资源简介

(共12张PPT)
第二课时
课题3 金属资源的利用和保护
铜生锈——“铜绿”
铁生锈——“铁红”
桥梁生锈，易坍塌
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。
①在试管中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中。
实验探究——铁钉锈蚀条件
②在试管中注满迅速冷却的沸水，上面覆盖一层植物油，塞紧橡皮塞。
③在试管中放一团干棉球和干燥剂，再塞紧橡皮塞。
隔绝氧气
蒸馏水：防止水中溶有的O2干扰实验
与水、空气接触
与水接触
与空气接触
铁钉生锈
铁钉无明显现象
铁钉无明显现象
①②比较说明：
铁钉生锈与氧气有关
①③比较说明：
铁钉生锈与水有关
结论：铁与__________同时接触
水、氧气
铁锈的主要成分是氧化铁(Fe2O3 · xH2O)
因为铁锈疏松多孔、易吸水，不能阻碍里层的铁与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
及时清理铁锈
根据铁锈蚀的原理，你能想到防止铁生锈的原理吗？
防止铁生锈的原理，即阻止铁与氧气、水同时接触。破坏铁生锈的两个条件之一即可。
链条涂油
车架刷油漆
钢圈镀铬
铁制品防锈的方法
3、改变金属的内部结构，制成合金，如不锈钢。
1、在铁制品表面形成保护层
①刷油漆、涂油；
②电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）
2、保持铁制品表面干燥和洁净
金属锈蚀的利与弊
利
利用铁粉缓慢氧化放热，制成暖宝宝
利用铁生锈吸收O2和H2O制成铁粉双吸剂
弊
铁生锈造成钢铁浪费
(1)有效地防止金属锈蚀
保护金属资源的有效途径
(4)积极寻找金属的代用品。
(2)回收和利用废旧金属。
(3)有计划、合理地开采矿物。(共26张PPT)
课题3 金属资源的利用和保护
第一课时
著名的法国皇帝拿破仑三世，是一位非常喜欢“炫富”的人。他喜欢大摆宴席，招待从各处请来的客人，并且每一次宴会上用的餐具都是由金、银打造的，但唯独他自己的碗是由铝打造的。法国的皇帝，如此显赫的身份为何要用一只色泽暗淡的铝碗，而不用色泽光鲜的金碗呢？
当时的人们没有普遍掌握冶炼铝的技术
Cu、Fe和Al被人类大规模开发、利用的大致年限。
思考：
①为什么铜的开发使用比铁和铝早数千年？
②钠、镁等金属为什么在自然界中不能以单质形式存在，而是以化合物形式存在于各种矿物之中？
Cu相对不活泼，易被提炼
Na、Mg很活泼，常温下就易与空气中的分成发生化学反应
金属在自然界中的存在形式
单质：少数很不活泼的金属（Au、Ag）以单质形式存在。
单质形式存在的金
单质形式存在的银
化合物：化学性质较活泼的金属，如铁Fe、锌Zn、钠Na和钙Ca等以化合物的形式存在。
赤铁矿（Fe2O3）
磁铁矿（Fe3O4）
黄铜矿（CuFeS2）
二硫化铁铜
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（Al） 7.73 镁（Mg） 2.00
铁（Fe） 4.75 锌（Zn） 0.008
钙（Ca） 3.45 铜（Cu） 0.007
钠（Na） 2.74 银（Ag） 0.00001
钾（K ） 2.47 金（Au） 0.0000005
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，用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的是铁。
铁的冶炼
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
炼铁的原理：CO还原Fe2O3
实验原理：
尾气处理
防止CO污染空气
现象：红色粉末变黑
现象：澄清石灰水变浑浊
3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2
高温
红色
铁粉：黑色
实验步骤：
①检查装置气密性，装入药品，固定装置；
②向玻璃管内通入CO气体；
③点燃酒精喷灯，加热氧化铁；
④停止加热，撤酒精喷灯；
⑤通CO气体直至玻璃管冷却到室温。
实验现象：
红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊。
注意事项：
1、先通CO的目的？
排出装置内的空气，防止加热时CO和空气混合，发生爆炸。
2、先熄灭酒精喷灯，直到装置冷却至室温后再停止通CO的原因？
防止被还原出的铁单质在较高的温度下重新被氧化
工业上铁的冶炼
把金属矿物变成金属单质的过程
思考：
假如你是炼铁厂的老板，你会选择那种铁矿石来炼铁？
金属含量高
冶炼过程中对环境污染小
冶炼途径尽可能简便
磁铁矿
（主要成分是Fe3O4 ）
菱铁矿
（主要成分是FeCO3 ）
黄铁矿
（主要成分是FeS2）
70%
72.4%
