5课题3金属资源的利用和保护ppt课件

第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护第二课时第二课时P1821 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣四四.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究金属需要探究金属锈蚀的原因、锈蚀的原因、防护的方法和防护的方法和废金属的回收废金属的回收利用利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失。失。a.在干燥空气中在干燥空气中b.浸没在水中浸没在水中c.半截浸没在水中半截浸没在水中铁的生锈过程铁的生锈过程哪种条件下哪种条件下,铁最铁最易生锈易生锈?为什么为什么?不生锈不生锈(有水无有水无O2)O2)不生锈不生锈 (有有O2O2无水无水)在水与空气的交界面最易生锈在水与空气的交界面最易生锈 植物油植物油 a b c请思考：请思考：用橡皮塞用橡皮塞塞紧管口塞紧管口(有水和有水和2)（1 1铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁锈的成份很复杂铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁主要为氧化铁Fe2O3 XH2O，是混合物。，是混合物。（1铁生锈的条件是：铁生锈的条件是：要有能够发生反应的物质要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；（2 2金属锈蚀的条件金属锈蚀的条件反应物要能相互接触；反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍作用。生成物不会对反应起阻碍作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (缓慢氧缓慢氧化化)全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中 一周后铁钉沾了酸液铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中上面还加植物油）：铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中加干燥剂等）：铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中干燥空气中干燥空气中1 1铁生锈是铁与氧气、水等物质相互铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化作用。（缓慢氧化,放热）放热）2.2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3 3铁锈混合物的主要成分是氧化铁锈混合物的主要成分是氧化铁铁Fe2O3,Fe2O3,红棕色红棕色.结论结论:（3防止铁制品生锈的措施：防止铁制品生锈的措施：(破坏铁生锈的条件即破坏铁生锈的条件即可可)：P20表表保持铁制品表面的洁净和干燥。保持铁制品表面的洁净和干燥。在铁制品表面形成保护膜，即涂油、刷漆、搪瓷、在铁制品表面形成保护膜，即涂油、刷漆、搪瓷、镀上镀上 耐腐蚀的金属、烤蓝即表面生成致密的氧化膜保耐腐蚀的金属、烤蓝即表面生成致密的氧化膜保护层），使铁制品与空气隔绝。护层），使铁制品与空气隔绝。改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就 是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。思考题：为什么铁制品易全部被锈思考题：为什么铁制品易全部被锈蚀，而铝不易被锈蚀？蚀，而铝不易被锈蚀？答：铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续答：铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。而铝与氧气反应生成致密的而铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，能薄膜，能覆盖在铝的表面，保护里面的铝不再与氧覆盖在铝的表面，保护里面的铝不再与氧气反应，因而，铝具有很好的抗腐蚀能。气反应，因而，铝具有很好的抗腐蚀能。讨论并回答讨论并回答1：P20 自行车各构件的防锈措自行车各构件的防锈措施？施？三角架：三角架：钢线钢线(辐条）：辐条）：链条：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐蚀的金属镀一层耐腐蚀的金属涂油等涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥或涂油）！平时要保持自行车的洁净与干燥或涂油）！支架的防锈措施：支架的防锈措施：链条的防锈措施：链条的防锈措施：。钢圈的防锈措施：钢圈的防锈措施：车把的防锈措施：车把的防锈措施：。讨论并回答讨论并回答1：P20 自行车各构件的防锈措施？自行车各构件的防锈措施？钢圈：钢圈：讨论并回答讨论并回答2：根据铁生锈的条件，：根据铁生锈的条件，填写出下列铁制品防锈的方法：填写出下列铁制品防锈的方法：（1钢锯条钢锯条_；（2自行车车架自行车车架_；（3自行车车把自行车车把_；（4脸盆脸盆 _；（5不锈钢楼梯扶手不锈钢楼梯扶手_；（6铁制自来水管铁制自来水管_。图图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限2.2.金属资源保护金属资源保护为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？矿物的储量是有限的，而且不能再生。矿物的储量是有限的，而且不能再生。2 2、怎样保护金属资源呢、怎样保护金属资源呢?防止金属的腐蚀。（因腐蚀而报防止金属的腐蚀。（因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量废的金属设备和材料相当于年产量20%40%20%40%）回收与利用废旧的金属。回收与利用废旧的金属。例如：例如：（回收比制造（回收比制造新的要划算，且节约金属资源和新的要划算，且节约金属资源和9595的能源，废旧金属的回收利用可的能源，废旧金属的回收利用可减少对环境的污染，如废旧电池回减少对环境的污染，如废旧电池回收等）收等）有计划有计划,合理地开采矿物合理地开采矿物,严禁不严禁不 顾国家利益的乱采矿。