課題3-金屬資源的利用和保護(hù)(上課用)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)人類生活和生產(chǎn)離不開金屬資源金屬元素在自然界中的存在形式

自然界除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,一.金屬的存在：自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀金屬元素在自然界中的存在形式其余都以化合物形式存在于地殼和海洋中。金屬元素在地殼中的含量元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鋁（Al）7.73鎂（Mg）2.00鐵（Fe）4.75鋅（Zn）0.008鈣（Ca）3.45銅（Cu）0.007鈉（Na）2.74銀（Ag）0.00001鉀（K）2.47金（Au）0.0000005資料

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦

Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）輝銅礦主要成分是Cu2S赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3礦石:工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫礦石。

我國(guó)是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)量在世界觀上也占有重要志地位。

大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。鐵礦石

鐵礦石如何變成金屬？？？1、原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O42、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣3、設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量一、鐵的冶煉（工業(yè)上）實(shí)驗(yàn)：一氧化碳還原氧化鐵[Fe2O3]現(xiàn)象：

紅色粉末變成黑色，F(xiàn)e2O3+3CO2Fe+3CO2高溫澄清的石灰水變渾濁。CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止CO污染空氣2CO+O22CO2點(diǎn)燃

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄燈后停CO，是為了防止溫度降低后外面的空氣進(jìn)入玻璃管使鐵重新被氧化；還防止試管中的石灰水倒吸入熱的玻璃管，使之炸裂。操作中應(yīng)注意些什么？1、先通CO還是先點(diǎn)燃酒精燈？為什么？2、先熄滅酒精燈還是先停止通CO？為什么？先通后點(diǎn)的原因是為了防止加熱一氧化碳和空氣的混合氣而發(fā)生爆炸。鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：高爐是個(gè)豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來

工業(yè)上工業(yè)上煉鐵時(shí)各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。CO2+C=2CO高溫3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2高溫C+O2==CO2高溫CaO+SiO2==CaSiO3高溫CaCO3==CaO+CO2高溫提供熱量提供還原劑造渣，除去二氧化硅例：用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出純鐵多少t?解：設(shè)理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為x1602×561000t×80％X1601000tX80%2×56XX=560t答：可以煉出純鐵560t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2如果煉出含鐵為96%的生鐵多少t？生鐵的質(zhì)量560t÷96%=583t可以煉出生鐵鐵583t。純物質(zhì)的質(zhì)量=

不純物質(zhì)的質(zhì)量×物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不純物質(zhì)的質(zhì)量=純物質(zhì)的質(zhì)量÷物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵90%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？解：鐵的質(zhì)量：2000t×(1-3%)=1940t設(shè)：可煉出四氧化三鐵的質(zhì)量為XFe3O4+4CO====3Fe+4CO2

232168X1940t高溫

232xx=2679t1681940t=折合為磁鐵礦石的質(zhì)量為2679t÷90%=2977t答：磁鐵礦石的質(zhì)量為2977t。開礦鋼鐵銹蝕的危害三、金屬資源保護(hù)資料一：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~

40%。資料二：礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生?？晒╅_采的年限如圖所示。鋼鐵防銹1、金屬的腐蝕和防護(hù)鐵為什么會(huì)生銹？？？取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)步驟一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中步驟二、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水、植物油步驟三、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞請(qǐng)解釋下列實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象液面處鐵銹較多干燥劑①干燥空氣中②部分浸沒水中③浸沒水中④部分浸沒食鹽水中1234

一周后鐵釘浸沒一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中一半在水中干燥空氣中鐵生銹條件的探究現(xiàn)象分析結(jié)論試管Ⅰ試管Ⅱ

試管Ⅲ生銹不生銹不生銹鐵既與水接觸，又與氧氣接觸鐵只與水接觸鐵只與氧氣接觸在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹。（緩慢氧化，放熱）在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！

鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)Fe2O3

鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。鐵銹-------混合物(主要成分氧化鐵)結(jié)構(gòu)疏松多孔氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實(shí)使鋁“自我保護(hù)”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機(jī)械表面涂防銹油在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅金屬防腐蝕的方法：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成保護(hù)層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水

自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？刷油漆涂油鍍鉻2、金屬資源保護(hù)保護(hù)金屬資源的主要途徑：1、防止金屬的腐蝕2、金屬的回收和利用3、有計(jì)劃合理地開采礦物4、尋找金屬代用品學(xué)生練習(xí)：根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？與氧氣、水、二氧化碳接觸5、物盡其用討論廢棄金屬的回收有什么意義？

可節(jié)約金屬資源由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價(jià)廉的金屬制品可減少金屬對(duì)環(huán)境的污染金屬資源保護(hù)

廢舊金屬的回收利用還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果將廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會(huì)造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染，這是一舉兩得的好事。日本水俁病小結(jié)鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：

1、保持鐵制品表面干燥和潔凈

2、在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、“烤藍(lán)”等

3、制成合金鋼保護(hù)金屬資源的有效途徑是：

防止金屬腐蝕

回收利用廢舊金屬

合理有效的開采礦物

尋找金屬的代用品

物盡其用我會(huì)做1、通過實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒有植物油中2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車臟了用清水沖洗

B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道

C、在鐵制籃球架上刷一層油漆

D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干(3)、(2)C、D我會(huì)做3、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是()A回收利用電池外殼的金屬材料B防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對(duì)土壤和水源的污染C減輕電池中滲漏的液體對(duì)其他物品的腐蝕D回收利用電池中的石墨電極C我會(huì)做4、（1）下列家庭生活垃圾：①?gòu)U舊書刊報(bào)紙②廢電池③廢棄橡膠、塑料制品④易拉罐飲料瓶⑤廢棄電線⑥破舊鐵鍋、鋁壺⑦變質(zhì)剩飯菜⑧瓜皮果殼⑨廢棄玻璃物品等，其中可回收利

用的有＿＿＿＿＿＿＿＿?；厥绽门c保護(hù)金

屬資源的相關(guān)聯(lián)的是＿＿＿＿＿＿。（2）請(qǐng)你聯(lián)系實(shí)際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥防止金屬腐蝕尋找金屬的代用品

課題3金屬資源的利用和保護(hù)1、為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是C和D，導(dǎo)管接口的連接順序a→

→

→

C裝置中NaOH的作用是

。2、實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)

(填“先加熱再通CO”或“先通CO再加熱”)，目的是

。3、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為

，反應(yīng)方程式為

。4、除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3

(請(qǐng)寫一物質(zhì)的化學(xué)式)。某化學(xué)興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)來探究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請(qǐng)回答有關(guān)問題：dbe除去殘余的二氧化碳

先通一氧化碳再加熱

排空玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫C或H2

固體由紅棕色變成黑色

課題3金屬資源的利用和保護(hù)2、通過實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒在植物油中3、如圖所示實(shí)驗(yàn)，裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A、鐵絲不變化B、鐵絲逐漸消失C、試管中的液面不變化D、試管中的液面上升D

課題3金屬資源的利用和保護(hù)4、下列關(guān)于金屬資源的說法，不正確的是（）A、自然界中除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在B、自然界中的金屬資源是取之不盡的