【课件】金属资源的利用和保护课件九年级化学人教版下册.pptx

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1、地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少数不活泼金属以单质存在（如：金、银）极少数不活泼金属以单质存在（如：金、银），其余金属都以化合物形式存在。，其余金属都以化合物形式存在。轻轻告轻轻告诉你诉你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赤铁矿 赤铁矿:Fe Fe2 2O O3 3黄铁矿 黄铁矿:FeS FeS2 2菱铁矿 菱铁矿:FeCO FeCO3 3工业上把能用来提炼金属的 工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。矿物叫矿石。铝土矿 铝土矿:Al Al2 2O O3 3黄铜矿：黄铜矿：CuF

2、eS CuFeS2 2辉铜矿：辉铜矿：Cu Cu2 2S S孔雀石 孔雀石 Cu Cu2 2(OH)(OH)2 2CO CO3 3 闪锌矿 闪锌矿 ZnS ZnS 磁铁矿 磁铁矿 Fe Fe 3 3O O4 4 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 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用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的 吨计的金属用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的是铁。是铁。我国古代炼铁 我国古代炼铁金属冶炼及用途 金属冶炼及用途本溪钢铁厂 本溪钢铁厂我国现代炼铁 我国现代炼铁鞍山钢铁厂 鞍山钢铁厂COCO还原还原FeFe22O

3、O33COCO还原还原CuOCuO现代炼铁高炉剖面图 现代炼铁高炉剖面图炼铁高炉金属冶炼及用途 金属冶炼及用途FeFe22OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO22高温 高温 C+O C+O2 2=CO=CO2 2C+CO C+CO2 2=2CO=2CO高温 高温高温 高温一、铁的冶炼一、铁的冶炼11、原料：、原料：焦炭、石灰石、铁矿石 焦炭、石灰石、铁矿石黄铁矿 黄铁矿 FeS FeS2 2赤铁矿 赤铁矿 Fe Fe2 2O O3 3菱铁矿 菱铁矿 FeCO FeCO3 3磁铁矿 磁铁矿 Fe Fe3 3O O4 422、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的

4、在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳 一氧化碳把铁 把铁从铁矿石中还原出来 从铁矿石中还原出来做还原剂 做还原剂除杂质 除杂质FeFe22OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO22高温 高温 钢的冶炼钢的冶炼11、原料：、原料：氧气或铁的氧化物、生铁 氧气或铁的氧化物、生铁22、原理：、原理：在高温下，利用氧气或铁的氧化物把生铁中多余的碳 在高温下，利用氧气或铁的氧化物把生铁中多余的碳或杂质变为气体或炉渣除去。或杂质变为气体或炉渣除去。金属冶炼及用途 金属冶炼及用途二、金属的冶炼方法二、金属的冶炼方法1 1、高温还原法（又称干法）、高温还原法（又称干法）在高温条件下，

5、用还原剂 在高温条件下，用还原剂CO CO把金属从它们的氧化物中还 把金属从它们的氧化物中还原出来。原出来。一氧化碳 一氧化碳+金属氧化物 金属氧化物=金属 金属+二氧化碳 二氧化碳高温 高温原理：原理：2 2、湿法冶金法、湿法冶金法原理：原理：在常温下，用金属与盐溶液反应制取另一种金属。在常温下，用金属与盐溶液反应制取另一种金属。金属 金属+盐溶液 盐溶液=新金属 新金属+新盐 新盐（前金换后金）（前金换后金）3 3、熔融电解法、熔融电解法（适合于冶炼特别活泼的金属。如（适合于冶炼特别活泼的金属。如 K K、Na Na、Mg Mg、Al Al等）等）2NaCl 2NaCl（熔）（熔）=2Na

6、+Cl=2Na+Cl2 2 高温 高温资料一：资料一：金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一 金属矿物的储量有限，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，有人估计一 些矿物的储藏量，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（不包括今后新探明的矿物储 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量和金属的回收利用等）。量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。资料二：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 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

