课题3__金属资源的利用和保护[1].ppt

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1、人类生活离不开金属人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!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地球上的金属广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中地球上的金属广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，金属存在形式金属存在形式：单质单质（很不活泼金属很不活泼金属）、化合物化合物自然界中以单质自然界中以单质形式存在的金形式存在的金自然界中以单质形自然界中以单质形式存在的银式存在的银请同学们观察课本请同学们观察课本P15页页”金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量”排在前两位的是排在前两位的是_、_。铝铝铁铁请同学们观察课本请同学们观察课本P16页页 常见的矿石常见的矿

2、石赤铁矿赤铁矿（主要成分是（主要成分是Fe2O3)主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4英文名称英文名称:strontium sulfate 主要成分主要成分:硫酸锶硫酸锶 SrSO4白色粉末。密度白色粉末。密度3.96。熔点熔点1580。微溶于水、。微溶于水、稀盐酸和稀硝酸稀盐酸和稀硝酸,略溶于氯化钠溶液。略溶于氯化钠溶液。主要成分是主要成分是HgS 黄铁矿黄铁矿主要成分是主要成分是FeS2,通常含通常含Co、Ni和和Se,具有具有NaCl型晶体型晶体结构结构,常有完好的晶形常有完好的晶形,呈立方体、八面体、五角十二面体及其呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形聚形。黄铜矿的主要成分是黄

3、铜矿的主要成分是CuFeS2,单个晶体很少见单个晶体很少见,集合体集合体常为不规则的粒状或致密块状。黄铜色常为不规则的粒状或致密块状。黄铜色,表面常有斑表面常有斑驳的蓝、紫、褐色的色膜驳的蓝、紫、褐色的色膜,金属光泽。硬度为金属光泽。硬度为3.04.0,小刀可以刻破小刀可以刻破,性脆。密度为性脆。密度为4.14.3 gcm-3。铝土矿铝土矿主要成分是主要成分是Al2O3、杂质、杂质Fe2O3、S iO2等等 菱铁矿菱铁矿主要成分为主要成分为FeCO3 辉铜矿辉铜矿主要成分是主要成分是Cu2S 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

4、，其中钨、钼、国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要志地位。储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口但由于人口众多，人均拥有量约为世界人均水平的众多，人均拥有量约为世界人均水平的13，居世界第居世界第80位。位。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是最大的是铁铁。在地壳中，矿物常与岩石混合共在地壳中，矿物常与岩石

5、混合共存在一起，形成存在一起，形成矿石矿石提问：那么矿石是如何变成金属的？提问：那么矿石是如何变成金属的？二、铁的冶炼二、铁的冶炼早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。二二.铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突年中国钢产产量突破破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个

6、国家工业发展的水平。新中国成立们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产年，我国的钢产量只有量只有158万吨，居世界第万吨，居世界第26位；位；1996年，我国的钢产量首年，我国的钢产量首次突破次突破1亿吨，居世界前茅亿吨，居世界前茅。（1）现象：）现象：红色红色粉末变成粉末变成黑色黑色，澄，澄清的石灰水变浑浊。清的石灰水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火火焰焰1、实验室：一氧化碳还原氧化铁、实验室：一氧化碳还原氧化铁（2 2）相关的化学方程式：）相关的化学方程式：）相关的化学方程式：

7、）相关的化学方程式：Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2点燃点燃点燃点燃高温高温高温高温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一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气（3）实验步骤：）实验步骤：1、检查装置气密性、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边点燃右边酒精灯酒精灯4、通入一氧化碳通入一氧化碳气体气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7

8、、待玻璃管内固体冷却后、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄灭右边熄灭右边酒精灯酒精灯（4）注意事项：）注意事项：实验前要先通实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时防止加热时CO与空气混合发生爆炸；与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。化，同时还可防止石灰水倒吸。（1）原料：）原料：黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁

9、矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4（2）原理：）原理：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（3）设备：高炉）设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量 录像录像2、工业炼铁：、工业炼铁：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：反应物或生成物是混合物必须进行换反应物或生成物是混合物必须进行换算，换算方法如下：

10、算，换算方法如下：混合物质量混合物质量质量分数质量分数 质量分数质量分数纯净物质量纯净物质量三、有关杂质问题的计算例1、1000t含杂质含杂质20%的赤铁矿石中的赤铁矿石中氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t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物质的质量分数（纯度）（纯度）例例2、计算多少吨含铁的质量分数为96%的生铁中，含铁560t？生铁的质量：560t96%=583.3t不纯不纯物质的质量物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量 纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（

11、纯度）纯物质的质量分数（纯度）例题例题3：用：用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿石，理论上可以的赤铁矿石，理论上可以 炼出含铁炼出含铁96的生铁多少的生铁多少 t?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xFe2O3-2 Fe160 2561000t80 x96%160 256 1000t80 x96%x=256 1000t80 16096%=583 t答：略。答：略。赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁注意：注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量方方法法一一课题课题3 3金属资源的利用和保护金

12、属资源的利用和保护第二课时第二课时资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属资料一：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。金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些物的储量有限，而且不能再生。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，矿物的储藏量，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（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。量和金属的回收利用等）。议议一

