資源簡介

(共52張PPT)
第八單元 金屬和金屬材料
課題3 金屬資源的利用和保護
第1課時 金屬礦物及鐵的冶煉
預習清單
1.地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除了______等有單質形式存在，其余金屬都以______的形式存在。
2.赤鐵礦的主要成分是______，磁鐵礦的主要成分是______。
金、銀
化合物
Fe2O3
Fe3O4
預習清單
3.煉鐵的主要原理是一氧化碳與氧化鐵反應，其化學方程式為______________________________ 。
4.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程。把________________
_______一起加入高爐，在高溫下，利用爐內反應生成的__________把鐵從氧化鐵里還原出來。
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高溫
赤鐵礦石、焦炭和
石灰石
一氧化碳
沙里淘金。
導入
十九世紀出現了淘金熱，淘金者把淤泥或沙子放在盤子里洗滌，就能找到其中的金沙。但是同學們聽說過在自然界中直接淘到鐵嗎？
一、了解金屬礦物
地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除了金、銀等有單質形式存在，其余金屬都以化合物的形式存在。金、銀為什么可以以單質的形式存在？
因為金、銀的金屬活動性非常弱，不易與其他物質發生化學反應。
人類目前普遍使用的金屬有哪些？
鐵、鋁、銅。
一、了解金屬礦物
“地殼中幾種金屬元素的含量”的柱狀圖如下。地殼中銅的含量遠小于鐵和鋁，為什么也普遍使用于我們的日常生活和工農業生產中呢？
這主要與銅的化學性質和銅的冶煉成本有關。
一、了解金屬礦物
閱讀教材，說一說自然界中含鐵、鋁、銅的礦石主要有哪些？它們的主要成分是什么？
我國是世界上為數不多的已知金屬礦物種類比較齊全的國家之一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。
二、鐵的冶煉
早在春秋時期，我國已生產和使用鐵器。戰國時期，鐵制工具的大量使用提高了生產力水平。隨后，鐵逐漸成為最主要的金屬材料。工業上是如何把鐵礦石變成鐵的呢？
二、鐵的冶煉
含鐵的礦石主要有赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、黃鐵礦（主要成分是FeS2）、菱鐵礦（主要成分是FeCO3）。
二、鐵的冶煉
從元素組成的角度考慮，由于黃鐵礦中含有硫元素，在冶煉過程中有二氧化硫生成，會造成空氣污染，所以排除黃鐵礦；
工業生產一定會考慮產量，從含鐵量的角度考慮，赤鐵礦中含鐵量約為70%，磁鐵礦中含鐵量約為72.4%，菱鐵礦中含鐵量約為48.3%，所以排除含鐵量低的菱鐵礦。
因此，在工業生產中一般選擇赤鐵礦和磁鐵礦為原料煉鐵。
如何選擇合適的礦石作為煉鐵原料
二、鐵的冶煉
工業煉鐵
二、鐵的冶煉
二、鐵的冶煉
原料中的焦炭和石灰石的作用是什么？
石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉變為爐渣；焦炭的主要作用是反應生成一氧化碳，同時提供熱量。
二、鐵的冶煉
演示實驗：一氧化碳還原氧化鐵。
實驗步驟：①檢查裝置氣密性；②裝入藥品并固定裝置；③點燃酒精燈；④向玻璃管中通入CO；⑤點燃酒精噴燈；⑥反應完成后熄滅酒精噴燈；⑦試管冷卻后停止通入CO；⑧熄滅酒精燈。
二、鐵的冶煉
實驗現象：
紅棕色粉末逐漸變為黑色，黑色粉末能被磁鐵吸引；生成的氣體使試管中的澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒并產生藍色火焰。
