第8单元 课題3 金属资源的利用和保护

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第8单元 课題3 金属资源的利用和保护

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(共49张PPT)
课题3:金属资源的利用和保护
人教版 初中化学
第八单元 金属和金属材料
新课导入
想一想:你所熟悉的物品,哪些是由金属材料制成的?
它们分别是由什么金属材料制成的?



不锈钢
新课导入
想一想:你所熟悉的物品,哪些是由金属材料制成的?
它们分别是由什么金属材料制成的?


铝合金
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日常生活和工农业生产中,金属制品的使用越来越多,越来越广乏了。
制造这些用品的金属,在地球上是怎样分布?怎样存在?又是怎样获取的呢?
课题3 金属资源的利用和保护
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地球上的金属资源
地球上的金属资源广乏存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形成存在外,其余都以化合物的形式存在。
自然界中以单质形式存在的金
自然界中以单质形式存在的银
课题3 金属资源的利用和保护
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地球上的金属资源
地球上的金属资源广乏存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形成存在外,其余都以化合物的形式存在。
含铁的矿石
课题3 金属资源的利用和保护
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地球上的金属资源
地球上的金属资源广乏存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形成存在外,其余都以化合物的形式存在。
含铝的矿石
课题3 金属资源的利用和保护
新知学习
地球上的金属资源
地球上的金属资源广乏存在于地壳和海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形成存在外,其余都以化合物的形式存在。
含铜的矿石
课题3 金属资源的利用和保护
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地球上的金属资源
金属元素在地壳中含量
元素名称 质量分数/% 元素名称 质量分数/%
铝 7.73 镁 2.00
铁 4.75 锌 0.008
钙 3.45 铜 0.007
钠 2.74 银 0.00001
钾 2.47 金 0.0000005
课题3 金属资源的利用和保护
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地球上的金属资源
工业上是从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼出金属的。
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一,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、
锰等储量在世界上也占有重要地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类每年要提取数以亿吨
计的金属,用于工农业生产和其他领域。其中,提取量最大的是铁。
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器,从1世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料。
我国古代炼铁图
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
利用一氧化碳与铁的氧化物反应来制取铁的。
【炼铁原理】
实验室里,一氧化碳与氧化铁的反应
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
【炼铁原理】
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温
实验室里,一氧化碳与氧化铁的反应
现象:
玻璃管里,粉末由红棕色变成黑色,试管里澄清石灰水变浑浊。
4CO +Fe3O4 3Fe +4CO2
高温
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
【炼铁原理】
工业炼铁过程
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
【炼铁原理】
铁矿石、焦炭和石灰石
原料:
铁矿石提供铁,焦炭提供热量和制造还原剂CO,石灰石将矿石中的二氧化硅转变成炉渣。
设备:
高炉
产品:
生铁(主)、水泥(副)
主要反应

在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
【例题分析】
例:用 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少?
已知条件:
① 赤铁矿石质量(1000t)
② 铁矿石中氧化铁含量(80%)
③ 生铁中纯铁含量(96%)
要求问题:
生铁的质量
涉及化学反应
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
例:用 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少?
① 要求生铁的质量,应先求纯铁的质量
生铁 = 纯铁 ÷ 生铁中纯铁的含量
② 要求纯铁的质量,应先求氧化铁的质量
氧化铁= 铁矿石 ⅹ铁矿石中氧化铁的含量
【例题理解】
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
例:用 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少?
① 由铁矿石的质量求出氧化铁的质量
② 根据化学方程式由氧化铁质量求出纯铁的质量
【解题思路】
③ 由纯铁的质量求出生铁的质量
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
例:用 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少?
【解题过程】

1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为:
1000t ⅹ 80% = 800t
设800t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为X。
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温
160
112
800t
X
160
112
800t
X
=
X
= 560t
生铁的质量为:560t÷96% = 583t
答:理论上可以炼出含铁96%的生铁583t.
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
例:用 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少?
【解题过程】
想一想:不根据化学方程式,你能求出生铁的质量吗?
1000t 赤铁矿石中含Fe2O3的质量为:
1000t ⅹ 80% = 800t
800t Fe2O3中含Fe的质量为:
800t ⅹ ⅹ100%= 560t
56ⅹ2
56ⅹ2+16ⅹ3
560t铁折合为含铁96% 生铁的质量为:
560t÷96% = 583t
课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
【练一练】
某钢铁厂每天需消耗5000t含 Fe2O3 76%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少?

5000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为:
5000t ⅹ 76% = 3800t
设3800t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为X。
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温
160
112
3800t
X
160
112
3800t
X
=
X
= 2660t
生铁的质量为:2660t÷98% ≈ 2714t
答:理论上可以炼出含铁98%的生铁2714t.

