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1、 第八单元第八单元 课题三课题三金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护第一课时第一课时 吕瑞瑞吕瑞瑞20162016年年1010月月31 31 日日人类生活离不开金属人类生活离不开金属 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军事与科技也需要大量的金属一、一、金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如泼的金属（如金、银金、银等）有等）有单质形式单质形式存在存在；一、一、金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 含有
2、含有矿物矿物的岩石称为的岩石称为矿石矿石。铁矿石等都是常见的矿石。铁矿石等都是常见的矿石。其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式的形式存在。金属化合物在自然界中以存在。金属化合物在自然界中以矿矿物物的形式存在。的形式存在。元素名称元素名称质量分数质量分数/元素名称元素名称质量分数质量分数/铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005一、一、金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3
3、3铝铝土土矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3常常见见几几种种金金属属矿矿物物的的成成分分一、一、金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O磁磁铁铁矿矿（FeFe3 3O O4 4）毛 赤 铜 矿(Cu2O)一、一、金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钨、钼、钛、锡、锑钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、铜、铝、锰锰等储量在世界观上也占有重要志地位。等储
4、量在世界观上也占有重要志地位。大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资金属矿物资源源，人类每年要提炼，人类每年要提炼数以亿吨计数以亿吨计的金属用于的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是的是铁铁。二、二、铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破1亿吨而发行亿吨而发行的邮票的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉二、二、铁的冶炼铁的冶炼一一氧氧化化碳碳还还原原氧氧化化铁铁Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2点燃
5、点燃点燃点燃高温高温高温高温思考与讨论：思考与讨论：1.回忆学过的CO还原CuO的实验，总结该实验的正确操作步骤。2.猜想总结实验现象。写出涉及到的方程式。3.总结该实验的注意事项现象：现象：红色粉末变成黑色，红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰点燃尾气有蓝色火焰二、二、铁的冶炼铁的冶炼实验步骤：实验步骤：1、检查装置气密性、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃尾气处点燃尾气处的酒精灯的酒精灯4、通入一氧化碳通入一氧化碳气体气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内
6、红色物质完全变为黑色时停止加热、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、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄灭右边酒熄灭右边酒精灯精灯注意事项：注意事项：实验前要先通实验前要先通COCO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时COCO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通COCO至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。化，同时还可防止石灰水
7、倒吸。二、二、铁的冶炼（工业）铁的冶炼（工业）1 1、原料：、原料：、原料：、原料：黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42 2、原理：、原理：、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳在高温下，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把铁从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿铁矿石石焦炭、空气焦炭、空气3 3 3 3、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.
8、41%含铁量含铁量含铁量含铁量二、二、铁的冶炼（工业）铁的冶炼（工业）高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉炉子，炉壳用子，炉壳用钢板钢板制成，内制成，内部用部用耐火砖耐火砖作衬里。炼铁作衬里。炼铁的主要原料是的主要原料是铁矿石、焦铁矿石、焦炭、石灰石和空气炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂高温下，用还原剂（主要是一（主要是一氧化碳氧化碳）从铁矿石里把铁还原从铁矿石里把铁还原出来出来 二、二、铁的冶炼（工业）铁的冶炼（工业）炼铁时各物质的作用：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为
9、具有还原性的还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。使反应更彻底。三、三、生产实际中含杂质问题的计算生产实际中含杂质问题的计算例例1：用：用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？注意：带入化学方程式计算的数据注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量应是纯净物的质量赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁解解1:1:设每天以炼出的铁质
10、量为设每天以炼出的铁质量为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 160 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X=700t X=700t答：略答：略高温高温高温高温三、三、80%800t560t560t生铁的质量生铁的质量=560t560t96%96%=583t583t生产实际中含杂质问题的计算生产实际中含杂质问题的计算解解2:2:设每天可炼出的生铁质量设每天可炼出的生铁质量为为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3C
