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九年级化学下册 第8单元 课题3 金属资源的利用和保护课件 新人教版

发布时间:2014-01-27 11:51:06  

金属活动性顺序表:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金属活动性由强逐渐减弱

金属元素在自然界中的存在形式

金属元素在自然界中的存在形式
一.金属的存在:

自然界除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形 式存在外,其余都以化合物形式存在于地壳和海洋中。

自然界以单质形式存在的金

自然界以单质形式存在的银

赤 铁 矿 主 要 成 分 是 Fe2O3

黄 铁 矿 主 要 成 分 是
FeS2

菱铁矿

主要成分是FeCO3

铝 土 矿 主 要 成 分 是
Al2O3

黄铜矿

主要成分是CuFeS2

辉铜矿

主要成分是Cu2S

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)
钙(Ca) 钠(Na) 钾(K )

4.75
3.45 2.74 2.47

锌(Zn)
铜(Cu) 银(Ag) 金(Au)

0.008
0.007 0.00001 0.0000005

矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物。

赤铁矿[Fe2O3]

磁铁矿(Fe3O4)

黄铁矿: FeS2

菱铁矿: FeCO3

铝土矿: Al2O3

黄铜矿 CuFeS2

辉铜矿 Cu2S

铜 矿 石

赤铜矿 Cu2O

孔雀石 Cu2(OH)2CO3

矿石如何变成金属???
铁矿石 铁

一、铁的冶炼
1、原料: 焦炭、石灰石、铁矿石 2、原理:
赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 Fe3O4 菱铁矿 FeCO3 黄铁矿 FeS2

含铁量
70% 48.27% 72.41%

46.67%

在高温的条件下,利用一氧化碳与氧化铁(铁矿 石)反应,把铁从氧化铁(铁矿石)中还原出来。

Fe2O3+3CO

高温

2Fe+3CO2

实验:一氧化碳还原氧化铁[Fe2O3]

用酒精灯点燃尾气的作用是 防止CO污染空气 2CO + O2 点燃 2CO2 现象: 红色粉末变成黑色, 澄清的石灰水变浑浊。 Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓+ H2O

1、先通CO还是先点燃酒精灯?为什么?
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。

2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO?为什么? 实验结束时,先熄灯后停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。

铁的冶炼
1、原料:

(工业上)

含铁量
70% 48.27% 72.41%

石灰石、铁矿石 焦炭、空气 2、原理:

赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 磁铁矿 Fe3O4 黄铁矿 FeS2

46.67%

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 化学方程式: Fe2O3+3CO 3、设备:高炉
高温 2Fe+3CO
2

高炉炼铁图:

焦炭

铁矿石

石灰石

热空气 生铁 出口

炉 渣 出 口

工业上 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 ? 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。

3CO+Fe2O3 ===2Fe+3CO2
高温 C+O2==CO2 高温

高温

提供热量

CO2 + C = 2CO 提供还原剂
高温

CaCO3==CaO+CO2 CaO+SiO2==CaSiO3
高温

造渣,除去 二氧化硅

例:用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿 石,理论上可以炼出纯铁多少 t ?
如果炼出含铁为96%的生铁多少t?
解:设理论上可以炼出的纯铁质量为x
3CO + Fe2O3

高温

2 Fe

+3CO2

160
1000t×80% 160 2×56 X= 560t

2×56
X 1000tX80% X

生铁的质量560t÷ 96%=583t
答:可以炼出纯铁560t可以炼出生铁铁 。 583t。

注意:

带入化学方程式计算的数据应是
纯净物的质量
纯物质的质量= 不纯物质的质量×物质的质量分数

不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数

二、金属资源保护
资料一: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%。 资料二:矿物的储量有 限,而且不能再生。可 供开采的年限如图所示。

铁为什么会生锈???

取3枚洁净无锈的铁钉,分别放 入3支试管中进行下面的实验

步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水,使铁钉的一半浸没在水 中 步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水、植物油 步骤三、在试管3中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙) 再放一团干棉球,把铁钉放在干棉球上,塞紧橡皮塞

一半在水中

全浸在水中

干燥空气中

铁钉浸没一半在水中铁在空气、水的界面处生锈 铁钉完全浸没在水中,上面还加植物油 铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中,加干燥剂等 铁未生锈

铁生锈条件的探究
现象 试管Ⅰ 生锈 分析 结论 铁既与水接触, 又与氧气接触 在水、 氧气同 时存在 的环境 铁只与水接触 中铁能 生锈。 铁只与氧气接触
(缓慢氧 化,放热)

试管Ⅱ

不生锈

试管Ⅲ

不生锈

在空气中锈蚀,实际上是铁跟氧气、水等物质相 互作用,发生一系列复杂的化学变化,使铁转化 为铁的化合物的过程。 因此,铁与空气接触,又有水分时,最易生锈! 铁锈成分复杂,主要是Fe2O3·XH2O它是一种 疏松多孔的物质 Fe2O3