③酒精燈處：2CO＋O2 2CO2。
化學方程式：
①酒精噴燈處：3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2；
②試管中：CO2＋Ca(OH)2 CaCO3↓＋H2O；
點燃
高溫
二、鐵的冶煉
實驗結論：
紅棕色的氧化鐵被一氧化碳還原為單質鐵。
結合實驗，思考并回答下列問題。
（1）先通CO的目的是什么？
（2）實驗完畢后繼續通入CO直到玻璃管冷卻的目的是什么？
排除裝置內的空氣，以免加熱時CO與空氣混合發生爆炸。
防止生成的鐵粉在較高的溫度下被重新氧化。
二、鐵的冶煉
（3）尾氣處理的目的是什么？
因為CO有毒，所以尾氣中的CO要經過點燃處理或收集備
用，防止污染空氣。
在實際生產時，煉鐵所用的原料或所得的產物一般都含有雜質，在計算用料和產量時，應考慮到雜質問題。我們如何解決工業生產中的實際問題呢？
三、含有雜質的化學反應的計算
在利用化學方程式解決問題時，一定要用純凈物質的質量來進行計算。
因此，含雜質的計算一般做法如下：
（1）將含雜質的不純物質的總質量轉化成純凈物質的質量。
即：純凈物質的質量＝不純物質的總質量×純凈物質的質量分數（純度）。
（2）依據化學方程式，根據已知純凈物質的質量計算未知純凈物質的質量。
（3）將純凈物質的質量轉化成含雜質的不純物質的總質量。
即：不純物質的總質量=純凈物質的質量÷純凈物質的質量分數（純度）。
三、含有雜質的化學反應的計算
用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量是多少（計算結果保留一位小數）？
解：1000 t 赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為：
1000 t×80%＝800 t
設：800 t 氧化鐵理論上可以煉出的鐵質量為 x。
三、含有雜質的化學反應的計算
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
高溫
160
2×56
180 t
x
折合為含鐵96%的生鐵的質量為：
560 t÷96%＝583.3 t
答：理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量是583.3 t。
三、含有雜質的化學反應的計算
計算、回答下列問題。
（1）某鋼鐵廠每天需消耗5000 t含氧化鐵76%的赤鐵礦石煉鐵，該廠理論上可以日產多少含鐵為98%的生鐵？
（2）冶煉2000 t含雜質3%的生鐵，需要含Fe3O490%的磁鐵礦石的質量是多少？
2714.3 t。
需要含Fe3O490%的磁鐵礦石的質量是2977.3 t。
核心總結
1.金屬礦物
2.鐵的冶煉
（1）工業煉鐵原料：赤鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等。
（2）煉鐵設備：高爐。
（3）煉鐵高爐內發生的化學反應。
（4）石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉變為爐渣。
核心總結
（5）焦炭在工業煉鐵中有兩個作用，一是提供熱量，二是反應產生一氧化碳，用于還原鐵礦石。
3.含雜質物質的有關化學方程式的計算
（1）代入純凈物質的質量進行計算。
（2）純凈物質的質量＝不純物的總質量×純凈物質的質量分數（純度）。
1.下列金屬中，在自然界主要以化合物形式存在，且提煉量最大的是（ ）。
A.鋁 B.金 C.銀 D.鐵
2.某赤鐵礦石樣品中鐵元素的質量分數為63%，則該礦石樣品中FO3的質量分數為（ ）。
A.95% B.85% C.90% D.80%
課堂評價
D
C
3.寫出下列金屬礦石主要成分的化學式。
（1）磁鐵礦_______；
