金屬資源的利用和保護

課題3 金屬資源的利用和保護,金屬活動性順序表：,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金屬活動性由強逐漸減弱,金屬元素在自然界中的存在形式,自然界除少數很不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,一.金屬的存在：,自然界以單質形式存在的金,自然界以單質形式存在的銀,金屬元素在自然界中的存在形式,其余都以化合物形式存在于地殼和海洋中。,礦石:工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物。,赤鐵礦Fe2O3,磁鐵礦（Fe3O4）,黃鐵礦: FeS2,菱鐵礦: FeCO3,鋁土礦: Al2O3,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤銅礦 Cu2O,黃銅礦 CuFeS2,輝銅礦 Cu2S,銅 礦 石,金屬元素在地殼中的含量,資料,礦石如何變成金屬？,一、鐵的冶煉,1、原料：,焦炭、石灰石、鐵礦石,黃鐵礦 FeS2,赤鐵礦 Fe2O3,菱鐵礦 FeCO3,磁鐵礦 Fe3O4,2、原理：,在高溫的條件下，利用一氧化碳與氧化鐵（鐵礦石）反應，把鐵從氧化鐵（鐵礦石）中還原出來。,實驗：一氧化碳還原氧化鐵Fe2O3,現象： 紅色粉末變成黑色，,澄清的石灰水變渾濁。,用酒精燈點燃尾氣的作用是,防止CO污染空氣,實驗結束時，先熄燈后停CO，是為了防止溫度降低后外面的空氣進入玻璃管使鐵重新被氧化；還防止試管中的石灰水倒吸入熱的玻璃管，使之炸裂。,操作中應注意些什么？,1、先通CO還是先點燃酒精燈？為什么？,2、先熄滅酒精燈還是先停止通CO？為什么？,先通后點的原因是為了防止加熱一氧化碳和空氣的混合氣而發(fā)生爆炸。,1、原料：,黃鐵礦 FeS2,赤鐵礦 Fe2O3,菱鐵礦 FeCO3,磁鐵礦 Fe3O4,2、原理：,在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來,石灰石、鐵礦石 焦炭、空氣,3、設備：高爐,化學方程式：,鐵的冶煉,（工業(yè)上）,鐵礦石,焦炭,熱空氣,爐渣出口,生鐵出口,石灰石,高爐煉鐵圖：,高爐是個豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。,高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來,工業(yè)上,工業(yè)上,煉鐵時各物質的作用： 石灰石：把雜質轉化為爐渣 焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應更徹底。,煉鋼,提供熱量,提供還原劑,造渣，除去二氧化硅,例：用1000 t含氧化鐵80的赤鐵礦 石，理論上可以煉出純鐵多少 t ?,解：設理論上可以煉出的純鐵質量為x,X= 560t,答：可以煉出純鐵560t。,3CO + Fe2O3 2 Fe +3CO2,如果煉出含鐵為96%的生鐵多少t？,生鐵的質量560t 96%=583t,可以煉出生鐵鐵583t。,純物質的質量= 不純物質的質量物質的質量分數,不純物質的質量=純物質的質量物質的質量分數,注意： 帶入化學方程式計算的數據應是 純凈物的質量,練習：要煉出含雜質3%的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵90%的磁鐵礦石的質量是多少？,二、金屬資源保護,資料一：據有關資料報道，現在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20% 40%。,資料二：礦物的儲量有限，而且不能再生?？晒╅_采的年限如圖所示。,鐵為什么會生銹？,取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入3支試管中進行下面的實驗,步驟一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘的一半浸沒在水中 步驟二、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水、植物油 步驟三、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣） 再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞,鐵釘浸沒一半在水中鐵在空氣、水的界面處生銹 鐵釘完全浸沒在水中，上面還加植物油 鐵未生銹 鐵釘放在干燥的空氣中，加干燥劑等 鐵未生銹,全浸在水中,一半在水中,干燥空氣中,鐵生銹條件的探究,生銹,不生銹,不生銹,鐵既與水接觸，又與氧氣接觸,鐵只與水接觸,鐵只與氧氣接觸,在水、氧氣同時存在的環(huán)境中鐵能生銹。（緩慢氧化，放熱）,在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質相互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化，使鐵轉化為鐵的化合物的過程。 因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！,鐵銹成分復雜，主要是Fe2O3XH2O它是一種疏松多孔的物質 Fe2O3,鐵銹這種多孔性的物質，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。,鐵銹-混合物 (主要成分氧化鐵),結構疏松多孔,氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質比較,疏松多孔,完全銹蝕,致密結實,使鋁“自我保護”,鐵,鐵銹,與空氣（氧氣）接觸,與水接觸,討論,通過對鐵制品銹蝕條件的探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建議？