8.3 金属资源的保护和利用课件-2024-2025学年九年级化学人教版下册

金属资源的利用和保护 1.了解冶炼生铁的原理和方法；（重点） 2.了解铁生锈的原理和金属资源保护的方法。（重点） 3.掌握冶炼铁含杂质的有关化学方程式计算。（难点） 学习目标 为什么钠、镁等金属在自然界中不能以单质形式存在，而以化合物的形式存在于各种矿物质之中？ 新知导入 1.自然界除少数很不活泼的金属如 金、银 等以单质形式存在外,其余都以 化合物 形式存在于地壳和海洋中。 一、金属资源的存在形式 金 银 新知学习 元素名称 质量分数% 元素名称 质量分数% 铝 7.73 镁 2.00 铁 4.75 锌 0.008 钙 3.45 铜 0.007 钠 2.74 银 0.00001 钾 2.47 金 0.0000005 地壳中含量最多的金属是Al 金属元素在地壳中含量 新知学习 2.矿石：能用来提炼金属的矿物。 矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 黄铁矿 孔雀石 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 FeS2 Cu2(OH)2CO3 一、金属资源的存在形式 新知学习 黄铁矿 孔雀石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 新知学习 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、锰等储量在世界观上也占有重要地位。 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。 新知学习 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1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 生熟炼铁炉一 生熟炼铁炉二  新知学习 二、铁的冶炼 1.实验室冶铁原理: 一氧化碳与氧化铁的反应 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 新知学习 二、铁的冶炼 实验步骤： （1）检查装置气密性 （2）装药品，固定仪器 （3）通入CO气体 （4）验纯后，点燃酒精灯 （5）点燃酒精喷灯 （6）反应结束，熄灭酒精喷灯 （7）冷却后停止通CO （8）熄灭酒精灯 新知学习 现象：红棕色粉末变成黑色，澄清的石灰水浑浊。 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓ + H2O 高温 酒精灯的的作用是？ 点燃尾气，防止CO污染空气 2CO + O2 2CO2 点燃 新知学习 注意事项： （1）先通入CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合发生爆炸； （2）冷却后停止通CO的目的：防止还原生成的铁粉在较高温度下被重新氧化，防止石灰水倒流使硬质玻璃管炸裂； （3）尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。 新知学习 2. 工业生铁的冶炼 （1）原料： 焦炭、石灰石、铁矿石 （2）原理： 在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来（以赤铁矿为例） （3）主要设备： Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 炼铁高炉 新知学习 ①焦炭作用：提供热量和还原剂—氧化碳 ②石灰石作用：将铁矿石中的SiO2变成炉渣除去 C+O2 CO2 高温 C+CO2 2CO 高温 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 ④出铁口比出渣口低，因为生铁的密度比炉渣的密度大 ③产品：生铁 新知学习 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。 三、含杂质的物质的化学方程式的计算 不纯物质、纯物质、纯度之间的关系： 列比例时，一定要用纯量。 m(纯) = m(不纯 )×纯度 m(不纯) = m(纯) ÷纯度 纯度= 新知学习 解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x 160 2×56 1000t×80％ x·96% 160 1000t×80％ 2×56 x·96% x= 2×56× 1000t×80％ 160×96% Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 答：理论上炼出含铁96%的生铁583t。 【例题】用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出 含铁96％的生铁多少 t ? = =583t 新知学习 四、金属资源保护 1.金属的腐蚀与防护 取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验 步骤1：在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中。 步骤2：在试管2中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水没过铁钉，上面覆盖一层植物油。 步骤3：在试管3中放入铁钉，试管口塞入放有干燥剂氯化钙的棉花，塞紧橡皮塞。 铁生锈条件的探究 新知学习 通过探究，你对铁制品锈蚀的条件能得出哪些结论？ 现象 分析 结论 试管Ⅰ 试管Ⅱ 　 试管Ⅲ 生锈 不生锈 不生锈 铁既与水接触， 又与氧气接触 铁只与水接触 铁只与氧气接触 在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热） 试管Ⅰ与试管Ⅱ对比，说明铁生锈需要与氧气接触 试管Ⅰ与试管Ⅲ对比，说明铁生锈需要与水接触 新知学习 思考： ①试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？ 将水煮沸的原因_________________。 除去水中的氧气 植物油的作用_______________。 隔绝空气 新知学习 ②为什么铁比铝更容易生锈？ 铝和氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，阻止了铝的进一步氧化；铁与空气中的水和氧气反应生成铁锈，铁锈质地疏松，易吸水，所以铁更容易生锈。 思考： 新知学习 拓展 ①铁的纯度、环境的温度、酸碱性等影响铁锈蚀速率。如与酸、食盐溶液接触的铁制品生锈更快。如夏天用刀切咸菜，不及时擦干净，刀很快会生锈。 ②铜生锈的条件：铜与空气（氧气）、水和二氧化碳同时接触，铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿。 ③铁生锈原理的应用：利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴。 新知学习 具体方法： 1.覆盖保护层(喷漆、涂油、镀铬、烤蓝) 2.保持铁制品表面干燥 3.制成不锈钢(改善金属的组成和结构) 防锈原理：__________________ 隔绝氧气和水 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？ 新知学习 防止金属腐蚀的措施 喷油漆 镀锌白铁皮 涂搪瓷 镀铬 烤蓝 涂油膜 镀铜 不锈钢 新知学习 讨论： (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？ 支架：喷漆 链条：涂油 钢圈：电镀 新知学习 ①用砂纸打磨 ②用酸除锈 （物理变化） （化学变化） Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O (3)如何除铁锈 新知学习 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图： 新知学习 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？ 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。 注：金属回收利用的意义：一方面节约金属资源， 另一方面减少对环境的污染。 新知学习 1.把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物（ ） A.钢 B.生铁 C.纯铁 D.锰钢 2.用下列矿石冶炼金属时，排放的废气容易引起酸雨的是（ ） A.辉铜矿 B.赤铁矿 C.赤铁矿 D.铝土矿 B A 随堂练习 3.实验室用如图装置模拟炼铁。下列说法正确的（ ） A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3 B．应先加热Fe2O3，再通入CO C．红棕色的Fe2O3逐渐变黑 D．气体通过澄清石灰水后可直接排放 C 随堂练习 4.用“W”型管进行微型实验，如图所示，下列说法错误的是（　　） A．a处红棕色粉末变为黑色 B．a处实验结束时先停止通入CO，后停止加热 C．b处澄清石灰水变浑浊证明有二氧化碳生成 D．可利用点燃的方法进行尾气处理 B 随堂练习 5.下列有关金属及合金的说法错误的是（　　） A．常温下所有的金属都是固体 B．铁制品在潮湿的空气中易生锈 C．生铁和不锈钢都是金属材料 D．铝片表面易生成致密的氧化膜 A 随堂练习 一、金属资源的存在形式 二、铁的冶炼 三、有关杂质问题的计算 四、金属资源保护 实验室冶铁原理、现象 工业冶铁原理 金属的腐蚀与防护 金属资源保护 课堂总结 谢谢！ $$