人教版九年级化学下册《金属资源的利用和保护》课件17

想一想？应 如何防止铁
生锈？
自行车的构 件如支架、链条、 钢圈等，分别采 取了什么防锈措 镀铬 施？
刷油漆 涂油
防止生锈的方法
喷漆
制成合金
车 船 的 表 面 喷 油 漆
喷铬 在机械表面涂防锈油
镀铜
还可以在钢铁表面 镀上一层能起保护 作用的其他金属。 如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬
2.金属资源保护的途径
尽的方法是 在右端导气管口用排水法收集一试管气体， ___移_近__火_焰__，__若_发__出_轻__微__的_爆__鸣_声__，_证__明__空_气__已_经__排_尽。 （5）检验有铁生成的方法是 __取_少__量__样__品__于_试__管__中__，__滴_加__足__量__稀__盐__酸_，__观__察__到__ __有_气__泡__产。生
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资 源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用 于工农业生产和其它领域。其中，提取量 最大的是铁。
二、铁的冶炼
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器， 从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
1、实验室：一氧化碳还原氧化铁
（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
铁锈 (Fe2O3) 疏松多孔 完全锈蚀
氧化铝 (Al2O3) 致密结实
使铝“自我保护”
①为了使月饼保鲜，月饼包装盒中常常放入一小袋黑色铁粉， 其主要作用是什么？ 双吸剂：吸收氧气和水分，延长月饼的保质期。
②比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是？
说明理由。
新疆吐鲁番盆地气候干燥
③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、水和二氧化碳接触
高炉气体
① 产生一氧化碳
将铁矿石中
高炉气体 的 SiO2转 变为炉渣
② 提供热量
高温
⑶ Fe2O3 + 3CO ===== 2Fe + 3CO2
⑵ C + CO2 =高=温= 2CO ⑴ C + O2 点==燃= 2CO2
出铁口
炉渣 生铁
出渣口
1、工业上将赤铁矿炼成铁是一个复杂的过程，
炼铁高炉中发生的主要反应有（ B ）
课题3 金属资源的利用和保护
学习目标
1.知道常见的金属矿物； 2.理解铁的冶炼方法和原理，会计算含杂 质物质的有关化学方程式的计算。 3.知道金属锈蚀的原理； 4.知道防护金属锈蚀的一些措施，有保护 金属资源的意识。
一.金属资源概况
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少
数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在；
铁矿石
Fe2O3
生铁 Fe
（主要含铁）
混合物
化合物
单质
（纯净物） （纯净物）
合金 （混合物）
纯净物的质量
物质的纯度=
×100% = 1-杂质的质量分数
不纯物的总质量
m(纯) = m(混 )×纯度(%)
m(混) = m(纯) ÷ 纯度(%)
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？
①C+O2
CO2
②Fe2O3+3H2
2Fe+3H2O
③Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
④2Fe2O3+3C
4Fe+3CO2↑
⑤CO2+C
2CO
A．②③⑤ B．①③⑤ C．①④⑤
D．②③
2、早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工 业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化 学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空： (1)写出CO还原Fe2O3的实验实现象是 _化红_学_色_方_固_程体__式变__：黑_______________F__e_；2O_3_+_3_C_O__=高_=温=__2_F_e+_3_C_O_2_______ (2)实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ___石__灰_水__变__浑__浊____________________。
自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银
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） 0.0000005
(3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 _燃__烧_多__余_的__C_O_，__以_防__空__气_污__染_(_或_消__除__C_O_对__空_气__的_污__染；) 化学方程式：______________________ (4)实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽
后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排
用酒精灯点燃 尾气的作用是
防止一氧化碳
（2）相关的化学方程式：
污染空气
炼铁的原理：Fe2O3
+
高温
3CO == 2Fe
+
3CO2
CO2 + Ca(OH)2 ===CaCO3↓+ H2O 2CO + O2 =点=燃=2CO2
Fe
Fe2O3 CO
石灰水
A
B
3.步骤：①通CO；
②点燃处理尾气的酒精灯；
③点燃加热Fe2O3的酒精灯； ④停止加热Fe2O3； ⑤停止通CO；
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。
Fe2O3 + 3CO 高==温= 2Fe + 3CO2
160 800t
112 X
160 800t
=
112 X
X＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为560t÷ 96%＝583t (纯化杂)
石灰石、铁矿石 菱铁矿 FeCO3 48.27%
焦炭、空气
磁铁矿 Fe3O4 72.41% 黄铁矿 FeS2 46.67%
（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
化学方程式： Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
（3）设备：高炉
(4) 产品：生铁
（Fe2O3）
1、金属防腐蚀的方法：
原理：（1）隔绝空气或氧气 （2）隔绝水 （3）改变金属内部结构
方法：①保持铁制品的洁净和干燥（改善腐蚀环境） ②在铁的表面涂上一层保护膜，如涂油、喷漆、电
镀、搪瓷、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层），使 铁制品与水、空气隔绝。
