課題3金屬資源的利用和保護課件

1、 金屬和金屬材料課題3 金屬資源的利用和保護第二課時第二課時P1821 據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%40%鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡四四.金屬資源保護金屬資源保護1.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護鐵軌的銹蝕鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕各種鐵制品的銹蝕 為了減少損失，為了減少損失，需要探究需要探究金屬銹金屬銹蝕的原因蝕的原因、防護防護的方法的方法和和廢金屬廢金屬的回收利用的回收利用金屬銹蝕給人類金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損帶來

2、了巨大的損失。失。a.在干燥空氣中在干燥空氣中b.浸沒在水中浸沒在水中c.半截浸沒在水中半截浸沒在水中鐵的生銹過程鐵的生銹過程哪種條件下哪種條件下, ,鐵最鐵最易生銹易生銹? ?為什么為什么? ?不生銹不生銹(有水無有水無O2) 不生銹不生銹 ( (有有OO2無水無水) )在水與空氣的交界面最易生銹在水與空氣的交界面最易生銹 植物油植物油 a b c請思考：請思考：用橡皮塞用橡皮塞塞緊管口塞緊管口(有水和有水和2)（1 1）鐵與空氣中的）鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鐵銹的成份很復(fù)雜鐵銹的成份很復(fù)雜,主要為氧化鐵主要為氧化鐵Fe2O3 XH2O，是混合物。，是

3、混合物。（1）鐵生銹的條件是：）鐵生銹的條件是：要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(Fe、H2O、O2)；（2 2）金屬銹蝕的條件）金屬銹蝕的條件反應(yīng)物要能相互接觸；反應(yīng)物要能相互接觸；生成物不會對反應(yīng)起阻礙作用生成物不會對反應(yīng)起阻礙作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (緩慢氧化緩慢氧化)全浸在水中全浸在水中干燥空氣中干燥空氣中一半在水中一半在水中食鹽水中食鹽水中稀稀H2SO4中中 一周后一周后鐵釘沾了酸液鐵釘沾了酸液: 鐵釘嚴(yán)重銹蝕鐵釘嚴(yán)重銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵

4、釘浸沒一半在水中：鐵釘浸沒一半在水中： 鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界面處生銹面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）： 鐵未生銹鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）： 鐵未生銹鐵未生銹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鹽水中食鹽水中干燥空氣中干燥空氣中1 1鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化作用。（緩慢氧化, ,放熱）放熱）2.2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3 3鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵銹（混合

5、物）的主要成分是氧化鐵鐵Fe2O3, ,紅棕色紅棕色. . 結(jié)論結(jié)論:（3）防止鐵制品生銹的措施：）防止鐵制品生銹的措施：(破壞破壞鐵生銹的條件即鐵生銹的條件即可可)：P20表表保持鐵制品表面的潔凈和干燥。保持鐵制品表面的潔凈和干燥。在鐵制品表面形成保護膜，即涂油、刷漆、搪瓷、在鐵制品表面形成保護膜，即涂油、刷漆、搪瓷、鍍上鍍上 耐腐蝕的金屬、烤藍(lán)（耐腐蝕的金屬、烤藍(lán)（即表面生成致密的氧化膜保即表面生成致密的氧化膜保護層護層），使鐵制品與空氣隔絕。），使鐵制品與空氣隔絕。改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成耐腐蝕的合金，改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就如不銹鋼，就 是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金

6、。是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。思考題：為什么鐵制品易全部被銹思考題：為什么鐵制品易全部被銹蝕，而鋁不易被銹蝕？蝕，而鋁不易被銹蝕？ 答：鐵銹很答：鐵銹很疏松疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與與氧氣、水蒸氣氧氣、水蒸氣反應(yīng)，因此鐵制品可以全反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。因而鐵銹應(yīng)及時除去。部被銹蝕。因而鐵銹應(yīng)及時除去。 而鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的而鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的Al2O3薄膜，能薄膜，能覆蓋在覆蓋在鋁的鋁的表面，保護里面的鋁不再與表面，保護里面的鋁不再與氧氧氣氣反應(yīng)，因此，鋁具有很好的抗反應(yīng)，因此，鋁具有很好的抗腐蝕腐蝕能。能。 討論并回答討論并回答1：P20 自

7、行車各構(gòu)件的防銹措自行車各構(gòu)件的防銹措施？施？三角架：三角架：鋼線鋼線(輻條）：輻條）：鏈條：鏈條：刷漆刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等涂油等平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！支架的防銹措施：支架的防銹措施： 鏈條的防銹措施：鏈條的防銹措施： 。 鋼圈的防銹措施：鋼圈的防銹措施： 車把的防銹措施：車把的防銹措施： 。 討論并回答討論并回答1：P20 自行車各構(gòu)件的防銹措施？自行車各構(gòu)件的防銹措施？鋼圈：鋼圈：討論并回答討論并回答2：根據(jù)鐵生銹的條件，：根據(jù)鐵生銹的條件，填寫出下列鐵制品防銹的方法：填寫出下列鐵制品防銹的方法： （1）鋼

