課題3 金屬資源的利用與保護上課用

1、人類生活離不開金屬人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬軍事與科技也需要大量的金屬金屬元素在自然界中的存在形式金屬元素在自然界中的存在形式一一.金屬資源概況金屬資源概況 地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，極地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式單質(zhì)形式存存在；在；自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀自然界以單質(zhì)形式存在的銀赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁鋁士士礦礦黃銅礦黃銅礦輝銅礦輝銅礦Fe2O3 其余大多數(shù)以其余大

2、多數(shù)以化合物化合物的形式存在。金屬化合的形式存在。金屬化合物在自然界中以物在自然界中以礦物礦物的形式存在。的形式存在。 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦赤銅礦 Cu2O 我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鎢、鉬、鈦、錫、銻鈦、錫、銻等儲量居世界前列，等儲量居世界前列，銅、鋁、錳銅、鋁、錳等等儲量在世界觀上也占有重要志地位。儲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大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以人類每年要提煉數(shù)以億噸計的

3、金屬億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵鐵。鐵礦石鐵礦石 鐵鐵礦石礦石如何變成如何變成金屬金屬？二、鐵的冶煉二、鐵的冶煉早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元從公元1世紀起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。世紀起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。二二.鐵的冶煉鐵的冶煉為紀念為紀念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破破1億噸而發(fā)行的郵票億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它鋼的主要成分就是鐵

4、。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它們在某種程度上代表了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國成立們在某種程度上代表了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國成立后，我國的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。后，我國的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國的鋼產(chǎn)年，我國的鋼產(chǎn)量只有量只有158萬噸，居世界第萬噸，居世界第26位；位；1996年，我國的鋼產(chǎn)量首年，我國的鋼產(chǎn)量首次突破次突破1億噸，居世界前茅億噸，居世界前茅。（1）現(xiàn)象：）現(xiàn)象：紅色紅色粉末變成粉末變成黑色黑色，澄，澄清的石灰水變渾濁。清的石灰水變渾濁。點燃尾氣有點燃尾氣有藍色藍色火火焰焰1、實驗室：一氧化碳還原氧化鐵、實驗室：一氧化碳還原氧化鐵Fe2O

5、3 + 3CO 2Fe + 3CO2用酒精燈點燃尾氣的作用是用酒精燈點燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣（3）實驗步驟：）實驗步驟：1、檢查裝置氣密性、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點燃右邊點燃右邊酒精燈酒精燈4、通入一氧化碳通入一氧化碳氣體氣體5、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄滅右邊熄滅右邊酒精燈酒精燈（4）注意

6、事項：）注意事項： 實驗前要先通實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；與空氣混合發(fā)生爆炸； 實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸?；?，同時還可防止石灰水倒吸。 實驗結(jié)束時，先熄燈后停CO，是為了防止溫度降低后外面的空氣進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。1、先通、先通CO還是先點燃酒精燈？為什么？還是先點燃酒精燈？為

7、什么？2、先熄滅酒精燈還是先停止通、先熄滅酒精燈還是先停止通CO？為什么？為什么？先通后點的原因是為了防止加熱一氧化先通后點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。碳和空氣的混合氣而發(fā)生爆炸。（1）原料：）原料：黃鐵礦黃鐵礦 FeS2赤鐵礦赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦磁鐵礦 Fe3O4（2）原理：）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從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫高溫石灰石、石灰石、鐵礦石鐵礦石焦炭、空氣焦炭、空氣3）設(shè)備：高爐）設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：化

8、學(xué)方程式：70%含鐵量含鐵量 錄像錄像2、工業(yè)煉鐵：、工業(yè)煉鐵：鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：高爐煉鐵圖：有關(guān)雜質(zhì)問題的計算有關(guān)雜質(zhì)問題的計算例: 1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多的生鐵的質(zhì)量是多少少？解：氧化鐵的質(zhì)量解：氧化鐵的質(zhì)量： 1000t 80% =800t設(shè)：理論上可煉出鐵的質(zhì)量為設(shè)：理論上可煉出鐵的質(zhì)量為XFe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56800 t X 800t x=560t 256 x高溫高溫=折合為含鐵折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為的生鐵的質(zhì)量為560t

9、96%=583t答：答：1000t可煉出生鐵為可煉出生鐵為583t。練習(xí)：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)3%3%的的生鐵生鐵20002000噸，需要含四氧噸，需要含四氧化三鐵質(zhì)量分數(shù)為化三鐵質(zhì)量分數(shù)為90%90%的的磁鐵礦石多少？磁鐵礦石多少？解：鐵的質(zhì)量解：鐵的質(zhì)量： 2000t(1-3%) =1940t設(shè)：可煉出四氧化三鐵的質(zhì)量為設(shè)：可煉出四氧化三鐵的質(zhì)量為XFe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高溫高溫 232 x x=2679t 168 1940t=折合為磁鐵礦石的質(zhì)量為折合為磁鐵礦石的質(zhì)量為2679t90%=2977t答：磁鐵礦石的質(zhì)量為答：磁鐵礦石

