8．3金属资源的利用和保护课件（共39张ppt）

(共39张PPT)
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第八章 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
温故知新
常见金属的活动性顺序:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性顺序由强逐渐减弱
温故知新
3.在金属活动顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液中反应出来.
金属活动性顺序的应用:
1.在金属活动顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性
就越强.
2.在金属活动性顺序里,位于氢之前的金属能反应出
盐酸(稀硫酸)中的氢
新课引入
人类生活离不开金属
一、金属资源概况
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
金属的存在形式：
单质( 少数，如金和银)
化合物( 大多数，如各种铁矿石)
一、金属资源概况
图8－16 自然界以单质形式存在的金
图8－17 自然界以单质形式存在的银
一、金属资源概况
赤铁矿: Fe2O3
黄铁矿: FeS2
菱铁矿: FeCO3
一、金属资源概况
铝土矿: Al2O3
黄铜矿：CuFeS2
辉铜矿：Cu2S
二、铁的冶炼
图8-19 我国古代炼铁图
二、铁的冶炼
图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉
二、铁的冶炼
一、铁的冶炼
1、原料：
焦炭、石灰石、铁矿石
黄铁矿 FeS2
赤铁矿 Fe2O3
菱铁矿 FeCO3
磁铁矿 Fe3O4
2、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
二、铁的冶炼
一氧化碳还原氧化铁
（通点熄停）
二、铁的冶炼
红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊
一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳
①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气
【实验8-3】
现象
分析
反应式
尾气处理
二、铁的冶炼
实验步骤：
①.按下图组装仪器，并检查其气密性。
②把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。
　　③把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。
　 ④当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。
二、铁的冶炼
原料：铁矿石、焦炭、石灰石
反应的化学方程式：
CO是还原剂；
Fe2O3是氧化剂
⑴原理：
焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中
的铁还原出来。
3、工业炼铁：
二、铁的冶炼
设备：高炉
铁矿石、焦炭、石灰石
高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。
二、铁的冶炼
生铁的冶炼
将铁矿石（如赤铁矿石）、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高炉中，从高炉的下部通入氧气或富氧的热空气，在高炉内发生复杂的化学反应，最终使铁矿石转化为生铁。
（1）原理：在高温的条件下，利用焦炭与O2反应生成的一氧化碳，把铁从铁矿石中还原出来。
（2）主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石。
（3）所涉及的主要化学方程式如下：
三、含杂质物质的有关计算
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。
不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：
列比例时，一定要用纯量。
含杂质的物质的化学方程式的计算：
m(纯) = m(不纯 )×纯度
m(不纯) = m(纯) ÷ 纯度
例题
例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼含铁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800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。
160 112
800t X
X＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为560t÷ 96%＝583t　　(纯化杂)
答： 1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。
或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。
160 112
800t X×96%
160 :112＝800t :X×96% X＝583t　　
(杂化纯)
⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
解：⑴生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t.
X≈4790t
答：⑴该3000 t生铁中含纯铁2850t。
⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。
　1.【06自贡】某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：
　　⑴该3000 t生铁中含纯铁多少吨？
　　⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多
少吨？（计算结果保留整数）
112
练习
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
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属设备和材料相当于年产量的20% ~ 40%。
1 、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么呢？
2 、金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？
3、如何保护金属资源？
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
1.铁生锈的条件
铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。
【实验名称】：探究铁生锈的条件。
【实验步骤】：如图所示，将三根洁净的无锈铁钉分别放入三支试管中，在A试管中倒入蒸馏水至铁钉浸没1/2；在B试管中倒入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使蒸馏水浸没铁钉，并倒入适量的植物油以隔绝空气；在C试管中放入棉花和干燥剂，并塞上塞子，以隔绝水，约一周以后观察铁钉的变化。
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
A
B
C
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
【实验现象】：A试管中的铁钉锈蚀严重，浸在水下的部分的生锈程度比在空气中的部分生锈程度弱，在水面与空气的交界处，铁钉锈蚀最严重；B、C两支试管中的铁钉不发生锈蚀。
【实验分析】：A试管中的铁钉既与水接触又与空气接触，发生锈蚀；B试管中的铁钉只与水发生接触，不生锈；C试管中的铁钉只与空气接触，也不生锈。
【实验结论】：铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的结果，所以铁潮湿的空气中易生锈。
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
液面处铁锈较多
干燥剂
①干燥空气中
②部分浸没水中
③浸没水中
④部分浸没食盐水中
铁锈很多
不铁锈
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
2.防止铁制品生锈的方法
铁生锈的条件：一是必须与氧气接触；二是必须有水参加。只要改变其中一个条件，铁就不能生锈，因此防止铁生锈可以采用方法有：
（1）保持铁制品表面的洁净和干燥；
（2）在铁制品的表面涂上一层保护膜，以达到隔绝空气和水的目的，如 在铁制品的表面刷油漆、涂油等。
（3）可以在铁制品表面镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。
（4）可以通过化学反应使铁制品表面生成致密的氧化膜，如钢锯条上的烤蓝等。
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
3.除去铁锈的方法
（1）物理方法：用刀刮、用砂纸打磨。
（2）化学方法：酸洗。铁锈能与稀盐酸或稀硫酸反应，生成可溶性的物质，故可用稀酸除去铁锈，但酸不宜过量。反应的化学方程式如下：

