2014金属资源利用和保护2.

课题3金属资源的利用和保护第八单元金属和金属材料马街一中李华人类生活离不开金属衣一配饰配件食一厨房用品住一建筑材料行一现代化的交通工具金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属4.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。学习目标：2.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。重点：图8-15自然界以单质形式存在的金P14图8-16自然界以单质形式存在的银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)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（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）0.00000051.以单质的形式：金，银等金属资源存在的方式：2.以化合物的形式存在：铁，铝等大多数矿石:工业上用来提炼金属的矿物(混合物)。常见矿石赤铁矿[Fe2O3]磁铁矿（Fe3O4）磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）黄铁矿（主要成分FeS2）菱铁矿（主要成分FeCO3）想一想：⑴假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？⑵除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%72.4%48.3%46.7%赤铁矿（主要成分是Fe2O3）菱铁矿（主要成分是FeCO3）图8-17常见的金属矿石硫铁矿(主要成分是FeS2)磁铁矿（主要成分是Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）磁铁矿（主要成分：Fe3O4)菱铁矿（主要成分是FeCO3）黄铁矿：主要成分FeS2图8-17常见的金属矿石辉铜矿（主要成分是Cu2S）黄铜矿（主要成分是CuFeS2）铝土矿主要成分是Al2O3辉铜矿（主要成分是Cu2S）铝土矿（主要成分是Al2O3）孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）铁矿石铁矿石如何变成金属？？？铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二图8-19我国古代炼铁图图8-20上海宝山钢铁公司炼铁高炉图8-19为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）黄铁矿（主要成分FeS2）菱铁矿（主要成分FeCO3）想一想：⑴假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？⑵除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%72.4%48.3%46.7%一、铁的冶炼Fe2O3+CO===Fe+CO2高温323实验室模拟冶炼的实验装置和步骤：通点熄停实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置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、待硬质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注意事项：①实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；②实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。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。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止一氧化碳污染空气。实验结束时，先熄灯，后停止通CO，是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。1、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？先通CO,后点燃酒精灯。原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。想一想实验中什么时候通CO，什么时候停止通CO？实验过程中有些什么现象？试验中有两个酒精灯，哪个先点燃，哪个先熄灭？实验中对于环境保护采取的措施？先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。实验结束后，先熄灯后停气的原因是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。通点熄停的原因：（1）现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰1、实验室：一氧化碳还原氧化铁---在封闭的硬质玻璃管中进行，防止CO污染空气P16（2）相关的化学方程式：Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O2CO+O2===2CO2高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气点燃现象分析反应式尾气处理红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,点燃尾气有蓝色火焰一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳1.实验室用一氧化碳还原氧化铁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】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)⑴实验过程中能观察到什么现象？⑵酒精灯、澄清石灰水的作用分别是什么？铁演示1、实验室：一氧化碳还原氧化铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温2.工业炼铁：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。（1）原料：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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石焦炭、空气（3）设备：高炉化学方程式：70%48.27%46.67%72.41%含铁量2、工业炼铁：(4)产品：生铁(C%=2%~4.3%)CO2+C=2CO高温3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2高温C+O2==CO2高温CaO+SiO2==CaSiO3高温CaCO3==CaO+CO2高温提供热量提供还原剂造渣，除去二氧化硅炼出来的是生铁还是钢？炼铁原料设备原理焦炭石灰石铁矿石高炉工业炼铁CO2+C===2CO高温C+O2===CO2点燃Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温⑵设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温CO2＋C2CO高温C+O2CO2点燃铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：C+O2===CO2点燃CO2+C===2CO高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：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。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来工业上工业上•炼铁时各物质的作用：•石灰石：把杂质转化为炉渣•焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。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。3、含杂质的物质的化学方程式的计算：P17m(纯)=m(不纯)×纯度m(不纯)=m(纯)÷纯度例：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁为96%的生铁多少t？解：设理论上可以炼出含铁为96%的生铁质量为x1602×561000t×80％X×96%1601000tX80%2×56X×96%X=583t答：可以炼出纯铁560t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温可以炼出生铁铁583t。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？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温解：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。160112800tX160800t=112XX＝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。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温160112800tX×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.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2160112X·85%3000t×(1-5%)高温160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴该3000t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、某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：⑴该3000t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）练习：练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？P21第5、6题下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu约6000年前约200年前约600年前约2500年前⑴选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原是。①铝的密度小②铝很活泼③地壳中铝的含量高④铝的表面易生成致密的保护膜②①④⑵钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式；能证明产物中有铁粉的方法是：。用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)3CO+Fe2O32Fe+3CO2====高温⑶在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法是。此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：。用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃导管一端用水润湿后旋转插入为什么要保护金属资源？二、金属资源保护保护金属资源的原因：⑴每年大量开采(数以亿吨计)⑵每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%~40%)P17二、金属资源保护一方面，我们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，据有关资料报导，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%。这是多么惊人的数字呀！防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。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%。铁生锈和防锈金属资源保护1.金属的腐蚀和防护人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！如何防锈？钢铁生锈的危害铁为什么会生锈？？？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。ⅠⅡⅢ铁钉锈蚀条件的探究123铁钉一半在蒸馏水里另一半在空气中铁钉浸没在蒸馏水中上面用植物