7、年产量的 属设备和材料相当于年产量的20%40%20%40%。实验探究仔细观察下列实验现象，你得出了什么结论？仔细观察下列实验现象，你得出了什么结论？有氧气 有氧气有水 有水无氧气 无氧气有水 有水有氧气 有氧气无水 无水生锈生锈不生锈不生锈不生锈不生锈铁铁什什么么情情况况下下容容 易易生生锈锈呢呢？铁生锈的条件是 铁生锈的条件是1 1、与氧气接触、与氧气接触2 2、与水接触、与水接触综 综合 合分 分析 析，得 得出 出下 下列 列结 结论 论（同时具备）（同时具备）铁生锈的主要成分是：铁生锈的主要成分是：Fe Fe2 2O O3 3 n H n H2 2O O 或 或 Fe Fe2 2O

8、O3 3 x H x H2 2O O4Fe+3O 4Fe+3O2 2+2nH+2nH2 2O=2Fe O=2Fe2 2O O3 3 n H n H2 2O O生成铁锈的方程式：生成铁锈的方程式：三、保护金属资源的有效途径三、保护金属资源的有效途径11、防止金属腐蚀、防止金属腐蚀刷油漆 刷油漆涂油 涂油镀铬 镀铬覆盖搪瓷 覆盖搪瓷包 包塑 塑胶 胶镀锌烤蓝喷漆制成合金制成合金覆盖保护层防止钢铁生锈的具体措施有：防止钢铁生锈的具体措施有：保持钢铁表面的清洁干燥。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 镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁 镀

9、锡，钢圈镀铬、镍。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、杯子表面 涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面 烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。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、形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上的烤蓝。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：在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加 如不锈钢（加Cr Cr、Ni Ni）22、回收利用废旧金属、回收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罐据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜要便宜

10、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废废钢铁回炉冶炼可炼成近钢铁回炉冶炼可炼成近1t1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约节约11t11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒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%以上的金得到了回收以上的金得到了回收利用。利用。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例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，汞如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随

11、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。如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，不仅可以节约金属资源，而且还可果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。以减少对环境的污染。你知道吗？轻轻告诉你 轻轻告诉你33、合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物44、寻找金属的代用品寻找金属的代用品聚 聚塑 塑源 源塑 塑胶 胶原 原料 料吸塑材料 吸塑材料 尼龙的改性品种数量繁多，如 尼龙的改性品种数量繁多，如增强尼龙、单体浇铸尼龙、反 增强尼龙、单体浇铸尼龙、反应注射成型尼龙、芳香族尼龙、应注射成型尼龙、芳香族尼龙、透明尼龙、高抗冲（超

12、韧）尼 透明尼龙、高抗冲（超韧）尼龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻 龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻燃尼龙、尼龙与其他聚合物共 燃尼龙、尼龙与其他聚合物共混物和合金等，满足不同特殊 混物和合金等，满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等 要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结 传统材料代用品，作为各种结构材料。构材料。2004年，西北工业大学张立同院士等发明的“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”项目研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是一种新型战略性热结构材料。它比铝还轻、比钢还强、比碳化硅陶瓷更耐高温、抗氧化烧蚀,而且克服了陶瓷的脆性,类似金属不会发生突发灾难性破坏。因此,替代金属

13、材料可解决目前航空航天器燃料20%-30%浪费的问题,以满足其向高速度、高精度、高搭载和长寿命发展的需求。轻轻告诉你 轻轻告诉你四、有杂质的计算四、有杂质的计算例题：用 例题：用1000t 1000t含氧化铁 含氧化铁80%80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？解：解：设可炼出含铁 设可炼出含铁96%96%的生铁的质量为 的生铁的质量为X X3CO+Fe3CO+Fe22OO33=2Fe+3CO=2Fe+3CO22高温 高温160 112 160 1121000t80%1000t80%X96%X96%160 160

14、1000t80%1000t80%=112 112X96%X96%X=583 t X=583 t答：可炼出含铁 答：可炼出含铁96%96%的生铁为 的生铁为583 t 583 t。一、铁的冶炼一、铁的冶炼11、原料：、原料：焦炭、石灰石、铁矿石 焦炭、石灰石、铁矿石黄铁矿 黄铁矿 FeS FeS2 2赤铁矿 赤铁矿 Fe Fe2 2O O3 3菱铁矿 菱铁矿 FeCO FeCO3 3磁铁矿 磁铁矿 Fe Fe3 3O O4 422、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳 一氧化碳把铁 把铁从铁矿石中还原出来 从铁矿石中还原出来做还原剂 做还原