铁锈这种多孔性的物质,能让水分和
空气穿过它的空隙,不断向里层渗透,继续 跟铁反应,直至铁被完全锈蚀。

铁锈------混合物 (主要成分 氧化铁)
结构疏松多孔不 能隔绝氧和水所 以会继续氧化

与空气(氧气)接触

与水接触

氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较
铁锈 氧化铝

(Fe2O3)

(Al2O3)
致密结实 使铝“自我保 护”

结构特点

若不除去结果

疏松多孔 完全锈蚀

讨论
通过对铁制品锈蚀条件的探究,你 对防止铁制品锈蚀有什么建议?
1、保持铁制品表面干燥和洁净 2、在铁制品表面涂一层保护膜如:刷 油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的 金属铬、高温灼烧金属,进行“烤蓝” 处理等 3、制成合金钢,如不锈钢

自行车的构件如支架、链条、钢圈等, 分别采取了什么防锈措施?
镀铬 刷油漆

涂油

2、金属资源保护
保护金属资源的主要途径:
1、防止金属的腐蚀 2、金属的回收和利用 3、有计划合理地开采矿物 4、寻找金属代用品 5、物尽其用 学生练习:根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生 锈的条件又是什么?

与氧气、水、二氧化碳接触

小结 ? 铁生锈的主要条件是与 ?保护金属资源的有 空气和水(或水蒸气)
? ?
直接接触。 破坏铁生锈的条件就能 防止铁生锈。 防止铁生锈的方法为: 1、保持铁制品表面干燥 和洁净 2、在铁制品表面刷油漆、 涂油、镀铬、 “烤蓝” 等 3、制成合金钢

效途径是: 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 物尽其用

我会做
1、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)、(4)

(3)部分浸入食盐水中
(4)浸没有植物油中 2、下列做法能防止铁制品生锈的是( A、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆 D、切完咸菜后,尽快将菜刀洗净擦干 C、D )

我会做
3、随着人们生活质量的提高,各种电池使用量大幅 度增加,废电池进行集中处理的问题被提到议事日 C 程上来。其首要原因是 ( ) A 回收利用电池外壳的金属材料 B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的 污染 C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀 D 回收利用电池中的石墨电极

我会做
4、(1)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 ①②③④⑤⑥⑨ 用的有________。回收利用与保护金 ②④⑤⑥ 属资源的相关联的是______。
(2)请你联系实际再提出两条节约金属资源的建 议: 防止金属腐蚀 ___________________;
寻找金属的代用品 ___________________

练习:
1.某化学兴趣小组用一氧 化碳与氧化铁的反应来探 究炼铁的原理,装置如下 图所示。请回答有关问题:

1)为避免一氧化碳污染空气,并回收利用一氧化碳,方框 中连接

的是C和D,导管接口的连接顺序a→ → d → b 。 e C装置中NaOH的作用是 除去残余的二氧化碳 。 2)实验开始时,应 先通一氧化碳再加热 (填“先加热再通 CO”或“先通CO再加热” ),目的是 。 赶尽玻璃管内的空气,防止加热爆炸 3)实验进行一段时间后,玻璃管A中出现的现象 固体由红棕色变成黑色 为 ,反应方程式为 。 4)除CO外,还有哪些物质可以还原Fe2O3 C或H2 (请写一 Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2 物质的化学式)。

2、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)部分浸入食盐水中 (4)浸没在植物油中
3、如图所示实验,装置 中出现的现象是( D ) A、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化 D、试管中的液面上升

4、下列关于金属资源的说法,不正确的是( B ) A、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式 存在外,其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金属资源是取之不尽的 C、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源 和环境 D、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的 有效途径 5、手机、笔记本电脑等电子产品中使用的锂电池,具有 体积小、充电时间短、放电时间长等优点,放电时的工作 原理是锂(Li)跟二氧化锰作用生成LiMnO2。 1)在LiMnO2里,锂元素显+1价,则锰元素的化合价 Li+MnO2=LiMnO 为+3 ;2)写出锂电池放电时的化学方程式 ; 2 (3)锂电池充电时,是将电能转化为 化学 能。

6、图表资料可以为我们提供很多信息,下列从图表中 获取的信息及应用不正确的是( B ) A、根据金属活动性顺序表,判断金属是否容易被盐酸 腐蚀 B、根据金属的熔点数据表,判断金属的导电性强弱 C、根据溶解度曲线图,选择从溶液中获得晶体的方法 D、根据元素周期表,查找元素的原子序数、元素符号、 相对原子质量 C ) 7、下列有关对自行车的做法不合理的是( A、车架表面喷涂油漆 B、钢圈表面镀防护金属 C、露天放置,日晒雨淋 D、链条表面涂机油

8、菜刀在下述情况下,发生锈斑的严重程度顺序 是( C ) 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

9、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( D ) 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 10、在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是 (C ) 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

11、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。


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