資源簡介

(共29張PPT)
第八單元 金屬和金屬材料
課題3 金屬資源的利用和保護
8.3 金屬礦物
鐵的冶煉
金屬資源保護
核心素養目標
科學態度與責任：
通過探究鐵的冶煉和金屬銹蝕條件，養成嚴謹、細致、實事求是的科學態度。
化學觀念：
建立 “金屬礦物是重要資源，通過化學方法可實現金屬從礦石到單質的轉化” 的觀念；理解 “金屬腐蝕是化學反應，可通過改變條件防護” 的化學認知。
科學思維：
借助鐵冶煉原理分析、金屬銹蝕實驗探究，培養邏輯推理、歸納總結和實驗探究能力；運用化學知識解決金屬資源利用和保護問題，提升創新思維。
重點
鐵的冶煉原理及相關計算；
探究鐵釘生銹條件及金屬防銹措施；
金屬資源保護的途徑和意義。
難點
理解鐵冶煉過程中復雜的化學反應及原理；
從微觀角度認識金屬腐蝕的本質；
綜合運用知識解決金屬資源利用和保護中的實際問題。
課前導入
課前導入
生活中我們隨處可見金屬制品，從日常的鐵鍋、自行車，到宏偉的橋梁、高樓大廈的鋼筋結構，金屬在人類生活和生產中扮演著重要角色。但地球上的金屬資源并非取之不盡、用之不竭，而且很多金屬還面臨著生銹腐蝕的困擾。古代人是如何冶煉金屬的？我們又該如何保護這些珍貴的金屬資源呢？今天，就讓我們一起走進 “金屬資源的利用和保護”，探尋金屬背后的奧秘，為金屬資源的可持續利用貢獻智慧
01
金屬礦物
金屬資源的存在
地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除了金、銀等有單質形式存在，金屬多以化合物的形式存在。
自然界以單質形式存在的金
自然界以單質形式存在的銀
金屬資源的存在
大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的。
我國是世界上為數不多的已知金屬礦物種類比較齊全的國家之一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。
常見的金屬礦石的名稱和主要成分如下：
金屬礦石 赤鐵礦 磁鐵礦 鋁土礦 赤銅礦 金紅石 軟錳礦
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2
鐵的冶煉
→利用：
春秋戰國時期，我國已生產和使用鐵器；
戰國時期，鐵制工具的大量使用提高了生產力水平。
→記載：
《天工開物》中有我國古代煉鐵的記載。
《天工開物》記載的我國古代煉鐵示意圖
工業煉鐵
→煉鐵原理：
在高溫下，利用高爐內反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。
→原料：
鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。
→工業煉鐵的產品：
生鐵（含碳量2%~4.3%的鐵合金，不是純鐵）。
高爐內發生的有關化學反應
→以赤鐵礦為原料，主要反應為：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
→焦炭的作用：
①提供熱量C + O2CO2 。②提供CO，C + CO22CO
→石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉變為爐渣除去：
CaCO3 CaO + CO2↑ CaO + SiO2CaSiO3（爐渣）
有關化學反應中雜質問題的計算
【原理】
→實際生產過程中，所用的原料或產物一般都含有雜質。在計算用料和產量時，應考慮雜質問題。
→化學方程式所表示的各物質發生化學反應時的質量關系，是純凈物之間的質量關系。
因此在計算中必須將含雜質的物質的質量換算成純凈物的質量再進行計算。
有關化學反應中雜質問題的計算
【計算公式】
有關化學反應中雜質問題的計算
【計算步驟】
（1）將含雜質物質的質量換算成純凈物的質量
（2）將純凈物的質量帶入化學方程式進行計算
（3）將計算得到的純凈物質量換算成含雜質物質的質量
【例】用1000 t 含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸
1000t×80％=800t
解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為
設：800t氧化鐵理論上可以煉出的鐵質量為x。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
160 2×56
800t x
x=560t
答：理論上可煉出含鐵96％的生鐵583t。
=
02
金屬資源保護
鐵釘生銹的條件探究
實驗現象及分析
→實驗現象：
鐵釘生銹，水面處銹蝕嚴重。
→實驗分析：
鐵釘同時與水、氧氣接觸，易生銹。
→實驗現象：
鐵釘沒有生銹。
→實驗分析：
鐵釘只與水接觸而不與氧氣接觸，不易生銹。
實驗現象及分析
→實驗現象：
鐵釘沒有生銹。
→實驗分析：
鐵釘只與干燥的空氣接觸而不與水接觸，不易生銹。
→實驗結論：
鐵生銹的條件是鐵與水、氧氣同時接觸，即鐵生銹是鐵與水、氧氣共同作用的結果。
防止鐵制品的銹蝕
【原理】
破壞鐵制品銹蝕的條件，使鐵制品隔絕空氣或水。只要破壞其中一個條件，
鐵就不能生銹
【防止鐵生銹的方法】
①保持鐵制品潔凈和干燥；
②在鐵制品表面涂上一層保護膜，如涂油、噴漆、電鍍、搪瓷、烤藍；
③改變鐵的組織結構，制成合金，如不銹鋼。
保護金屬資源
【保護金屬資源的必要性】
①金屬礦物的儲量有限且不能再生；
②隨意丟棄廢舊金屬會造成資源浪費和環境污染
【保護金屬資源的有效途徑】
①防止金屬銹蝕；
②回收利用廢舊金屬；
③有計劃、合理地開采金屬礦物；
④尋找金屬的代用品等。
稀土資源的利用和保護
稀土元素是儲量較少的一類金屬元素的統稱，有“工業的維生素”的美譽，是重要的戰略資源，廣泛應用于新能源、新材料、航空航天、電子信息等尖端科技領域。
稀土資源是不可再生的，過度開采會面臨枯竭。我國針對稀土資源開采已有相應的措施，如制定并實施了稀土行業發展規劃，對稀土出口實行配額管理等。
說到我國的稀土，必須感謝一位國際著名的中國化學家，他就是2008年度國家最高科學技術獎獲得者徐光憲院士。徐光憲和他的團隊研發了稀土分離技術，使我國能夠自主分離稀土產品，打破了發達國家在國際稀土市場上的壟斷地位。
03
課堂小結
04
課堂練習
1.下列有關鐵制品銹蝕與保護的說法不正確的是( )
A．鐵與氧氣、水等反應導致鐵制品銹蝕
B．將鐵制成不銹鋼能減緩銹蝕
C．銹蝕的鐵制品沒有任何利用價值
D．鐵欄桿表面刷漆能減緩銹蝕
C
2.下列關于資源、能源的敘述正確的是( )
A．回收利用廢舊金屬，雖不能減少對環境的污染，卻可以節約金屬資源
B．現在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20%—40%
C．目前已制得的合金只有90余種
D．金屬資源只有金、銀以單質的形式存在，其余都以化合物形式存在
B
D
3.煉鐵工業中高爐煤氣的一種新的處理過程如圖所示，有關該過程的敘述錯誤的是( )
A．可減少CO2的排放
B．Fe3O4和CaO均可循環利用
C．H2、CO在過程①體現還原性
D．在反應中C、H、Fe、Ca的元素化合價都發生了變化
4.如圖為有關鐵的化學性質的兩個實驗。下列說法正確的是( )
A．甲、乙實驗中的水作用相同
B．甲、乙實驗說明鐵在不同條件下可與氧氣反應
C．乙實驗中ac對比說明鐵的銹蝕與氧氣有關
D．乙實驗b中鐵釘銹蝕最嚴重
B
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