15、剂除杂质 除杂质FeFe22OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO22高温 高温 本课小结二、金属的冶炼方法二、金属的冶炼方法1 1、高温还原法（又称干法）、高温还原法（又称干法）在高温条件下，用还原剂 在高温条件下，用还原剂CO CO把金属从它们的氧化物中还 把金属从它们的氧化物中还原出来。原出来。一氧化碳 一氧化碳+金属氧化物 金属氧化物=金属 金属+二氧化碳 二氧化碳高温 高温原理：原理：2 2、湿法冶金法、湿法冶金法原理：原理：在常温下，用金属与盐溶液反应制取另一种金属。在常温下，用金属与盐溶液反应制取另一种金属。金属 金属+盐溶液 盐溶液=新金属 新金属+新盐 新

16、盐（前金换后金）（前金换后金）3 3、熔融电解法、熔融电解法（适合于冶炼特别活泼的金属。如（适合于冶炼特别活泼的金属。如 K K、Na Na、Mg Mg、Al Al等）等）2NaCl 2NaCl（熔）（熔）=2Na+Cl=2Na+Cl2 2 1 1、铁生锈的条件、铁生锈的条件1 1、与氧气接触、与氧气接触2 2、与水接触、与水接触（同时具备）（同时具备）2 2、铁生锈的主要成分是：、铁生锈的主要成分是：Fe Fe2 2O O3 3 n H n H2 2O O 或 或 Fe Fe2 2O O3 3 x H x H2 2O O4Fe+3O 4Fe+3O2 2+2nH+2nH2 2O=2Fe O=2

17、Fe2 2O O3 3 n H n H2 2O O3 3、生成铁锈的方程式：、生成铁锈的方程式：三、铁的生锈条件三、铁的生锈条件（P19P19）四、保护金属资源的有效途径四、保护金属资源的有效途径（P21P21）11、防止金属腐蚀、防止金属腐蚀22、回收利用废旧金属、回收利用废旧金属33、合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物44、寻找金属的代用品寻找金属的代用品1 1、保持钢铁表面的清洁干燥、保持钢铁表面的清洁干燥2 2、镀不活泼的金属保护层、镀不活泼的金属保护层3 3、涂非金属保护层：涂油漆、防锈漆、搪瓷、包橡胶或塑料、涂非金属保护层：涂油漆、防锈漆、搪瓷、包橡胶或塑料4 4、形成氧化膜保护

18、层、形成氧化膜保护层5 5、制成耐腐蚀合金、制成耐腐蚀合金五、防止钢铁生锈的具体措施有：五、防止钢铁生锈的具体措施有：1 1、菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（、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 切湿咸菜后放置 切酸菜后放置 切酸菜后放置 切完菜后洗净擦干 切完菜后洗净擦干 切完菜后洗净擦干，切完菜后洗净擦干，再抹一点花生油 再抹一点花生油 切完菜后用水冲洗 切完菜后用水冲洗A B C D A B C D C C2 2、在下列各种情况下，埋在地下的铸铁输气管道被腐蚀速度最、在下列各种情况下，埋在地下的铸铁输气管道被腐蚀速度最 慢的是（慢的是（）A A 在潮

19、湿、疏松、透气的土壤中 在潮湿、疏松、透气的土壤中 B B 在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中 在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中 C C 在疏松、透气、干燥的土壤中 在疏松、透气、干燥的土壤中 D D 在干燥、致密、不透气的土壤中 在干燥、致密、不透气的土壤中D D3 3、在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（、在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（）A A 美观和杀菌消毒作用 美观和杀菌消毒作用 B B 增大厚度防止磨损 增大厚度防止磨损 C C 防止铁生锈且美观 防止铁生锈且美观 D D 增大硬度防止撞坏 增大硬度防止撞坏C C4 4、请你解释以下两个事实：、请你解释以下两个事实：（1 1）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品耐用而铁制品却）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？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 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。再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。（2 2）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方）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？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。沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。同 学 们 再 见