13、一议议1、金属资源短缺对人类社会、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么？发展意味着什么？2、金属腐蚀可给我们带来哪、金属腐蚀可给我们带来哪些危害？些危害？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%20%40%。二、金属资源保护二、金属资源保护1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探

14、究金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为为了减少损失，需要探究了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因金属锈蚀的原因、防护的方法防护的方法和和废旧金属的回收利用废旧金属的回收利用全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中实验：探究铁生锈的条件实验：探究铁生锈的条件 一周后一周后铁钉沾了酸液铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈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

15、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稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中干燥空气中干燥空气中全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中二、金属资源保护二、金属资源保护1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探究 在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在有酸性和盐条件下会加快生锈速率在有酸

16、性和盐条件下会加快生锈速率 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O想一想想一想阅读教材阅读教材P19页，回答下列问题：页，回答下列问题：1、试管、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？油？2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。不能

17、，因为铁锈是疏松的。二、金属资源保护二、金属资源保护1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护（1）铁制品锈蚀条件的探究）铁制品锈蚀条件的探究 在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是FeFe2 2OO3 3 xH xH2 2OO（2）铁制品的防护措施）铁制品的防护措施防止铁生锈的原理防止铁生锈的原理防止铁生锈的原理防止铁生锈的原理就是破坏铁生就是破坏铁生就是破坏铁生就是破坏铁生锈的条件锈的条件锈的条件锈的条件隔绝空气隔绝空气隔绝空气隔绝

18、空气隔绝水隔绝水隔绝水隔绝水二、金属资源保护二、金属资源保护1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护（2 2）铁制品的防护措施：）铁制品的防护措施：）铁制品的防护措施：）铁制品的防护措施：改变金属的内部结构改变金属的内部结构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，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢形成保护层形成保护层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）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）、通电镀上一层耐

19、腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通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过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净（1)1)隔绝空气隔绝空气 (2)(2)隔绝水隔绝水讨论讨论2、自行车的构件如支架、链条、钢圈、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？等，分别采取了什么防

20、锈措施？镀铬镀铬刷油漆刷油漆涂油涂油思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。作用生成了铜绿。推理依据是按铜绿的化学推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，四种元素，若无空气中的若无空气中的O2、H2O、CO2 等对铜发生作等对铜发生作用则铜绿中不可能含用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。用白等元素。用白醋浸泡可除去铜锈醋浸泡可除去铜锈。讨论讨论3、对于金属资源除了采取防止金属腐、对于金属资源

21、除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？使金属资源得到保护呢？废品收购站为什么要收购废铁、废废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？铜、和易拉罐等金属？二、金属资源保护二、金属资源保护2、金属资源保护、金属资源保护（1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀（2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜罐要便宜20%20%，而且还可节约金属资源和，而且还可节约金属资源和95%95%的能源。的能源。1t1t废钢铁回炉冶炼可炼成近废钢铁回炉冶炼可炼

22、成近1t1t的钢，跟用铁矿石冶炼的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约比，能节约11t11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒粒11kg11kg。目前世界上已有目前世界上已有50%50%以上的铁的以上的铁的90%90%以上的金以上的金得到了回收利用。得到了回收利用。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金

23、属资源，而且如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。还可以减少对环境的污染。你知道吗？你知道吗？二、金属资源保护二、金属资源保护2、金属资源保护、金属资源保护（1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀（2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属（3）合理开采矿物）合理开采矿物（4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品（5）物尽其用）物尽其用v 可节约金属资源可节约金属资源可节约金属资源可节约金属资源v 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源弃金属并再利用可

24、节约能源弃金属并再利用可节约能源弃金属并再利用可节约能源v 降低金属制品的生产成本，可方便人们降低金属制品的生产成本，可方便人们降低金属制品的生产成本，可方便人们降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品v 可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染废弃金属的回收有什么意义？废弃金属的回收有什么意义？讨论讨论小结小结铁铁铁铁生锈的主要条件是与空气生锈的主要条件是与空气生锈的主要条件是与空气生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。和水（或水蒸气）直接接触。和水（或

25、水蒸气）直接接触。和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止破坏铁生锈的条件就能防止破坏铁生锈的条件就能防止破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。铁生锈。铁生锈。铁生锈。防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油、在铁制品表面刷油漆、涂油、在铁制品表面刷油漆、涂油、在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、镀铬、镀铬、镀铬、“烤蓝烤蓝烤蓝烤蓝”等等等等制成合金钢制成合金钢制成合金钢制成合金钢保护金属资源的有效保护金属资源的有效保护金属资源的有效

26、保护金属资源的有效途径是：途径是：途径是：途径是：防止金属腐蚀防止金属腐蚀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回收利用废旧金属回收利用废旧金属合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品物尽其用物尽其用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？（1）在干燥的空气中 （）（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中2、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B、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D、

27、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干(3)、(4)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、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大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是到议事日程上来。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防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水 源的污染源的污染 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 BC 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:；防止金属腐蚀防止金属腐蚀防止金属腐蚀防止金属腐蚀寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品