（2）赤銅礦_______；
（3）鋁土礦_______。
課堂評價
Fe3O4
Cu2O
Al2O3
4.打鐵花是一種民間傳統焰火表演，屬于國家級非物質文化遺產。其原理是將生鐵燒至熔化成為鐵水，再將鐵水在空中用力擊打而形成四處飛濺的耀眼“鐵花”。
（1）生鐵屬于________（填“純凈物”或“混合物”）。
（2）高爐煉鐵可獲得生鐵，其原理包含一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應，反應的化學方程式是___________________________。
課堂評價
混合物
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
高溫
4.打鐵花是一種民間傳統焰火表演，屬于國家級非物質文化遺產。其原理是將生鐵燒至熔化成為鐵水，再將鐵水在空中用力擊打而形成四處飛濺的耀眼“鐵花”。
（3）將一定質量的鐵粉加入ZnSO4和CuSO4的混合溶液中，充分反應后過濾，濾液中一定含有的溶質是______________（填化學式）。
課堂評價
ZnSO4 和FeSO4
第八單元 金屬和金屬材料
課題3 金屬資源的利用和保護
第2課時 金屬資源保護
預習清單
1.鐵銹的主要成分是___________。
2.鐵生銹的過程，實際上是鐵與____________、_______等發生化學反應的過程。鐵銹很______，不能阻礙里層的鐵繼續與氧氣、水等反應，因此鐵制品可以全部銹蝕。
Fe2O3·xH2O
空氣中的氧氣
水蒸氣
疏松
預習清單
3.如果隔絕了________，就能在一定程度上防止鐵生銹。在鐵制品表面__________________________________________________
___等，都能防止鐵制品銹蝕。
4.保護金屬資源的有效途徑是____________________________
____________________________________________等。
空氣或水
涂油、刷漆、鍍耐磨和耐腐蝕的鉻，以及制造耐腐蝕的合
金
防止金屬腐蝕、回收利用廢舊金
屬、合理地開采金屬礦物，以及尋找金屬的代用品
生活中隨處可見鐵器生銹的場景，據估計全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產量的 ，給人類帶來了巨大的損失。
導入
一、鐵生銹的條件
鐵銹的主要成分是F2O3·xH2O。依據化學反應前后元素種類不變，結合同學們找到的生銹的鐵制品所處的環境，猜測鐵生銹可能與哪些物質有關？
猜想與假設：O2 和 H2O。
如何設計實驗驗證猜想呢？
一、鐵生銹的條件
實驗步驟：
①在A試管中放入一根潔凈的鐵釘和經煮沸后迅速冷卻的蒸餾水（鐵釘未完全浸沒蒸餾水）。
一、鐵生銹的條件
②在B試管中放入一根潔凈的鐵釘，注入經煮沸后迅速冷卻的蒸餾水至浸沒鐵釘，然后在水面上覆蓋一層植物油。
一、鐵生銹的條件
③將C試管烘干，放入一根潔凈的鐵釘，再在試管口塞上一團棉花，棉花上放一些干燥劑氯化鈣，然后用橡皮塞塞緊試管口。
一、鐵生銹的條件
④一周后觀察三支試管中的現象。
蒸餾水煮沸的目的是什么？
除去水中溶解的氧氣（空氣）。
滴入植物油的作用是什么？
隔絕氧氣。
一、鐵生銹的條件
觀察、記錄實驗現象。
一、鐵生銹的條件
通過對比試管A和試管B中的現象，可以得出的結論是什么？
鐵生銹需要氧氣（空氣）。
通過對比試管A和試管C中的現象，可以得出的結論是什么？
鐵生銹需要水。
綜上可知，鐵釘生銹的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發生化學反應的過程。
一、鐵生銹的條件
鋁的金屬活動性比鐵強，為什么鋁制品比鐵制品耐腐蝕呢？