11、O2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%X80%X96%96%160 112 160 112 800t X 800t X96%96%X=583t X=583t答：略答：略高温高温三、三、生产实际中含杂质问题的计算生产实际中含杂质问题的计算练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需吨，需要含氧化铁质量分数为要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少的赤铁矿石多少吨？吨？生铁生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石3200t（1-2%）70%80%=4571.5t赤铁矿石赤铁矿石:第八单元第八单元 课题三课题三金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护
12、第二课时第二课时 吕瑞瑞吕瑞瑞20162016年年1111月月2 2日日 据国外统计，各国因金属腐蚀而造成的据国外统计，各国因金属腐蚀而造成的经济损经济损 失占失占到国内生产总值的到国内生产总值的2%4%。腐蚀不仅造成经济损失，也常对腐蚀不仅造成经济损失，也常对安全构成威胁安全构成威胁。如造成。如造成飞机坠毁、桥梁塌陷、油管着火爆炸、毒气泄漏飞机坠毁、桥梁塌陷、油管着火爆炸、毒气泄漏等。等。金属腐蚀的金属腐蚀的直接经济损失直接经济损失是地震、水灾、台风等自然灾是地震、水灾、台风等自然灾 害造成损失总和的害造成损失总和的倍倍。资资料料在在线线金属制品腐蚀的危害金属制品腐蚀的危害 我国因金属腐蚀造
13、成的我国因金属腐蚀造成的损失损失约占国民生产总值的约占国民生产总值的4%，钢铁因腐蚀而钢铁因腐蚀而报废报废的数量约占钢铁年产量的的数量约占钢铁年产量的25%-30%。被腐蚀的金属被腐蚀的金属铁先生求生记 假设假设3131世纪，资源消耗殆尽，物种爆炸性进化，世纪，资源消耗殆尽，物种爆炸性进化，地球上仅存的机器人家族，全身皆由铁材料构造而地球上仅存的机器人家族，全身皆由铁材料构造而成，家族长老现在面临一个难题，在面目全非的地成，家族长老现在面临一个难题，在面目全非的地球上为家族寻找一席生存之地。已知地球上现存地球上为家族寻找一席生存之地。已知地球上现存地区分为三大区如下图，请你探究一下，为他做出正
14、区分为三大区如下图，请你探究一下，为他做出正确的选择。确的选择。水地区水地区水水气地区气地区气气水气地区水气地区水水气气实验探究实验探究学生任务：学生任务：1.1.阅读课本阅读课本17-1817-18页探究内容。（限时页探究内容。（限时2 2分钟）分钟）2.2.观察实验现象并讨论铁制品锈蚀条件。（限时观察实验现象并讨论铁制品锈蚀条件。（限时3 3分钟）分钟）3.3.小组代表汇报讨论结果。小组代表汇报讨论结果。铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件请你思考：（限时请你思考：（限时2 2分钟）分钟）1.1.铁生锈是怎样的过程？铁生锈是怎样的过程？铁锈的主要成份是什么？铁锈的主要成份是什么？2.2.三个实
15、验控制的变量是三个实验控制的变量是什么？什么？3.3.为什么用煮沸迅速冷却为什么用煮沸迅速冷却的并且是蒸馏水？的并且是蒸馏水？谢谢同学谢谢同学们啦们啦实验探究实验探究一周前准备的实验一周前准备的实验铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件实验探究实验探究一周后的实验结果一周后的实验结果铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件结论：结论：1.1.铁生锈是铁生锈是铁铁与空气中的与空气中的氧气、水蒸气氧气、水蒸气等等发生化学反应的过程。（缓慢氧化发生化学反应的过程。（缓慢氧化,放热）放热）2.2.铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3xHxH2 2O O，它它是一种疏松多孔的物质。是一种
16、疏松多孔的物质。3.3.在酸、盐等环境下，铁锈蚀更快。在酸、盐等环境下，铁锈蚀更快。实验探究实验探究铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件稀稀H H2 2SOSO4 4中中食盐水中食盐水中稀稀H H2 2SOSO4 4中中食盐水中食盐水中金属资源的保护金属资源的保护改变金属的内部结构改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢形成保护层形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌
17、、锡）、通过电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜（烤蓝）等化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜（烤蓝）等化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜（烤蓝）等化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜（烤蓝）等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净1.1.金属防腐蚀的方法：金属防腐蚀的方法：隔绝空气（氧气）；隔绝空气（氧气）；隔绝水隔绝水金属资源的保护金属资源的保护观察与发现：自行车的构件如支架、链条，钢圈等，分别观察与发现：自行车的构件如
18、支架、链条，钢圈等，分别采取了什么防锈措施？采取了什么防锈措施？烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬金属资源的保护金属资源的保护2.2.保护金属资源的有效途径保护金属资源的有效途径防止金属腐蚀防止金属腐蚀回收利用废旧金属回收利用废旧金属合理有效地开采矿物合理有效地开采矿物寻找金属的代用品寻找金属的代用品 请同学们阅读课本请同学们阅读课本19 19页内容，总结保页内容，总结保护金属资源的有效途径护金属资源的有效途径课堂小结课堂小结 1.1.1.1.铁生锈的条件：铁生锈的条件：与空气接触与空气接触与水（水蒸气）接触与水（水蒸气）接触 其他影响因素：盐、酸等环境下锈蚀更快其他
19、影响因素：盐、酸等环境下锈蚀更快其他影响因素：盐、酸等环境下锈蚀更快其他影响因素：盐、酸等环境下锈蚀更快2.2.2.2.防止金属腐蚀的方法：防止金属腐蚀的方法：防止金属腐蚀的方法：防止金属腐蚀的方法：隔绝空气（氧气）隔绝空气（氧气）隔绝空气（氧气）隔绝空气（氧气）隔绝水隔绝水隔绝水隔绝水改变金属的内部结构改变金属的内部结构改变金属的内部结构改变金属的内部结构形成保护层形成保护层形成保护层形成保护层改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等3.3.3.3.保护金属资源的有效途径是保护金属资源的有效途径是保护金属资源的有效途径是保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回收防止金
20、属腐蚀、回收防止金属腐蚀、回收防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理开采矿物，以及寻找金属的利用废旧金属、合理开采矿物，以及寻找金属的利用废旧金属、合理开采矿物，以及寻找金属的利用废旧金属、合理开采矿物，以及寻找金属的代用品。代用品。代用品。代用品。课后作业课后作业 1.1.阅读课本阅读课本19 19、2020页了解稀土资源相关内页了解稀土资源相关内容，并与同学交流对于稀土资源合理利容，并与同学交流对于稀土资源合理利用和开发的看法。用和开发的看法。2.2.完成课本完成课本21 21页课后习题第页课后习题第2 2、3 3题。题。3.3.完成北大绿卡完成北大绿卡15,1615,16页习题。页习题。THANKS!