金属资源的利用和保护(第二课时)

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,二、金属资源的保护,资料一：,根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。,部分金属资源即将枯竭！,原因一,：每年大量开采,(,数以亿吨计,),保护金属资源的,原因,：,原因二：,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%,。,思考,1.,金属资源短缺对人类社会发展意味着什么？,2.,金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？,3.,如何保护金属资源？,所以,保护金属资源是当今紧要的一件事！,保护金属资源的,原因,：,铁轨的锈蚀,铁钉的生锈,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究,金属锈蚀的原因,、,防护的方法,和,废金属的回收利用,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。,1.,金属的腐蚀和防护,人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的,四分之一！,如何防锈？,铁的生锈过程,哪种条件下,铁最易生锈,?,为什么,?,植物油,a b c,请思考：,用橡皮塞塞紧管口,实验：探究铁生锈的条件,a.,在干燥空气中,b.,浸没在水中,c.,半截浸没在水中,铁的生锈过程,不生锈,(,有水无,O,2,),不生锈,(,有,O,2,无水,),在水与空气的交界面最易生锈,植物油,a b c,用橡皮塞塞紧管口,(,有水和,2,),在,空气中锈蚀，实际上是,铁,跟,氧气,、,水,等物质相互作用，发生一系列复杂的,化学变化,，使铁转化为,铁的化合物,的过程。,因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！,铁锈成分复杂，主要是,Fe,2,O,3,xH,2,O,它是一种疏松多孔的物质。,铁锈,铁锈,这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被,完全锈蚀,。,(,缓慢氧化,),氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,铁锈,(,Fe,2,O,3,),氧化铝,(Al,2,O,3,),结构特点,若不除去结果,疏松多孔,完全锈蚀,致密结实,使铝“自我保护”,铁锈,与,空气（氧气）,接触,与水,接触,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,主要为氧化铁（,Fe,2,O,3,）,(,铁锈,很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。,而铝不同，铝与氧气反应生成致密的,Al,2,O,3,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。,),铁生锈的条件：,要有能够发生反应的物质,(Fe,、,H,2,O,、,O,2,),；,铁制品锈蚀的条件,:,反应物要能相互接触；,生成物不会对反应起阻碍作用,。,(,缓慢氧化,),防止铁生锈的方法,(,破坏,铁生锈的条件即可,),：,P20,1.,保持铁制品表面的洁净和干燥。,2.,在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上 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。,3.,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。,讨论,三角架：,钢线,(,辐条）：,链条：,刷漆,镀一层耐腐蚀的金属,涂油等,平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！,自行车防锈措施有哪些？,讨论：,钢圈：,思考：,根据铜绿的化学式,Cu,2,(OH),2,CO,3,分析铜生锈的条件又是什么？,推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含,C,、,H,、,O,、,Cu,四种元素，若无空气中的,O,2,、,H,2,O,、,CO,2,等对铜发生作用则铜绿中不可能含,O,、,C,、,H,等元素。在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。,用白醋浸泡可除去铜锈。,图,8-25,据估计一些矿物可供开采的年限,2.,金属资源保护,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。,2.,金属资源保护的有效途径,:,阅读,18,页,19,页,.,防止金属腐蚀,.,回收利用废旧金属,.,合理的开采矿物,.,寻找金属的代用品,图,8-26,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罐要便宜,20%,，而且还可以节约金属资源和,95%,能源。目前世界上有,50%,以上的铁和,90%,以上的金得到回收利用。,小结,铁生锈的主要条件是与氧气和水（或水蒸气）直接接触。,破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。,防止铁生锈的方法为：保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、,“,烤蓝,”,等制成合金钢,保护金属资源的有效途径是：防止金属腐蚀回收利用废旧金属合理有效的开采矿物寻找金属的代用品物尽其用,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是 （）,A.,在潮湿、致密的土壤中,B.,在干燥、致密的土壤中,C.,在潮湿、疏松的土壤中,D.,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,(,),C,B,A.,水面上的船头部分,B.,水面附近的船体部分,C.,水面下的船底部分,D.,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。,下列做法中不能起防锈作用的是（）,在铁制品表面镀锌,在铁制品表面涂油脂,保留铁件表面的铁锈作保护层,在铁器表面刷油漆,自行车脏了用清水冲洗,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,A.,B.,C.,D.,B,4.,全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界,钢铁年产量的,1/4,。