,1、保持鐵制品表面干燥和潔凈 2、在鐵制品表面涂一層保護膜如：刷油漆、涂油、鍍上一層耐磨、耐腐蝕的金屬鉻、高溫灼燒金屬，進行“烤藍”處理等 3、制成合金鋼，如不銹鋼,自行車的構件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？,刷油漆,涂油,鍍鉻,2、金屬資源保護,保護金屬資源的主要途徑：,1、防止金屬的腐蝕,2、金屬的回收和利用,3、有計劃合理地開采礦物,4、尋找金屬代用品,學生練習：根據銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？,與氧氣、水、二氧化碳接觸,5、物盡其用,小結,鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。 破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。 防止鐵生銹的方法為： 1、保持鐵制品表面干燥和潔凈 2、在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、 “烤藍” 等 3、制成合金鋼,保護金屬資源的有效途徑是： 防止金屬腐蝕 回收利用廢舊金屬 合理有效的開采礦物 尋找金屬的代用品 物盡其用,我會做,1、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？ （1）在干燥的空氣中 （2）在潮濕的空氣中 （3）部分浸入食鹽水中 （4）浸沒有植物油中 2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（ ） A、自行車臟了用清水沖洗 B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道 C、在鐵制籃球架上刷一層油漆 D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干,(3)、(4),C、D,我會做,3、隨著人們生活質量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是 ( ) A 回收利用電池外殼的金屬材料 B 防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對土壤和水源的污染 C 減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕 D 回收利用電池中的石墨電極,C,我會做,4、（1）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙 廢電池 廢棄橡膠、塑料制品 易拉罐飲料瓶 廢棄電線 破舊鐵鍋、鋁壺 變質剩飯菜 瓜皮果殼 廢棄玻璃物品等，其中可回收利 用的有?；厥绽门c保護金 屬資源的相關聯的是。 （2）請你聯系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議: ； ,防止金屬腐蝕,尋找金屬的代用品,課 題 3 金屬資源的利用和保護,居 巢 黃 麓 謝 玉 榮,1、為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是C和D，導管接口的連接順序a 。 C裝置中NaOH的作用是 。 2、實驗開始時，應 (填“先加熱再通CO”或“先通CO再加熱”)，目的是 。 3、實驗進行一段時間后，玻璃管A中出現的現象為 ，反應方程式為 。 4、除CO外，還有哪些物質可以還原Fe2O3 (請寫一物質的化學式)。,某化學興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應來探究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請回答有關問題：,d b e,除去殘余的二氧化碳,先通一氧化碳再加熱,趕盡玻璃管內的空氣，防止加熱爆炸,C或H2,固體由紅棕色變成黑色,課 題 3 金屬資源的利用和保護,居 巢 黃 麓 謝 玉 榮,2、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中 （2）在潮濕的空氣中 （3）部分浸入食鹽水中 （4）浸沒在植物油中,3、如圖所示實驗，裝置中出現的現象是（ ） A、鐵絲不變化 B、鐵絲逐漸消失 C、試管中的液面不變化D、試管中的液面上升,D,課 題 3 金屬資源的利用和保護,安 徽 巢 湖 謝 玉 榮,4、下列關于金屬資源的說法，不正確的是（ ） A、自然界中除少數不活潑的金屬如金、銀等以單質形式存在外，其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金屬資源是取之不盡的 C、防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬可以保護金屬資源和環(huán)境 D、合理開發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護金屬資源的有效途徑,B,5、手機、筆記本電腦等電子產品中使用的鋰電池，具有體積小、充電時間短、放電時間長等優(yōu)點，放電時的工作原理是鋰（Li）跟二氧化錳作用生成LiMnO2。 1）在LiMnO2里，鋰元素顯1價，則錳元素的化合價為 ；2）寫出鋰電池放電時的化學方程式 ；（3）鋰電池充電時，是將電能轉化為 能。,3,Li+MnO2=LiMnO2,化學,課 題 3 金屬資源的利用和保護,居 巢 黃 麓 謝 玉 榮,6、圖表資料可以為我們提供很多信息，下列從圖表中獲取的