8、鋸條）鋼鋸條_； （2）自行車車架）自行車車架_； （3）自行車車把）自行車車把_； （4）臉盆）臉盆 _ ； （5）不銹鋼樓梯扶手）不銹鋼樓梯扶手_； （6）鐵制自來水管）鐵制自來水管_。 圖圖8-25 據(jù)估計一些礦物可供開采的年限據(jù)估計一些礦物可供開采的年限2.2.金屬資源保護金屬資源保護為什么要保護金屬資源？為什么要保護金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2 2、怎樣保護金屬資源呢、怎樣保護金屬資源呢? ? 防止金屬的腐蝕。防止金屬的腐蝕。（因腐蝕而報廢的（因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量20%40%）回收與利用

9、廢舊的金屬?；厥张c利用廢舊的金屬。例如：例如： （回收比制造新的要劃算，且回收比制造新的要劃算，且節(jié)約金屬資源和節(jié)約金屬資源和95的能源，廢舊金屬的回收利的能源，廢舊金屬的回收利用可減少對環(huán)境的污染，如廢舊電池回收等）用可減少對環(huán)境的污染，如廢舊電池回收等） 有計劃有計劃, ,合理地開采礦物合理地開采礦物, ,嚴(yán)禁不嚴(yán)禁不 顧國家利益的亂采礦。顧國家利益的亂采礦。 尋找金屬代用品。尋找金屬代用品。例如用例如用 代代替替 和其它和其它 制造管道等制造管道等。 圖圖8-26 金屬的回收利用金屬的回收利用回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉罐要便宜

10、罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。能源。目前世界上有目前世界上有50%以上的鐵和以上的鐵和90%以上的金得到回收利以上的金得到回收利用。用。（2）保護金屬資源的意義：）保護金屬資源的意義： 節(jié)約節(jié)約 。 減少對減少對 。 反饋練習(xí)反饋練習(xí) 1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是是 （）（） A.在潮濕、致密的土壤中在潮濕、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.在潮濕、疏松的土壤中在潮濕、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.某運輸用鐵船，在水中行駛

11、，最易生銹的部位是某運輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是()CBA.水面上的船頭部分水面上的船頭部分 B.水面附近的船體部分水面附近的船體部分 C.水面下的船底部分水面下的船底部分 D.各部分都一樣速度生銹各部分都一樣速度生銹 3.日常生活中的一些鐵制品經(jīng)常會被銹蝕。日常生活中的一些鐵制品經(jīng)常會被銹蝕。 下列做法中不能起防銹作用的是（下列做法中不能起防銹作用的是（ ）在鐵制品表面鍍鋅在鐵制品表面鍍鋅 在鐵制品表面涂油脂在鐵制品表面涂油脂保留鐵件表面的鐵銹作保護層保留鐵件表面的鐵銹作保護層在鐵器表面刷油漆在鐵器表面刷油漆自行車臟了用清水沖洗自行車臟了用清水沖洗 用廢酸液沖洗鐵制污水管道用廢酸

12、液沖洗鐵制污水管道切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A. B.C. D.B 4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時入放干凈的鐵釘分別同時入放A、B、C三支試管中進行研究。三支試管中進行研究。請你幫助該學(xué)生完成下列實驗設(shè)計的內(nèi)容：請你幫助該學(xué)生完成下列實驗設(shè)計的內(nèi)容：編號編號操作方法操作方法實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康腁探究鐵在干燥空氣中探究鐵在干燥空氣中的生銹情況的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒鐵釘，并用植物油浸

13、沒鐵釘，并用植物油液封液封C探究鐵在有空氣和水探究鐵在有空氣和水時的生銹情況時的生銹情況加熱烘干試管，小心放加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子入鐵釘，塞上塞子 探究鐵在有水而無空氣探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時的生銹情況（氧氣）時的生銹情況小心放入鐵釘，注入蒸餾小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中水，使鐵釘部分浸入水中一周后，編號為一周后，編號為_的試管中的鐵釘最易的試管中的鐵釘最易生銹。生銹。用相同材料制作，經(jīng)過相同時間防銹處理的鐵用相同材料制作，經(jīng)過相同時間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是_。C南方比北方天氣

14、潮濕，鐵更易生銹南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹A B C鐵在干燥空氣中鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空鐵在有水而無空氣（氧氣）時氣（氧氣）時鐵在有空氣和水時鐵在有空氣和水時用植物用植物油液封油液封用橡皮塞用橡皮塞塞緊管口塞緊管口4 4. .某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進也不與稀硫酸反應(yīng)）進行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進行實驗，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完行實驗，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。實驗數(shù)據(jù)如下表：全反應(yīng)。實驗數(shù)據(jù)如下表： 請

15、你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：請你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題： 哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)； 計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 若生產(chǎn)若生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至這種純度的鐵，至少少需要含氧化鐵需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？的赤鐵礦多少噸？ 甲甲乙乙丙丙燒杯稀硫酸燒杯稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯剩余物充分反應(yīng)后，燒杯剩余物208.7g158.7g163.7g改正：改正：(燒杯的質(zhì)量為燒杯的質(zhì)量為25.4g；計算結(jié)果精確到；計算結(jié)果精確到0.