现象：铁锈逐渐消失，溶液由无色逐渐变成黄色。
四、金属的腐蚀和防护及金属资源的保护
4.金属资源的保护
矿物储量有限，而且不能再生。废旧金属随意丢弃，不仅会浪费资源，还会污染环境，
保护金属资源有以下几种途径：
（1）防止金属的锈蚀：破坏金属锈蚀的条件。
（2）废旧金属的回收利用：优点是节约生产成本、节约金属资源、减少对环境的污染。
（3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益地乱采矿。
（4）寻找金属的代用品：新材料层出不穷，如现有的许多用途的管材都已用塑料品替代了。
课堂训练
1、菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（ ）
①切湿咸菜后放置 ②切酸菜后放置③切完菜后洗净擦干④切完菜后洗净擦干，再抹一点花生油 ⑤切完菜后用水冲洗
A ①②③④⑤ B ⑤④①②③
C ④③⑤①② D ②①⑤③④
C
课堂训练
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慢的是（ ）
A 在潮湿、疏松、透气的土壤中
B 在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中
C 在疏松、透气、干燥的土壤中
D 在干燥、致密、不透气的土壤中
D
课堂训练
3、在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（ ）
A 美观和杀菌消毒作用
B 增大厚度防止磨损
C 防止铁生锈且美观
D 增大硬度防止撞坏
C
课堂训练
4、请你解释以下两个事实：
（1）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？
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。
（2）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？
沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。
课堂训练
5、下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。

（1）写出图中标有序号的仪器名称① ，② 。
(2)实验过程中，先要进行的是______________ 。（填Ⅰ或Ⅱ）
Ⅰ．加热 Ⅱ．通一氧化碳
(3)A中反应的化学方程式是 。
B中反应的化学方程式是
，
B中观察到的现象是_______________ 。
(4)该装置的不足之处是

。
铁架台
试管
Ⅱ
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
①
②
课堂训练
6、某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：








请你认真分析数据，回答下列问题：
⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；
⑵计算样品中铁的质量分数；
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？
改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
课堂训练
　　解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g－ 25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
课堂训练
解：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。
　　设Fe的质量为X。
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
56　　　　　　　　 　2
X 0.3g
⑵计算样品中铁的质量分数；
答：样品中铁的质量分数为93.3%。
课堂训练
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？
解：⑶需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。
1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t×93.3%＝930t。
160 112
Y×80% 930t
160:112=Y×80%: 930t Y=1666.1t
答：生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。
本次课程结束，谢谢观赏