鋁與氧氣反應，其表面生成一層致密的A12O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而阻止鋁進一步氧化，所以鋁耐腐蝕；
而鐵與氧氣、水等反應生成的鐵銹（主要成分是F2O3·xH2O）很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續與氧氣、水等反應，因此鐵制品可以全部銹蝕。
一、鐵生銹的條件
鐵制品生銹的圖片。
研究鐵生銹的條件，是為了讓我們更好地利用這一化學反應原理。例如，生活中我們利用鐵粉緩慢氧化放熱制成防寒暖貼，還可以利用鐵生銹吸收氧氣和水蒸氣制成鐵粉雙吸劑，即食品中的防腐劑和干燥劑。
二、防止鐵生銹的方法
了解了鐵生銹的條件，就可以根據這些條件，尋找防止鐵制品銹蝕的方法。如何防止鐵制品銹蝕呢？
隔絕氧氣和水。
上述實驗試管B中的鐵釘沒有生銹，是因為鐵釘隔絕了氧氣；試管C中的鐵釘沒有生銹，是因為鐵釘隔絕了水。
二、防止鐵生銹的方法
自行車中的構件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了哪些防銹措施？
提示：支架采用涂油漆，鏈條采用涂油，鋼圈采用鍍鉻等措施，支架和車圈也可采用鋁合金、不銹鋼等其他耐腐蝕的合金材料。
二、防止鐵生銹的方法
破壞鐵生銹的條件可以防止鐵生銹，具體措施有：
（1）保持鐵制品表面的潔凈和干燥。
（2）在鐵制品表面形成一層保護膜，如涂油、刷漆、鍍上其他耐腐蝕的金屬、烤藍、搪瓷等。
（3）改變金屬結構，制成合金，如鐵制成不銹鋼。
二、防止鐵生銹的方法
同學們還知道生活中哪些其他的金屬制品是利用以上這些方法防止生銹的嗎？
水龍頭表面鍍鉻、鐵圍欄刷漆、搪瓷餐具……
三、保護金屬資源
金屬礦物的儲量有限，而且不能再生。怎樣保護金屬資源呢？
（1）防止金屬腐蝕。
（2）回收利用廢舊金屬。
（3）有計劃、合理地開采金屬礦物，嚴禁不顧國家利益的亂采礦。
（4）尋找金屬的代用品等。
廢舊金屬的回收利用有什么意義？
既可以減少其對環境的危害，又可以節約金屬資源。
核心總結
1.鐵生銹的主要條件是鐵與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鐵生銹。
在鐵制品表面涂油、刷漆、鍍耐磨和耐腐蝕的鉻，以及制造耐腐蝕的合金等，都能防止鐵制品銹蝕。
核心總結
2.保護金屬資源
（1）防止金屬的腐蝕。
（2）回收利用廢舊金屬。
（3）有計劃、合理地開采金屬礦物，嚴禁不顧國家利益的亂采礦。
（4）尋找金屬的代用品。
1.下列有關金屬的說法正確的是（ ）。
A.常溫下，所有金屬單質均是固體
B.工業煉鐵可用一氧化碳將鐵的氧化物還原成鐵
C.鐵的銹蝕只與空氣中的氧氣有關
D.廢舊鐵制用品應該直接填埋處理
課堂評價
B
2.下列做法不能減緩或防止鋼鐵銹蝕的是（ ）。
A.經常用食鹽水清洗鐵制品
B.保持鐵制品表面清潔干燥
C.在鐵制品表面涂油漆
D.在鋼鐵的表面鍍一層不易銹蝕的金屬
課堂評價
A
3.如圖是探究鐵釘銹蝕條件的實驗，一段時間后觀察現象。下列說法正確的是（ ）。
A.對比①中甲、乙、丙三處，甲處銹蝕最明顯
B.對比②③說明鐵銹蝕需要水和空氣
C.③中氯化鈣的作用是吸收空氣中的氧氣和水蒸氣
D.④比①銹蝕嚴重，說明食鹽水能加快鐵釘的銹蝕
課堂評價
D
4.太陽能電池路燈，可以實現白天用太陽能充電，夜晚照明，其燈柱材料為鋁合金，路燈內部采用金屬銅作導線?；卮鹣铝袉栴}。
（1）制作燈柱所需的鋁合金屬于________（填“金屬材料”或“合成材料”）。
（2）鋁合金的硬度和強度都比純鋁___（填“高”或“低”）。
課堂評價
金屬材料
高
（3）太陽能電池路燈使用銅作導線，是因為銅具有良好的_____性。
（4）一般不用鐵制作燈柱的原因是鐵易與空氣中的水蒸氣和_____反應而生銹。
課堂評價
導電
氧氣

展開更多......

收起↑