16、1%)解：解：分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質(zhì)分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質(zhì)量都是量都是0.3g(如甲為如甲為200g+9g-208.7g0.3g),即各人的實驗中都有一種即各人的實驗中都有一種反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過量甲中的酸過量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫的稀硫酸中的酸中的H2SO4完全反應(yīng)，完全反應(yīng)，丙中的金屬過量丙中的金屬過量。綜合分析可知。綜合分析可知乙同學(xué)所乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反

17、應(yīng)。取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲甲乙乙丙丙燒杯稀硫酸燒杯稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯剩余物充分反應(yīng)后，燒杯剩余物208.7g158.7g163.7g解：解：乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g0.3g。設(shè)設(shè)Fe的質(zhì)量為的質(zhì)量為X。 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H22 X 0.3g則則Fe%8.4g9g 100%=93.3%計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。56X20.3g=X=8.4g若生產(chǎn)若生產(chǎn)1000 t

18、這種純度的鐵，至這種純度的鐵，至少少需要含氧化鐵需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤的赤鐵礦多少噸？鐵礦多少噸？解：解：需要含氧化鐵需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為的赤鐵礦的質(zhì)量為Y。1000 t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t93.3%930t。3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 =高溫高溫160 112Y80% 930t160:112=Y80%: 930t Y=1666.1t答：答：生產(chǎn)生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至這種純度的鐵，至少少需要含氧化鐵需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦為的赤鐵礦為1666.1t。3CO+ Fe2O3 2Fe +

19、3CO2 ；=高溫高溫 1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復(fù)雜的過程，其主要反應(yīng)原理是把鐵礦石冶煉成鐵是一個復(fù)雜的過程，其主要反應(yīng)原理是在高溫條件下在高溫條件下CO作還原劑，奪取作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，鐵礦石里的氧，將鐵還原出來。將鐵還原出來。 2.在實際生產(chǎn)時在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用在計算用料時和產(chǎn)量時料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。3.鐵生銹的條件是鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水鐵與空氣中的氧氣、水( (或水蒸氣或水蒸氣) )直接接直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。觸，如果隔絕了空氣和水

20、，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和 耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。4. 保護金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢保護金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開采礦物舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。以及尋找金屬代用品等。列比例時，一定要用純量。列比例時，一定要用純量。m(純純) = m(不純不純 )純度純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O本單元小結(jié)：本單元小結(jié)：一、金屬和金

21、屬材料一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：物理性質(zhì)物理性質(zhì)金屬金屬非金屬非金屬狀態(tài)狀態(tài) 在常溫下，除汞在常溫下，除汞(Hg)是液體外，其余是液體外，其余都是固體都是固體 在常溫下，有在常溫下，有固、液、氣三態(tài)固、液、氣三態(tài)密度密度 一般較大一般較大 一般較小一般較小光澤光澤 有有 一般無一般無導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性能導(dǎo)電、導(dǎo)熱能導(dǎo)電、導(dǎo)熱 一般不導(dǎo)電、不一般不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱導(dǎo)熱延展性延展性有有沒有沒有2.金屬材料包括金屬材料包括純金屬和合金純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具

22、有金屬特在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金性的合金 。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實際中大量使用的金屬材料是合金。此，在實際中大量使用的金屬材料是合金。二、金屬的化學(xué)性質(zhì)二、金屬的化學(xué)性質(zhì)1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。的難易和劇烈程度不同。)以以Fe、Al、Cu為例，寫出它與氧氣、為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。，。Fe + H2SO4 FeSO4 + H22A

23、l +3H2SO4 Al2 (SO4) 3 +3H23Fe + 2O2 Fe3O4點燃點燃4Al + 3O2 2Al2O3點燃點燃2Cu + O2 2CuO Cu + H2SO4不反應(yīng)不反應(yīng)2.由一種單質(zhì)由一種單質(zhì) 和一種和一種 化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì) 和另一種和另一種 化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。例如化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。例如如果用如果用A+B C來表示化合反應(yīng)的話，請用相似來表示化合反應(yīng)的話，請用相似的方法來表示分解反應(yīng)和置換反應(yīng)。的方法來表示分解反應(yīng)和置換反應(yīng)。置換反應(yīng)：置換反應(yīng)：A +BC B + AC分解反應(yīng)：分解反應(yīng)：ABA + B ，。Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu3.常見金屬活動性順序如下：常見金屬活動性順序如下： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性，由強逐漸減弱金屬活動性，由強逐漸減弱舉例說明金屬活動性