人教版九年级化学第八单元课题3金属资源的利用和保护(共28张PPT)

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自行车
2.金属资源保护 矿物的储量有限,而且不能再生。根据已探明的
一些矿物的储量,并根据目前这些金属的消耗速度, 有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示(不包 括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和 金属的回收利用等)。
据估计一些矿物可供开采的年限
怎样保护金属资源呢? 除了前面讨论的应防止金属的腐蚀外,保护金属
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中, 除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外, 其余都以化合物的形式存在。
自然界中以单质形式存在的金 自然界中以单质形式存在的银
金属元素在地壳中的含量
工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提 炼金属。常见的金属矿石如下图所示。
常见的金属矿石
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家 之一, 矿物储量也很丰富, 其中钨、钼、钛、锡、 锑等储量居世界前列,铜、铝、锰等储量在世界上也 占有重要地位。
金属资源保护
一方面,人类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,根据 有关报导,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。
1.金属的腐蚀与防护
探究
铁制品锈蚀的条件
根据你的生活经验,已经知道铁制品在干燥的空气中不 易生锈,但在潮湿的空气中容易生锈,试通过实验对铁制 品锈蚀的条件进行探究。
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏 水(思考:为什么要用蒸馏水?)、植物油、棉花和干燥 剂氯化钙。你还可以选用其他物品。仔细观察并参考下图 所示的装置,设计实验证明铁制品锈蚀的条件。
高温
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
我国为纪念1996 年钢产量突破1 亿吨而发行的邮票。 2010 年中国粗钢产量已超过6 亿吨
铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石、 焦炭和石灰石一起加入高炉,在高温下,利用炉内反 应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,高炉内 的主要化学反应如下图所示。
保护金属资源的第三条有效途径是应有计划、合 理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。其他途 径还有寻找金属的代用品等。随着科学技术的发展, 新材料层出不穷。例如,目前已经广泛用塑料来代替 钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等。
讨论
课题3 金属资源的利用和保护
教学目标 1.知道常见的金属如铁、铝、铜等矿物;了解 从铁矿石中将铁还原出来的方法、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 或生成物进行有关计算。 3. 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和主要途径。 4.通过实验,让学生了解炼铁的原理,使学生 认识化学原理对实际生产的指导作用。 5.通过对某些含有杂质的物质的计算,使学生 把化学原理、计算和生产实际结合在一起,培养学生 灵活运用知识的能力,引导到学生关注身边的化学, 增强社会责任感。
设:800 t 氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
高温
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
160
2Байду номын сангаас56
800 t
x
160 800t 256 x x 256800t 560t
160
折合为含铁96% 的生铁的质量为: 560 t÷96%=583 t
答: 1 000 t 含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可 以炼出含铁96%的生铁583 t。
注意每天观察铁钉锈蚀的现象,连续观察约一周,认 真做好记录,并与同学进行交流。
通过探究,你对铁制品锈蚀的条件能得出哪些结论?
铁钉锈蚀条件的探究
铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、 水蒸气等发生化学反应的过程。铁制品锈蚀需要条件, 例如, 要有能够发生反应的物质, 反应物要能相互接 触,生成物不会对反应起阻碍作用,等等。铝与氧气 反应生成的致密的氧化铝薄膜,能覆盖铝的表面,从 而保护里层的铝不再与氧气反应;而铁与氧气、水等
反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3 ·xH2O)很疏松,
不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制 品可以全部锈蚀。
了解了铁制品锈蚀的条件,就可以根据这些条件, 寻找防止铁制品锈蚀的方法。
讨论
1. 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?
对防止铁制品锈蚀的建议
2. 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?
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类 每年要提取数以亿吨计的金属,用于工农业生产和其 他领域。其中,提取量最大的是铁。
铁的冶炼
早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器, 从1 世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料。
生熟炼铁炉(二)
生熟炼铁炉(一)
我国古代炼铁图
炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。在 实验室里,可以利用下图所示的装置进行实验。从实 验中可以看到,玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑,这 种黑色的粉末就是被还原出来的铁;试管里澄清石灰 水变浑浊,证明有二氧化碳生成。反应的化学方程式 如下:
资源的另一条有效途径是金属的回收利用。据估算, 回收一个铝质饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%, 而且还可节约金属资源和95% 的能源。目前,世界上 已有50% 以上的铁和90% 以上的金得到了回收利用。
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。
例如,废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等,如果将废 旧电池随意丢弃,这些金属渗出会造成地下水和土壤 的污染,威胁人类健康。将这些金属回收利用,不仅 可以节约金属资源,而且可以减少对环境的污染,这 是一举两得的好事。如在目前铅的生产量中,来自于 汽车用过的铅酸蓄电池的再生铅就占有很大的比例。
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂 质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。
炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图
宝钢炼铁高炉
例题 用1 000 t 含氧化铁80% 的赤铁矿石,理论 上可以炼出含铁96% 的生铁的质量是多少?
解:1 000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为: 1 000 t× 80% = 800 t
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