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,A,、,B,、,C,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：,编号,操作方法,实验目的,A,探究铁在干燥空气中的生锈情况,B,放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封,C,探究铁在有空气和水时的生锈情况,加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子,探究铁在有水而无空气,（氧气）时的生锈情况,小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中,一周后，编号为,_,的试管中的铁钉最易生锈。,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,_,。,C,南方比北方天气潮湿，铁更易生锈,A B C,铁在干燥空气中,铁在有水而无空气（氧气）时,铁在有空气和水时,用植物油液封,用橡皮塞塞紧管口,4,.,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：,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；,计算样品中铁的质量分数；,若生产,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿多少吨？,甲,乙,丙,烧杯稀硫酸,200g,150g,150g,加入的铁样品,9g,9g,14g,充分反应后，烧杯剩余物,208.7g,158.7g,163.7g,改正：,(,烧杯的质量为,25.4g,；计算结果精确到,0.1%),解：,分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是,0.3g(,如甲为,200g+9g-208.7g,0.3g,),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，,9g,铁样品中的铁完全反应，,甲中的酸过量,。由乙、丙数据可知，,(150g,25.4g),124.6g,的稀硫酸中的,H,2,SO,4,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。,甲,乙,丙,烧杯稀硫酸,200g,150g,150g,加入的铁样品,9g,9g,14g,充分反应后，烧杯剩余物,208.7g,158.7g,163.7g,解：,乙反应生成氢气的质量为,150g+9g-158.7g,0.3g,。,设,Fe,的质量为,X,。,Fe+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,2,X 0.3g,则,Fe%,8.4g,9g,100%,=93.3%,计算样品中铁的质量分数；,答：样品中铁的质量分数为,93.3%,。,56,X,2,0.3g,=,X=8.4g,若生产,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿多少吨？,解：需要含氧化铁,80%,的赤铁矿的质量为,Y,。,1000 t,这种纯度的铁含纯铁的质量为,1000t93.3%,930t,。,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,=,高温,160 112,Y80%930t,160:112=Y80%:930t Y=1666.1t,答：,生产,1000 t,这种纯度的铁，至,少,需要含氧化铁,(Fe2O3)80%,的赤铁矿为,1666.1t,。,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,；,=,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,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。,2.,在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,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,(,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，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、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。,列比例时，一定要用纯量。,m(,纯,)=m(,不纯,),纯度,4Fe+3O,2,+2XH,2,O=2,Fe,2,O,3,XH,2,O,本单元小结：,一、金属和金属材料,金属与非金属物理性质的比较：,物理性质,金属,非金属,状态,在常温下，除汞,(Hg),是液体外，其余都是固体,在常温下，有固、液、气三态,密度,一般较大,一般较小,光泽,有,一般无,导电性,导热性,能导电、导热,一般不导电、不导热,延展性,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。由于,合金的很多性能一般比,组成它们的纯金属,更好，因此，在实际中大量使用的金属材料是合金。,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，但反应的难易和剧烈程度不同。,),以,Fe,、,Al,、,Cu,为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。,，,。,Fe+H,2,SO,4,FeSO,4,+H,2,2Al+3H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),3,+3H,2,3Fe+2O,2,Fe,3,O,4,点燃,4Al+3O,2,2Al,2,O,3,点燃,2Cu+O,2,2CuO,Cu+H,2,SO,4,不反应,2.,由一种单质 和一种 化合物反应，生成另一种单质 和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如,如果用,A,+,B,C,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。,置换反应：,A,+,B,C,B,+,A,C,分解反应：,ABA+B,，,。,Zn+H,2,SO,4,ZnSO,4,+H,2,Fe+CuSO,4,FeSO,4,+Cu,3.,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,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,H,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的化合物的溶液中置换出来。,(,K Ca Na,特殊、反应复杂,),三、金属资源保护,3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,；,=,高温,1.,把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：,在实际生产时,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、