10、的質(zhì)量為2977t。資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計的金屬。金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計的金屬。金屬礦礦物的儲量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些物的儲量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，礦物的儲藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備量和金屬的回收利用等）。量和金屬的回收利用等）。金屬銹蝕給人類帶來了

11、巨大的損失。金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。為為了減少損失，需要探究了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因金屬銹蝕的原因、防護的方法防護的方法和和廢舊金屬的回收利用廢舊金屬的回收利用 現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計實驗以證明鐵制品燥劑氯化鈣。試設(shè)計實驗以證明鐵制品銹蝕的條件。銹蝕的條件。取取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入入3支試管中進行下面的實驗支試管中進行下面的實驗步驟一、在試管步驟一、在試管1中加入中加入少量的蒸餾水少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水，使

12、鐵釘?shù)囊话虢]在水中中步驟二步驟二、在試管、在試管2中注滿中注滿迅速冷卻的沸水、植物油迅速冷卻的沸水、植物油步驟三步驟三、在試管、在試管3中加入中加入少量干燥劑少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）（生石灰或無水氯化鈣）再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞 一周后一周后鐵釘浸沒一半在水中：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

13、水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空氣中干燥空氣中。（緩慢氧（緩慢氧化，放熱）化，放熱）想一想想一想閱讀教材閱讀教材P19頁，回答下列問題：頁，回答下列問題：1、試管、試管中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植物油？物油？2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢？用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢？3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？理嗎？是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。不能，因為鐵銹是

14、疏松的。不能，因為鐵銹是疏松的。（1)1)隔絕空氣隔絕空氣 (2)(2)隔絕水隔絕水討論討論討論討論討論討論2 2、金屬資源保護、金屬資源保護保護金屬資源的主要途徑：保護金屬資源的主要途徑：1、防止金屬的腐蝕、防止金屬的腐蝕2、金屬的回收和利用、金屬的回收和利用3、有計劃合理地開采礦物、有計劃合理地開采礦物4、尋找金屬代用品、尋找金屬代用品學(xué)生練習(xí)：學(xué)生練習(xí)：根據(jù)銅綠的化學(xué)式根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生分析銅生銹的條件又是什么？銹的條件又是什么？與氧氣、水、二氧化碳接觸與氧氣、水、二氧化碳接觸5、物盡其用、物盡其用討論討論我會做我會做1、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易

15、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)、(4)C、D我會做我會做3 3、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進行集中處理的問題被提大幅度增加，廢電池進行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是到議事日程上來。其首要原因是 ( )( ) A A 回收利用電池外殼的金屬材料回收利用電池外殼的金屬材料 B B 防止電池中汞、

16、鎘、鉛等重金屬對土壤和水防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對土壤和水 源的污染源的污染 C C減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕 D D回收利用電池中的石墨電極回收利用電池中的石墨電極C 我會做我會做 4 4、（、（1 1）下列家庭生活垃圾：）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙廢舊書刊報紙 廢電池廢電池 廢棄橡膠、塑料制品廢棄橡膠、塑料制品 易拉罐飲料易拉罐飲料瓶瓶 廢棄電線廢棄電線 破舊鐵鍋、鋁壺破舊鐵鍋、鋁壺 變質(zhì)剩飯菜變質(zhì)剩飯菜 瓜皮果殼瓜皮果殼 廢棄玻璃物品等，其中可回收利廢棄玻璃物品等，其中可回收利用的有?；厥绽门c保護金用的有?；厥绽门c保護金屬資源的相

17、關(guān)聯(lián)的是。屬資源的相關(guān)聯(lián)的是。（2 2）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議議: :； 5、請你解釋以下兩個事實：、請你解釋以下兩個事實：1）鋁比鐵容易氧化，但為什么鋁制品耐用）鋁比鐵容易氧化，但為什么鋁制品耐用而鐵制品卻容易銹蝕？而鐵制品卻容易銹蝕？鋁被氧化后在其表面形成一層致密的氧化膜，鋁被氧化后在其表面形成一層致密的氧化膜，保護可鋁不再進一步被氧化；而鐵氧化易生保護可鋁不再進一步被氧化；而鐵氧化易生銹，需要一層保護膜。銹，需要一層保護膜。2）為什么沿海，尤其是南方沿海地區(qū)的鋼鐵）為什么沿海，尤其是南方沿海地區(qū)的鋼鐵制品比北方容易銹蝕？制品比北方容易銹蝕？沿海地區(qū)，氣候較潮濕，鐵在潮濕的空氣中更沿海地區(qū)，氣候較潮濕，鐵在潮濕的空氣中更易被腐蝕。易被腐蝕。1)為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是中連接的是C和和D，導(dǎo)管接口的連接順序，導(dǎo)管接口的連接順序a 。 C裝置中裝置中NaOH的作用是的作用是 。2)實驗開始時，應(yīng)實驗開始時，應(yīng) (填填“先加熱再通先加熱再通CO”或或“先通先通CO再加熱再加熱”)，目的是，目的是 。3)實驗進行一段時間后，玻璃管實驗進行一段時間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象中出現(xiàn)的現(xiàn)象為為 ，反應(yīng)方程式為，反應(yīng)方程式為