③制成合金，提高抗腐蚀能力，如不锈钢。就是在 钢中加入一点镍和铬而制成的合金。
常见的铁矿石
赤铁(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿 (Fe2O3·nH2O )
黄铁矿(FeS2 )
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
罕见的铜矿石
毛赤铜矿(Cu2O )
其它矿石
金红石(TiO2)
闪锌矿
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志地位。但由于人口 众多，人均拥有量约为世界人均水平的1／3， 居世界第80位。
或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。
Fe2O3 + 3CO高==温= 2Fe + 3CO2
160
112
800t
X×96% (杂化纯)
160 :112＝800t :X×96%
X＝583t
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。
②铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作 用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？
铁锈成分复杂，并且疏松多孔、易吸水，不能阻碍里层 的铁与氧气、水蒸气反应。
铝与氧气反应是生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面， 从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。
氧化铁与氧化铝性质比较
结构特点 若不除去结果
对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还 可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？
废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等 金属？
资料：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。金属矿物
的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿 物的储藏量，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）。
铁钉浸没在蒸 馏水中上面用 植物油密封
铁钉放在干 燥的空气中
现象
分析
试管Ⅰ 生锈
铁既与水接触， 又与氧气接触
试管Ⅱ 不生锈 铁只与水接触
试管Ⅲ 不生锈 铁只与氧气接触
结论
在水、氧气同时 存在的环境中铁 能生锈。（缓慢 氧化，放热）
想一想
①试管Ⅱ中为什么要用煮沸过 的蒸馏水，且要加入植物油？
为了防止蒸馏水中溶有氧气。 加植物油是为隔绝空气
（3）铁锈的主要成分_F__e_2_O_3_·_x_H__2_O_______________ （4）请举出两种防止钢铁锈蚀的措施__刷__漆__、_涂__油__．
（3）反应②还需要的一种反应物可能是（填化学式，下
同）__C__也可能是_C__O_(_或．H2)
（4）写出反应③的化学方程式
F_e_+_C__u_S_O__4_—__—__F_e_S_O__4_+_C__u_____________．
3.含杂质的物质的化学方程式的计算：
铁矿石、氧化铁和铁；铁与生铁的关系
◆ 保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀，回 收利用废旧金属，合理有效地开采矿物，寻找金属的 代用品。
第8章 金属和金属材料
1、在金属表面覆盖保护膜是普遍采用的金属防锈措施之一。下
列自行车的防锈措施中，不属于覆盖保护膜的是( A )
A．擦拭保持洁净与干燥
B．链条上油
C. 轮圈ห้องสมุดไป่ตู้铬
D．车架喷漆
2、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程上来。其首要原因是
• 课本21页5、6题
【提出问题】钢铁制品为什么会生锈呢？
资料：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%。
1 、金属资源短缺对人类社会
议 发展意味着什么？ 一 2 、金属腐蚀可给我们带来哪 议 些危害？
铁钉锈蚀条件的探究
1
2
3
一
周
后
铁钉一半在蒸 馏水里另一半 在空气中
( B)
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
3、全世界每年因锈蚀损失的钢铁约占世界年产量的
1/10．小明同学想探究钢铁锈蚀的条件，他将一个干净的
铁钉放入试管中（如图一），
定期观察并记录现象．请回答下列问题： （1）图一中最先锈蚀的部位__B____（填写A、B或C）； （2）由此可知，钢铁锈蚀的条件是_水___和_氧__气__；
3、构建知识网络是一种重要的学习方法．右图是 关于铁化学性质的知识网络（“→”表示一种物 质转化为另一种物质），其中B是密度最小的气体， C为红色固体单质．请回答下列问题： （1）A物质的化学式为_F__e_3O__4；B物质的化学式为H__2．
（2）B物质的一种用途是_冶__炼__金__属__(_或__作．燃料等)
你知道吗？
据估算，回收一个铝制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。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比， 能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。 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，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞 等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如 果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可 以减少对环境的污染。
⑥熄灭点燃尾气的酒精灯
注意：酒精灯B的作用：处理尾气，防止CO污染大气。 现象：红棕色的物质变为黑色；澄清的石灰水变浑浊。
实验开始时 先 通入CO气体 实验结束时 先停止 加热
排净空气，防止 爆炸 后 加热氧化铁
防止铁被氧化
后停止 通CO气体
CO 早来晚走
热源 迟到早退
2、工业炼铁：
含铁量
（1）原料： 赤铁矿 Fe2O3 70%
怎样保护金属资源？
1.防止金属的腐蚀； 2.回收利用废旧金属； 3.合理有效地开采矿物； 4.寻找金属的代用品。
课堂小结
◆ 铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直 接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防 止钢铁生锈。在钢铁表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐 蚀的合金如不锈钢等，都能防止钢铁生锈。