课题3 金属资源的利用和保护
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含杂质问题的计算
【练一练】
2. 冶炼 2000t 含杂质3%的生铁,需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少?

2000t 含杂质 3% 的生铁中含纯铁质量为:
2000t ⅹ( 1-3% ) = 1940t
设需要磁铁矿石的质量为X。
4CO +Fe3O4 3Fe +4CO2
高温
232
168
1940t
90%X
X
≈ 2977t
答:需要磁铁矿石的质量是2977t。
168
232
1940t
=
90%X

课题3 金属资源的利用和保护
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一方面,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。另一方面,现在世界每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。
防止金属腐蚀和保护金属资源已成为科学研究和技术领域中的重大问题。
课题3 金属资源的利用和保护
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现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙,设计实验并证明铁制品锈蚀的条件。
二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
现象:
?
?
?
? 号铁钉生锈了 ,? 号铁钉没有生锈,? 号铁钉没有生锈。
分析:
? 号铁钉与空气中、水都接触了,? 号铁钉与水接触了,但没有与空气
接触,? 号铁钉与空气接触了,但没有与水接触。
结论:
铁生锈的条件需要同时有空气和水与铁接触时,铁才会生锈。
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
问题与反思:
?
?
?
① 为什么要用经过煮沸迅速冷却的蒸馏水来进行实验?
② 植物油起什么作用?
③ 铁制品生锈后,若不及时处理铁锈会怎样?
④ 怎样防止铁制品生锈?
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
问题与反思:
① 为什么要用蒸馏水来进行实验?
② 植物油起什么作用?
③ 铁制品生锈后,若不及时处理铁锈会怎样?
④ 怎样防止铁制品生锈?
蒸馏水是纯净物,经煮沸冷却后,把溶于水中的氧气赶走了,普通水中还溶有一些其他物质,
若水中含有其他物质会对实验结论缺乏说服力。
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
问题与反思:
① 为什么要用蒸馏水来进行实验?
② 植物油起什么作用?
③ 铁制品生锈后,若不及时处理铁锈会怎样?
④ 怎样防止铁制品生锈?
植物油可以防止空气进入蒸馏水中
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
问题与反思:
① 为什么要用蒸馏水来进行实验?
② 植物油起什么作用?
③ 铁制品生锈后,若不及时处理铁锈会怎样?
④ 怎样防止铁制品生锈?
铁生锈后生成的铁锈(主要成分是Fe2O3˙XH2 O )很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应。
所以铁制品生锈后,若不及时处理,会全部锈蚀。
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【实验探究】
问题与反思:
① 为什么要用蒸馏水来进行实验?
② 植物油起什么作用?
③ 铁制品生锈后,若不及时处理铁锈会怎样?
④ 怎样防止铁制品生锈?
防止铁制品生锈主要破坏铁生锈的条件,不让铁制品与空气接触,或不与水接触,或与空气、水都不接触。主要措施有:刷漆、涂防锈油、镀上其他耐磨和耐腐蚀的金属、烤蓝、保持干燥等。
注意:不同的金属制品应根据实际情况采用合适的防锈措施。
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
1. 金属的腐蚀和防护
【讨论】
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?
1.厨房里的铁锅、普通菜刀分别采用什么防锈措施?
铁锅和菜刀都是用过后把水擦干,保持干燥就可以了。
车架:在表面上刷漆
链条:在表面上涂防锈油
钢圈:在表面上镀上一层铬。
课题3 金属资源的利用和保护
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二、金属资源保护
矿物的储量有限,而且不能再生。根据目前已探明的一些矿物的储量,并根据目前这些金属的消耗速度,一些矿物可供开采的年限如图:
怎样保护金属资源呢?
课题3 金属资源的利用和保护
新知学习
二、金属资源保护
2. 金属资源保护
保护金属资源:
课题3 金属资源的利用和保护
新知学习
二、金属资源保护
2. 金属资源保护
保护金属资源:
① 防止金属腐蚀;
② 金属的回收利用;
③ 有计划、合理开采矿物;
④ 寻找金属的代用品。
新知总结
2.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程,其主要反应原理是在高温下,一氧化碳夺取铁矿石里的氧,将铁还原出来。
3.在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产
量时,应注意杂质问题。
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温
4CO +Fe3O4 3Fe +4CO2
高温
1.地球上的金属除了金、银等少数不活泼的金属以单质形式存在外,
其余的都是以化合物的形式存在。
课题3 金属资源的利用和保护
新知总结
4. 铁生锈的主要条件是与空气和水(或水蒸气)直接接触,如果隔绝空气和水,就能在一定程度上防止钢铁生锈。在钢铁表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金如不锈钢等,都能防止钢铁生锈。
5. 保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理有效开采矿物,以及寻找金属的代用品等。
课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
1. 下列防锈措施合理的是 ( B )
A.经常用水冲洗自行车链条 B.在铁制暖气片上刷“银粉”
C.用“钢丝球”打磨铝锅表面 D.用过的菜刀及时用盐水清洗
2. 在金属表面覆盖保护膜是普遍采用的金属防锈措施之一。下列自行车的
防锈措施中,不属于覆盖保护膜的是 ( A )21教育网
A.擦拭保持洁净与干燥 B.链条上油
C.轮圈镀铬 D.车架喷漆


