8.3 金属资源的利用和保护 课件——2021-2022学年人教版九年级下册（57张PPT）

(共57张PPT)
金属资源的利用和保护
人类生活离不开金属
人类生活离不开金属
在军事、航天等重要领域也有不可替代的作用。
金属元素在地壳中的含量
元素名称
质量分数 /﹪
元素名称
质量分数 /﹪
铝
铁
钙
钠
钾
7.73
4.75
3.45
2.74
2.47
镁
锌
铜
银
金
2.00
0.008
0.007
0.00001
0.0000005
常见的金属资源在自然界是怎样存在的呢？
金属在自然界中的存在形式
金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在。
自然界存在的单质金
自然界存在的单质银
铁矿石
其余大多数以化合物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。
磁铁矿
主要成分为
赤铁矿
主要成分为
菱铁矿
主要成分为
铜的矿石
孔雀石
主要成分是
黄铜矿
主要成分为
辉铜矿
主要成分为
铝矿石
铝土矿
主要成分为
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，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要的地位。
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，提取量最大的是铁。
金属的存在形式小结
1.游离态（以单质形式存在）如：金、银等少数不活泼的金属。
2.化合态（以化合物形式存在）
常见金属矿石及成分
矿石
赤铁矿
黄铁矿
磁铁矿
菱铁矿
主要成分
黄铜矿
辉铜矿
孔雀石
铝土矿
矿石
主要成分
我国古代炼铁图
上海宝山钢铁公司炼铁高炉
为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票
铁的冶炼原理是什么？
实验步骤：
1.检查装置气密性。
2.将适量的氧化铁装入玻璃管并固定装置。
3.点燃右边酒精灯。
4.通入一氧化碳气体。
5.点燃酒精喷灯给氧化铁加热。
6.待玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热。
7.待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯。
一氧化碳还原氧化铁实验
图中三处分别发生的反应是什么？
一氧化碳还原氧化铁实验
会有什么样的现象？
硬质试管中红色粉末变成黑色；
试管中澄清的石灰水变浑浊；
点燃尾气有蓝色火焰。
用酒精灯点燃尾气的作用是什么？
防止一氧化碳污染空气
一氧化碳还原氧化铁实验
注意事项：
实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热CO与空气混合物发生爆炸。
实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止石灰水倒吸造成试管炸裂。
一氧化碳还原氧化铁实验
工业炼铁
工业炼铁要复杂得多。
原料：石灰石、铁矿石、焦炭、空气
原理：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。
设备：高炉
石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
工业炼铁
主要过程：
1.焦炭燃烧提供热量
2.焦炭还原CO2
3.CO和铁的氧化物反应
工业炼铁
思考：高炉炼铁过程中的还原剂只要是一氧化碳，为什么不直接用焦炭？
焦炭是固体，与铁矿石接触不充分。
工业炼铁
思考：高炉炼铁得到的是纯铁吗？
高炉炼铁得到的不是纯铁，而是杂质含量较高的生铁。
在实际生产中，所用的原料或产物一般都含有杂质。在计算中应该考虑杂质问题
计算：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
工业炼铁
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
160
56×2
1000t×80%
96%x
答：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583t
一定要转换成纯净物
的质量
x=583 t
人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（ ）
A、炼铁的过程是把单质铁变成氧化铁
B、钢是很纯的铁
C、生铁是含少量碳的铁合金
D、被腐蚀的铁制品属于不可回收的垃圾
C
练习
铁是人类生活中重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得
A、Fe3O4 B、CO C、Fe D、CO2

