金属资源的保护和利用.pptx
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1、 4.知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。金属等金属资源保护的重要性。学习目标:学习目标:2.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物,了解知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物,了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。从铁矿石中将铁还原出来的方法。3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。成物进行有关的计算。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.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生会根据化学方程式
2、对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。成物进行有关的计算。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。重点:重点:第1页/共44页图图8-16 8-16 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金图图8-17 8-17 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外在外,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。金属的存在形式:金属的存在形式:单质单质(少数,如金和银少数,如金和银)化合物化合物(大多数,如各种铁矿石大多数,如各种铁矿石
3、)第2页/共44页赤铁矿(主要成分是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)菱铁矿(主要成分是菱铁矿(主要成分是FeCO3)图图8-17 常见的矿石常见的矿石硫铁矿硫铁矿(主要成分是主要成分是FeS2)磁铁矿(主要成分是磁铁矿(主要成分是Fe3O4)哪种铁矿石最适合炼铁?哪种铁矿石最适合炼铁?第3页/共44页l选取铁矿石应考虑的因素:选取铁矿石应考虑的因素:1、含铁量的高低、含铁量的高低2、是否对环境有负面的影响、是否对环境有负面的影响l比较好的铁矿石有:比较好的铁矿石有:赤铁矿(主要成分是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)磁铁矿(主要成分是磁铁矿(主要成分是Fe3O4)第4页/共44页图图8-17 常见的
4、矿石常见的矿石辉铜矿(主要成分是辉铜矿(主要成分是Cu2S)黄铜矿(主要成分是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)铝土矿主要成分是铝土矿主要成分是Al2O3 第5页/共44页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%铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005地壳中含量最多的金属是地壳中含量最多的金属是AlAl!金属元素在地壳中含量:金属元素在地壳中含量:第6页/共44页一、铁的冶炼:一、铁的冶炼:生熟炼铁炉一生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二生熟炼铁炉二 图图8-19 我国古代炼铁图我
5、国古代炼铁图第7页/共44页图图8-20上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉第8页/共44页图图8-21为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票第9页/共44页实验步骤:实验步骤:.按下图组装仪器,按下图组装仪器,并检查其气密性。并检查其气密性。把氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。通入一氧化碳通入一氧化碳(排除空气,防止一氧化碳与空气混合受排除空气,防止一氧化碳与空气混合受热爆炸热爆炸)。当红色粉末已转变成黑色后,停止加热,继续通入一当红色粉末已转变成黑色后,停止加热,继续通入一氧化碳,直至玻璃管冷却氧化碳,直至
6、玻璃管冷却(防止防止Fe再次被氧化再次被氧化)。)。一氧化碳还原氧化铁必一氧化碳还原氧化铁必须在须在封闭封闭的硬质玻管中的硬质玻管中进行,进行,防止一氧化碳污防止一氧化碳污染空气染空气。1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁点燃出气口处的酒精灯或用气球收集点燃出气口处的酒精灯或用气球收集(防止一氧化防止一氧化碳污染空气碳污染空气)。点燃酒精喷灯,给氧化铁加热点燃酒精喷灯,给氧化铁加热停止通入一氧化碳。停止通入一氧化碳。熄灭右侧酒精灯熄灭右侧酒精灯方法:在左边玻璃管处套一根方法:在左边玻璃管处套一根胶管,用弹簧夹夹住胶管,把胶管,用弹簧夹夹住胶管,把导管另一端放进水中,用酒
7、精导管另一端放进水中,用酒精灯微热玻璃管,若看到导管口灯微热玻璃管,若看到导管口处有气泡冒出,冷却后导管口处有气泡冒出,冷却后导管口处形成一段水柱,说明装置气处形成一段水柱,说明装置气密性良好。密性良好。第10页/共44页现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色固体变成黑色,产生红色固体变成黑色,产生的气体的气体使澄清的石灰水变浑使澄清的石灰水变浑浊浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色黑色)与二氧化碳与二氧化碳1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气【实验【实验8
8、-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温证明产物中有铁粉的方法是:证明产物中有铁粉的方法是:用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)第11页/共44页(1)原料:)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁:工业炼铁:反应的化学方程式:反应的化学方程式:CO是还原剂;是还原剂;Fe2O3是氧化剂是氧化剂(2)原理:)原理:焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO,CO作还原剂,在高温条件下把铁矿石中作还原剂,在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。的铁还原出来。提供铁元素提高炉温、
9、产生一氧化碳除去杂质脉石提供氧气第12页/共44页(3)设备:高炉设备:高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C2CO 高温高温C+O2CO2高温高温(4)产品:生铁)产品:生铁第13页/共44页在在实际生产时实际生产时,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产物一般都含有杂质有杂质,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时,应考虑到杂质应考虑到杂质问题。问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系:不纯物质、纯物质、纯度之间的关系:列比例时,一定要用纯量。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:含杂质的物质的化学方程式的计算