顾国家利益的乱采矿。寻找金属代用品。例如用寻找金属代用品。例如用 替代替代 和其它和其它 制造管道等。制造管道等。图图8-26 金属的回收利用金属的回收利用回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和，而且还可以节约金属资源和95%能源。能源。目前世界上有目前世界上有50%以上的铁和以上的铁和90%以上的金得到回收利以上的金得到回收利用。用。（2保护金属资源的意义：保护金属资源的意义：节约节约 。减少对减少对 。反馈练习反馈练习 1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是是 （）（）A.在潮湿、致密的土壤中在潮湿、致密的土壤中 B.在干燥、致密的土壤中在干燥、致密的土壤中 C.在潮湿、疏松的土壤中在潮湿、疏松的土壤中 D.在干燥、疏松的土壤中在干燥、疏松的土壤中 2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是()CBA.水面上的船头部分水面上的船头部分 B.水面附近的船体部分水面附近的船体部分 C.水面下的船底部分水面下的船底部分 D.各部分都一样速度生锈各部分都一样速度生锈 3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（下列做法中不能起防锈作用的是（）在铁制品表面镀锌在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂在铁制品表面涂油脂保留铁件表面的铁锈作保护层保留铁件表面的铁锈作保护层在铁器表面刷油漆在铁器表面刷油漆自行车脏了用清水冲洗自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道用废酸液冲洗铁制污水管道切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.B.C.D.B 4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时入放干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。三支试管中进行研究。请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：编号编号操作方法操作方法实验目的实验目的A探究铁在干燥空气中探究铁在干燥空气中的生锈情况的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油浸没铁钉，并用植物油液封液封C探究铁在有空气和水探究铁在有空气和水时的生锈情况时的生锈情况加热烘干试管，小心放加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子入铁钉，塞上塞子 探究铁在有水而无空气探究铁在有水而无空气（氧气时的生锈情况（氧气时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中水，使铁钉部分浸入水中一周后，编号为一周后，编号为_的试管中的铁钉最易的试管中的铁钉最易生锈。生锈。用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是_。C南方比北方天气潮湿，铁更易生锈南方比北方天气潮湿，铁更易生锈A B C铁在干燥空气中铁在干燥空气中铁在有水而无空铁在有水而无空气氧气时气氧气时铁在有空气和水时铁在有空气和水时用植物用植物油液封油液封用橡皮塞用橡皮塞塞紧管口塞紧管口4.4.某课外兴趣小组对一批铁样品含有杂质，杂质不溶于水，某课外兴趣小组对一批铁样品含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进也不与稀硫酸反应进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：全反应。实验数据如下表：请你认真分析数据，回答下列问题：请你认真分析数据，回答下列问题：哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；计算样品中铁的质量分数；计算样品中铁的质量分数；若生产若生产1000 t1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？的赤铁矿多少吨？甲甲乙乙丙丙烧杯稀硫酸烧杯稀硫酸200g150g150g加入的铁样品加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯剩余物充分反应后，烧杯剩余物208.7g158.7g163.7g改正：改正：(烧杯的质量为烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到；计算结果精确到0.1%)解：解：分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是量都是0.3g(如甲为如甲为200g+9g-208.7g0.3g),即各人的实验中都有一种即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫的稀硫酸中的酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。甲甲乙乙丙丙烧杯稀硫酸烧杯稀硫酸200g150g150g加入的铁样品加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯剩余物充分反应后，烧杯剩余物208.7g158.7g163.7g解：解：乙反应生成氢气的质量为乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g0.3g。设设Fe的质量为的质量为X。Fe+H2SO4 =FeSO4 +H22 X 0.3g则则Fe%8.4g9g 100%=93.3%计算样品中铁的质量分数；计算样品中铁的质量分数；答：样品中铁的质量分数为答：样品中铁的质量分数为93.3%。56X20.3g=X=8.4g若生产若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤的赤铁矿多少吨？铁矿多少吨？解：解：需要含氧化铁需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为的赤铁矿的质量为Y。