48.3%
46.7%
赤铁矿
（主要成分是Fe2O3 ）
易产生SO2等有毒有害气体
化合物
单质
Fe2O3
Fe3O4
Fe
还原剂
失去氧元素（还原反应）
常见的还原剂
H2
C
CO
原料：
原理：
在高温下，利用_______与_____反应生成的______把铁从铁矿石中还原出来。
焦炭
O2
CO
工业上铁的冶炼
石灰石、铁矿石、焦炭、空气
1.提供热量
2.生成CO
焦炭作用
C + O2 CO2
C + CO2 2CO
把杂质转化为炉渣
石灰石作用：
高炉
炼铁的设备：
⑴ C + O2 === 2CO2
点燃
高温
⑵ C + CO2 === 2CO
⑶ Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
高温
炉内主要反应
⑶ Fe3O4 + 4CO === 3Fe + 4CO2
高温
注意：
工业炼铁得到的产品是生铁
含杂质的化学反应计算
纯净物的质量分数=
（纯度）
纯净物质量
混合物质量
×100%
1、100t赤铁矿石中含80%的Fe2O3，为 吨的Fe2O3。
80
2、200t含杂质3%的生铁中含有 吨的铁。
194
3、 g生铁（含Fe的纯度为96.1%）中才含有96.1g的铁。
100
4、2000t含三氧化二铁80%的赤铁矿石，理论上（即最多）能冶炼出纯铁多少吨？
解：设冶炼出纯铁的质量为x。
2000t赤铁矿石中含氧化铁的质量:2000t×80%=1600t
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
2×56
1600t x
160
2×56
1600t
x
=
x=1120t
答：理论上可炼出纯铁1120t。
注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量，即必须把含杂质的物质换算成纯净物。
例：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁多少吨？
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：
1000t×80%=800t。设可冶炼出纯铁的质量为x。
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
2×56
800t x
160
2×56
800t
x
=
x=560t
折合为含铁96%的生铁质量为 560t÷96%=583t
答：理论上可炼出含铁96%的生铁583吨
解:Fe的质量为1000 t×96%=960 t。
设铁矿石的质量为x,则氧化铁的质量为70%x。
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
练习：某炼铁厂每天生产1000 t含Fe 96%的生铁,理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨
答:需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石1959吨。
160　　　　　 112
70%x　　　　　960 t
160
112
70%x
960t
=
x=1959t
铵根离子:
实验室用锌和稀硫酸制氢气方程式：
2个氮分子:
3个氧离子:
NH4+
2N2
3O2-
标出碳酸钠中碳元素化合价:
Na2CO3
+4
氯酸钾制氧气方程式：
2KClO3 2KCl + 3O2↑
MnO2
乙醇燃烧方程式：
C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
点燃
Zn+H2SO4 ＝ZnSO4+H2↑
工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。计算:(1)5000t含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是_________t .(2)上述铁矿石理论上可炼得含铁98%的生铁_________t.
则铁的质量为0.98x
工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。计算:(1)氧化铁的质量是_________t .(2)上述铁矿石理论上可炼得含铁98%的生铁_________t.
用290t含四氧化三铁质量分数为80%的磁铁矿，可以炼出含杂质4%的生铁多少吨？
高温
用290t含四氧化三铁质量分数为80%的磁铁矿，可以炼出含杂质4%的生铁多少吨？
解：设生铁质量为x，则生铁中含有铁的质量为(1-4%)x，即0.96x
四氧化三铁的质量为
290t×80%=232t
Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2
高温

展开更多......

收起↑