10、:m(纯纯)=m(不纯不纯)纯度纯度m(不纯不纯)=m(纯纯)纯度纯度第14页/共44页例题:用例题:用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石,理论上可炼含铁的赤铁矿石,理论上可炼含铁96%的生铁多少吨?的生铁多少吨?Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温解:解:1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t80%800t。设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160112800tX160800t=112XX560t折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t96%583t(纯化杂纯化杂)答:
11、答:1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石,理论上可炼出含的赤铁矿石,理论上可炼出含铁铁96%的生铁为的生铁为583t。或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温160112800tX96%160:112800t:X96%X583t(杂化纯杂化纯)第15页/共44页设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。解:解:生铁中含纯铁:生铁中含纯铁:3000t(15%)=2850t.Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2160112X85%285
12、0t高温高温160X85%=1122850tX4790t答答:该该3000t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。1.某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t,试计算:,试计算:该该3000t生铁中含纯铁多少吨?生铁中含纯铁多少吨?该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多少吨?的赤铁矿石多少吨?(计算结果保留整数)(计算结果保留整数)练习:练习:第16页/共44页2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。(
13、1)写出图中标有序号的仪器名称)写出图中标有序号的仪器名称 ,。(2)实验过程中,先要进行的是实验过程中,先要进行的是_。(填。(填或或)加热加热 通一氧化碳通一氧化碳(3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 。B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 ,B中观察到的现象是中观察到的现象是_ 。(4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 。铁架台铁架台试管试管Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温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)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澄清的石灰水变浑浊第17
14、页/共44页3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素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。被人类大规模开发、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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;目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁,其主要主要原因是原因是。铝的密度小铝的密度小铝很活泼铝很活泼地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜第18页/
15、共44页钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。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方程式;能证明产物;能证明产物中有铁粉的方法是:中有铁粉的方法是:。用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)3CO+Fe2O32Fe+3CO2=高温高温在组装仪器时,把玻璃管插入在组装仪器时,把玻璃管插入橡胶管的操作方法橡胶管的操作方法是是。此装置有不完善的地方,请说出其中一种改进方法: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用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃导
16、管一端用水润湿后旋转插入导管一端用水润湿后旋转插入第19页/共44页第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护第二课时第二课时P1821第20页/共44页为什么要保护金属资源?为什么要保护金属资源?二、金属资源保护二、金属资源保护保护金属资源的原因:保护金属资源的原因:每年大量开采每年大量开采(数以亿吨计数以亿吨计)每年大量的金属被腐蚀每年大量的金属被腐蚀(相相当于年产量的当于年产量的20%40%)P18第21页/共44页1.1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护人们采取了许多措施,但每年人们采取了许多措施,但每年全世界因生锈而损失的钢铁约全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的占世
17、界年产量的四分之一!四分之一!如何防锈?如何防锈?第22页/共44页a.在干燥空气中在干燥空气中b.浸没在水中浸没在水中c.半截浸没在水中半截浸没在水中铁的生锈过程铁的生锈过程哪种条件下哪种条件下,铁最铁最易生锈易生锈?为什么为什么?不生锈不生锈(有水无有水无O2)不生锈不生锈 (有有OO2无水无水)在水与空气的交界面最易生锈在水与空气的交界面最易生锈 植物油植物油 abc请思考:请思考:用橡皮塞用橡皮塞塞紧管口塞紧管口(有水和有水和2)第23页/共44页铁与空气中的铁与空气中的氧气氧气、水水蒸气发生化学反应。蒸气发生化学反应。2、铁锈的成份:红色,、铁锈的成份:红色,很复杂,属于混合物很复杂
18、,属于混合物,主要为氧主要为氧化铁(化铁(Fe2O3XH2O)n注意注意:(Fe2O3XH2O很疏松,易吸水,不能阻碍里层的很疏松,易吸水,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,如不及时除去,会加快铁制铁继续与氧气、水蒸气反应,如不及时除去,会加快铁制品的生锈,使铁全部被腐蚀。品的生锈,使铁全部被腐蚀。而铝不同,铝与氧气反应生而铝不同,铝与氧气反应生成致密的成致密的Al2O3薄膜,覆盖在铝的表面,从而保护里层的薄膜,覆盖在铝的表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应,所以铝耐腐蚀。铝不再与氧气反应,所以铝耐腐蚀。)1、铁生锈的原理:、铁生锈的原理:与与氧气氧气和和水水同时接触同时接触3、铁生锈的
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