一盛有水的试管中放如右图所示，在一盛有水的试管中放入一根洁净的铁钉入一根洁净的铁钉,请问：在请问：在a、b、c三三处，哪一处最容易生锈处，哪一处最容易生锈?2.回答下列问题：回答下列问题：（1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？（2）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净）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？后才能用带有油的布擦？沙漠地区气侯干燥防止自行车生锈 小红发现家里的井盖生锈很严重，铁制的水龙头小红发现家里的井盖生锈很严重，铁制的水龙头也生锈了，她感到很疑惑。铁为什么会生锈呢？它生也生锈了，她感到很疑惑。铁为什么会生锈呢？它生锈需要什么条件呢？对此她开始了她的探究之旅。锈需要什么条件呢？对此她开始了她的探究之旅。现有洁净无锈的三个铁钉、三个试管、经煮沸的蒸馏现有洁净无锈的三个铁钉、三个试管、经煮沸的蒸馏水、植物油、干燥剂。水、植物油、干燥剂。【提出问题提出问题】【查阅资料查阅资料】【作出猜想作出猜想】【设计实验设计实验】【进行实验进行实验】【得出结论得出结论】铁生锈需要什么条件呢？铁生锈需要什么条件呢？铁生锈是个缓慢氧化，铁在潮湿的空气里容易生成铁生锈是个缓慢氧化，铁在潮湿的空气里容易生成红褐色的铁锈，化学式为红褐色的铁锈，化学式为Fe2O3XH2O 铁生锈可能需要铁生锈可能需要_和和_O2H2O生锈生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈铁生锈的条件是要与铁生锈的条件是要与O O2 2和和H H2 2O O共同作用共同作用。提出问题提出问题 铜是在什么条件下锈蚀的铜是在什么条件下锈蚀的?小林对此进行了探究。小林对此进行了探究。猜想猜想 根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、共共同作用的结果。同作用的结果。设计与实验设计与实验 借鉴借鉴“铁钉锈蚀条件的探究铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了实验，小林设计了“铜片锈铜片锈蚀条件的探究蚀条件的探究”实验如图所示：实验如图所示：(1)(1)实验较长时间后，发现实验较长时间后，发现 试管中试管中的光亮铜片最先生锈的光亮铜片最先生锈(填字母编号填字母编号)。(2)(2)从优化实验的角度考虑，从优化实验的角度考虑，A A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件。件。C C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 。(3)D(3)D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质，为试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质，为 ；从；从D D试试管的实验中，获得的结论是管的实验中，获得的结论是 。评价与改进评价与改进 我认为小林设计的我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是要得出正确结论，还要补充的一个实验是(可图示可图示)。反思与小结反思与小结 通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是:。3.3.小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3。O2 CO2缺少水这个条件，铜不能生锈缺少水这个条件，铜不能生锈O2、CO2B