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
3. 金属元素在自然界分布不均匀,如非洲多金矿,澳大利亚多铁矿,中国富
产钨。从整个地壳中元素含量多少分析,最丰富的金属元素是 ( A )
A.铝 B.硅 C.铁 D.钙
4. 能解释“古代铁制品保存至今的很少”的理由是( D )
A. 铁元素在地壳里的含量少
B. 冶炼铁的原料少,且冶炼困难
C. 铁易置换出其他金属
D. 铁易生锈,且铁锈对铁制品无保护作用


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
5. 将垃圾分类回收利用,既节约资源,又防止污染,符合可持续发展的要求。
例如:破铁锅、坏车架、废弃易拉罐、旧电线和铝材下脚料等可归为一类
回收,它们属于 ( A )
A. 金属材料 B. 氧化物 C. 单质 D. 非金属
6. 下列关于回收铝饮料罐说法不正确的是 ( D )
A. 回收铝饮料罐可以节约金属资源
B. 回收铝饮料罐可以节约能源
C. 回收铝饮料罐可以减少对环境的污染
D. 回收一个铝饮料罐比制造一个铝饮料罐要贵


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
7. 下列于金属资源的说法中,不正确的是 ( B )
A.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
B.自然界中的金属资源是取之不尽的
C.防治金属锈蚀﹑回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D.合理开发矿物﹑寻找金属代用品是保护金属资源的有效途径
8. 某些食品包装袋内有一小包黑色粉末,用来吸收氧气和水分,以防止食品
腐败,常称“双吸剂”。下列物质属于“双吸剂”的是 ( A )
A.铁粉 B.炭粉 C.氧化铜 D.生石灰


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
9. 铁在潮湿的空气里会发生锈蚀,证明氧气一定参加了反应必须要做的实
验是 ( A )

A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③

课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
10. 下列设计中不符合实验设计意图的是 ( B )
A. 验证CO具有还原性
B. 验证生成物CO2的密度比空气大
C. 验证CO和Fe2O3的反应需要加热
D. 防止有毒的CO气体对空气的污染

课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
11. 关于金属材料的锈蚀说法不一,下列说法中,没有科学道理的是( D )
A. 金属经常接触水和空气锈蚀加快
B. 改变金属的内部结构能抵御金属锈蚀
C. 金属表面刷油漆可以抵御金属锈蚀
D. 不断擦去铝表面的锈能抵御铝的继续锈蚀
12. 人类的生活和生产都离不开金属。下面对金属的利用不是由金属活动性
决定的是( D )
A. 用铁回收含银废液中的银 B. 用锌与稀硫酸反应制取氢气
C. 古代金银制品能保存至今 D. 用铝合金制作门窗框架


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
13. 铝、铁、铜是我们生活中使用比较广泛的金属。
(1)以上用品中,主要利用金属导电性的是_______(填序号)。
(2)铝制品表面的污渍不宜用钢丝球擦洗,以免破坏表面的_____________。
A
氧化膜


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
13. 铝、铁、铜是我们生活中使用比较广泛的金属。
(3) 切过蔬菜的菜刀,搁置在砧板上一段时间后生锈了。铁在空气中锈蚀,
实际上是铁跟 等物质发生化学反应的结果。
(4) 锈蚀钢铁回收重新冶炼是保护金属资源的一条有效途径。写出用一氧化碳
在高温条件下还原锈蚀钢铁的化学方程式_______________________________。
空气中的水蒸气和氧气
3CO +Fe2O3 2Fe +3CO2
高温


课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
14. 两同学为探究铁生锈的条件,一个将一根干燥的铁丝弯成图一所示的形
状,并将其两端分别插入盛有水的烧杯甲中和盛有植物油的烧杯乙中,
放置一星期后,观察铁丝A、B、C三处表面发生的变化,你认为何处铁
锈最明显?为什么? 。
A处 因为此处既接触空气又接触水

课题3 金属资源的利用和保护
课堂练习
另一同学采用图二装置,放置三个星期后,他能观察到的除了铁丝表面变
化外,还有的现象是 。由此现象你得到了哪
些结论? 。
导管中液面上升一定高度
铁生锈要具备两个条件:与水接触,与氧气接触


课题3 金属资源的利用和保护
作业布置
课题3 金属资源的利用和保护
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