1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t93.3%930t。3 C O+F e 2 O 3 2Fe+3CO2=高温高温160 112Y80%930t160:112=Y80%:930t Y=1666.1t答：生产答：生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为的赤铁矿为1666.1t。3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；=高温高温 1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。2.在实际生产时在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用在计算用料时和产量时料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气或水蒸气)直接接直接接触，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。在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。4.保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。以及寻找金属代用品等。列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。m(纯纯)=m(不纯不纯)纯度纯度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O本单元小结：本单元小结：一、金属和金属材料一、金属和金属材料金属与非金属物理性质的比较：金属与非金属物理性质的比较：物理性质物理性质金属金属非金属非金属状态状态 在常温下，除汞在常温下，除汞(Hg)是液体外，其余是液体外，其余都是固体都是固体 在常温下，有在常温下，有固、液、气三态固、液、气三态密度密度 一般较大一般较大 一般较小一般较小光泽光泽 有有 一般无一般无导电性导电性导热性导热性能导电、导热能导电、导热 一般不导电、不一般不导电、不导热导热延展性延展性有有没有没有2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特性的合金性的合金。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因而，在实际中大量使用的金属材料是合金。而，在实际中大量使用的金属材料是合金。二、金属的化学性质二、金属的化学性质1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应的难易和剧烈程度不同。的难易和剧烈程度不同。)以以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。稀硫酸反应的化学方程式。，。Fe+H2SO4 FeSO4+H22Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H23Fe+2O2 Fe3O4点燃点燃4 A l +3 O 2 2Al2O3点燃点燃2Cu+O2 2CuO Cu+H2SO4不反应不反应2.由一种单质由一种单质 和一种和一种 化合物反应，生成另一种单质化合物反应，生成另一种单质 和另一种和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如化合物的反应叫做置换反应。例如如果用如果用A+B C来表示化合反应的话，请用相似来表示化合反应的话，请用相似的方法来表示分解反应和置换反应。的方法来表示分解反应和置换反应。置换反应：置换反应：A+BC B+AC分解反应：分解反应：ABA+B，。Zn+H2SO4 ZnSO4+H2Fe+CuSO4 FeSO4+Cu3.常见金属活动性顺序如下：常见金属活动性顺序如下：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性，由强逐渐减弱金属活动性，由强逐渐减弱举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：。只有排在只有排在H前面的才能置换酸中的氢。前面的才能置换酸中的氢。只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的化合物的溶液中置换出来。的化合物的溶液中置换出来。(K Ca Na 特殊、反应复杂特殊、反应复杂)三、金属资源保护三、金属资源保护3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；=高温高温1.把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：在实际生产时在实际生产时,还会遇到有关杂质的计算问题。还会遇到有关杂质的计算问题。2.铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是：铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是：铁锈蚀的主要条件是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学铁锈蚀的主要条件是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应。防止铁锈蚀的主要措施是在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨反应。防止铁锈蚀的主要措施是在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。生锈。防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物矿物,以及寻找金属代用品等。以及寻找金属代用品等。4.保护金属资源的有效途径是：保护金属资源的有效途径是：列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。m(纯纯)=m(不纯不纯)纯度纯度 作业作业 1、背诵教学案知识点准备默、背诵教学案知识点准备默写）写）2、课堂作业：教学案上课堂、课堂作业：教学案上课堂 检测检测NO：51课时课时 3、课后作业：与课堂同行、课后作业：与课堂同行-希望认真、准时、独立完希望认真、准时、独立完成。成。