A
练习
， 该反应中，发生还原反应的
铁，
物质是（ ）
做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质时可选用的方法是（ ）
A、用大量水边冲边洗
B、用试管刷左右、上下猛烈刷
C、用盐酸或稀硫酸清洗后再用水冲
D、用肥皂粉清洗后再用水冲洗
C
练习
冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨？
解：设需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x
232
3×56
90％x
2000t × (1-3%)
x=2976.7t
答：略。
练习
生锈的设备和铁制品
据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%—40%。
铁是怎么生锈的呢？
铁生锈条件的探究
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。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。
铁生锈条件的探究
A
B
C
铁钉一半放在蒸馏水中。
铁钉浸没蒸馏水中，上面滴几滴植物油。
放在干燥的试管中，瓶口放棉花和干燥剂，用橡胶塞密封。
铁生锈条件的探究
现象：
A
B
C
生锈
不生锈
不生锈
A
B
C
铁生锈条件的探究
现象
分析
结论
试管A
试管B
试管C
生锈
不生锈
不生锈
铁既与水接触
又与氧气接触
铁只与水接触
铁只与氧气接触
在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈
铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。红棕色固体。
思考
为什么沙漠地区的铁制品锈蚀缓慢？
沙漠比较干燥，空气中水蒸气含量少，所以生锈缓慢。
思考
为什么浸泡在海水中的铁制品锈蚀比较快？
直接浸泡在海水中的铁制品与水和空气能够充分接触。
除此以外，海水中还有盐。盐能够加速铁制品的锈蚀。
家里的生铁锅和菜刀，如果不及时清洗，很快就会生锈，就是因为有盐的存在。
加速生锈的情况：
离子化合物的存在(氯化钠)；
酸性污染物的存在(酸雨)；
高温等。
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？
铁锈是疏松的，不能起到保护作用。
思考
思考
铜绿的化学式为Cu2(OH)2CO3，试分析铜生锈的条件是什么？
与氧气、水和二氧化碳接触
思考
你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？
1.隔绝空气或氧气
2.隔绝水
金属可供开采年限
矿物的储量有限，而且不能再生。一些矿物可供开采的年限如图所示：
怎样保护金属资源？
防止金属的腐蚀
金属防腐蚀的方法：
1.改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢。
3.形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷镀铬、锌、锡形成致密的氧化物薄膜等。　
2.改善腐蚀环境，保持铁制品表面干燥和洁净等等。
搪瓷杯
镀铬水龙头
不锈钢刀具
自行车支架、链条、钢圈分别采用了什么防锈措施？
支架除了防锈还需要美观，一般用喷漆的方法。
链条最易磨损，常常涂上润滑油的方法来防锈。
钢圈要求美观耐磨，常镀上耐磨的金属铬。
讨论
金属的回收利用
据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金得到了回收利用。
废弃金属的回收有什么意义？
金属的回收利用
废弃金属的回收有什么意义？
1.可节约金属资源；
3.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；
2.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；
4.可减少金属对环境的污染。
保护金属资源的方法
1.防止金属的腐蚀；
3.金属的回收利用；
2.合理地开采矿物；
4.寻找金属的代用品。
回收金属
PVC塑料管
在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（ ）
A、在潮湿、致密的土壤中
B、在干燥、致密的土壤中
C、在潮湿、疏松的土壤中
D、在干燥、疏松的土壤中
C
练习

下列物品需采用防锈措施的是（ ）
A、铁制防盗网
B、不锈钢菜刀
C、铝合金窗
D、金戒指
A
练习
日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法不能起防锈作用的是（ ） （1）在铁制品表面镀锌
（2）在铁制品表面涂油脂
（3）保留铁件表面的铁锈作保护层
（4）在铁制品表面刷油漆
（5）自行车脏了用清水洗
（6）用废酸液冲洗铁制污水管道
（7）切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
A、 （2） （5） B、 （3） （5） （6）
C、 （1） （3） （7） D、 （2） （6） （7）
B
练习
下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利用的有__________________。回收利用与保护金属资源的相关联的是____________。
①②③④⑤⑥⑨
②④⑤⑥
练习
铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。
金属资源保护小结
防止铁生锈的方法为：
保持铁制品表面干燥和洁净；
在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝” 等；
制成合金钢。
保护金属资源的有效途径
防止金属腐蚀
回收利用废旧金属
合理有效的开采矿物
寻找金属的代用品
写出下列矿石主要成分的化学式。
1.赤铁矿：
2.磁铁矿：
3.菱铁矿：
4.铝土矿：
课本练习
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.部分进入食盐水中。
4.浸没在植物油中。
课本练习
回答下列问题。
为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？
被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才能用带油的布擦？
课本练习
我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤石(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式（提示：ZnCO3加热可分解为ZnO）。
课本练习
某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少？
课本练习
冶炼2000t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量是多少？
课本练习
对如何防止你家的刀、剪等钢铁制品和铁制农具等生锈，提出两种以上的方案，比较方案的优缺点，并在家里实施你的方案。
课本练习
除金、银等少数不活泼的金属以单质形式存在外，大多数是化合态（以化合物形式存在） 。
常见金属矿石及成分
矿石
赤铁矿
黄铁矿
磁铁矿
菱铁矿
主要成分
黄铜矿
辉铜矿
孔雀石
铝土矿
矿石
主要成分
金属的存在形式小结
原理：
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里还原出来。
铁的冶炼
铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。
金属资源保护小结
防止铁生锈的方法为：
保持铁制品表面干燥和洁净；
在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬等；
制成合金钢。
保护金属资源的有效途径
防止金属腐蚀
回收利用废旧金属
合理有效的开采矿物
寻找金属的代用品