课题3-金属资源的利用和保护(上课用)

1、课题课题3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 人类生活和生产离不开金属资源人类生活和生产离不开金属资源 金属元素在自然界中的存在形式金属元素在自然界中的存在形式 自然界自然界除少数很不活泼的金属如除少数很不活泼的金属如金、银金、银等有等有单质形单质形 式式存在外存在外, , 一一. .金属的存在：金属的存在： 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 金属元素在自然界中的存在形式金属元素在自然界中的存在形式 其余都以其余都以化合物形式化合物形式存在于地壳和海洋中。存在于地壳和海洋中。 金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量

2、元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/% 铝（Al）7.73镁（Mg）2.00 铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008 钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007 钠（Na）2.74银（Ag）0.00001 钾（K ）2.47金（Au）0.0000005 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O 辉铜矿辉铜矿 主要成分是主要成分是Cu2S 赤铁矿赤铁矿 黄铁矿黄铁矿 菱铁矿菱铁矿 铝铝 士士 矿矿 黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿 Fe2O3 矿石矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。矿石。 我国是世界上已知矿物种类比较齐

3、全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、 钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等 储量在世界观上也占有重要志地位。储量在世界观上也占有重要志地位。 大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源， 人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业 生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。 铁矿石铁矿石 铁铁 矿石矿石如何变成如何变成金属金属？ 黄铁矿黄铁矿 FeS2 赤铁

4、矿赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿菱铁矿 FeCO3 磁铁矿磁铁矿 Fe3O4 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁 从铁矿石中还原出来从铁矿石中还原出来 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石 焦炭、空气焦炭、空气 化学方程式：化学方程式： 一、铁的冶炼一、铁的冶炼 实验：实验：一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁Fe2O3 现象：现象： 红色红色粉末粉末变成变成黑色，黑色， Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温高温 澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。 CO2 + Ca(OH)2 Ca

5、CO3 + H2O 用酒精灯点燃尾气的作用是用酒精灯点燃尾气的作用是 防止防止CO污染空气污染空气 2CO + O2 2CO2 点燃点燃 实验结束时，先熄灯后停CO，是为了 防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁 重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入 热的玻璃管，使之炸裂。 1、先通、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？还是先点燃酒精灯？为什么？ 2、先熄灭酒精灯还是先停止通、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？为什么？ 先通后点的原因是为了防止加热一氧化先通后点的原因是为了防止加热一氧化 碳和空气的混合气而发生爆炸。碳和空气的混合气而发生爆炸。 铁矿石 焦炭 热空气 炉 渣 出 口 生铁

6、出口 石灰石 高炉炼铁图：高炉炼铁图： 高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉炉 子，炉壳用子，炉壳用钢板钢板制成，内制成，内 部用部用耐火砖耐火砖作衬里。炼铁作衬里。炼铁 的主要原料是的主要原料是铁矿石、焦铁矿石、焦 炭、石灰石和空气炭、石灰石和空气。 高温下，用还原剂（主要是高温下，用还原剂（主要是 一一氧化碳氧化碳）从铁矿石里把铁）从铁矿石里把铁 还原出来还原出来 CO2 + C = 2CO 高温 3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 高温 C+O2=CO2 高温高温 CaO+SiO2=CaSiO3 高温高温 CaCO3=CaO+CO2 高温高温 提供热量提供热量 提供还原剂提供还

7、原剂 造渣，除去造渣，除去 二氧化硅二氧化硅 例：例：用用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿的赤铁矿 石，理论上可以炼出纯铁多少石，理论上可以炼出纯铁多少 t ? 解：解：设理论上可以炼出的纯铁质量为设理论上可以炼出的纯铁质量为x 160 256 1000t80 X 160 1000tX80% 256 X X= 560t 答：答：可以炼出纯铁可以炼出纯铁560t。 3CO + Fe2O3 2 Fe +3CO2 如果炼出含铁为如果炼出含铁为96%的生铁多少的生铁多少t？ 生铁的质量生铁的质量560t 96%=583t 可以炼出生铁铁炼出生铁铁583t。 纯物质的质量纯物质的质量= 不纯物质

8、的质量不纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数 不纯物质的质量不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数 注意：注意： 带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量 练习：练习： 要炼出含杂质要炼出含杂质3%的生铁的生铁 2000吨，需要含四氧化三吨，需要含四氧化三 铁铁90%的磁铁矿石的质量的磁铁矿石的质量 是多少？是多少？ 开开 矿矿 钢钢 铁铁 锈锈 蚀蚀 的的 危危 害害 三、金属资源保护三、金属资源保护 资料一：资料一：据有关资料报道，现在世界上每据有关资料报道，现在世界上每 年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年因腐

9、蚀而报废的金属设备和材料相当于 年产量的年产量的20% 20% 40%40%。 资料二：资料二：矿物的储量有矿物的储量有 限，而且不能再生。可限，而且不能再生。可 供开采的年限如图所示。供开采的年限如图所示。 钢钢 铁铁 防防 锈锈 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 铁为什么会生锈？铁为什么会生锈？ 取取3枚洁净无锈的铁钉，分别放枚洁净无锈的铁钉，分别放 入入3支试管中进行下面的实验支试管中进行下面的实验 步骤一、在试管步骤一、在试管1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水，使铁钉的一半浸没在水 中中 步骤二步骤二、在试管、在试管2中注满中注满迅速冷却的沸水、植物油迅

10、速冷却的沸水、植物油 步骤三步骤三、在试管、在试管3中加入中加入少量干燥剂少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙） 再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞 请解释下列实验的现象 液面处铁液面处铁 锈较多锈较多 干燥剂干燥剂 干燥空气中干燥空气中 部分浸没水中部分浸没水中 浸没水中浸没水中 部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中 1 12 23 34 4 一周后一周后 铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：

11、 铁未生锈铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈 全浸在水中全浸在水中 一半在水中一半在水中 干燥空气中干燥空气中 。 （缓慢氧（缓慢氧 化，放热）化，放热） 在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等物质相等物质相 互作用，发生一系列复杂的互作用，发生一系列复杂的化学变化化学变化，使铁转化，使铁转化 为为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。 因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！ 铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2

12、O O它是一种它是一种 疏松多孔的物质疏松多孔的物质 Fe2O3 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和这种多孔性的物质，能让水分和 空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续 跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。 铁锈铁锈- -混合物混合物 (主要成分主要成分 氧化铁氧化铁) 结构疏松多孔结构疏松多孔 氧化铁氧化铁与铝壶表面的与铝壶表面的氧化铝氧化铝膜性质比较膜性质比较 铁锈铁锈 (e23) 氧化铝氧化铝 (Al2O3) 结构特点结构特点 若不除去结果若不除去结果 疏松多孔疏松多孔 完全锈蚀完全锈蚀 致密结实致密结实 使铝使铝“自我保自我保

13、 护护” 与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触 与水与水接触接触 怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？ 在在 车车 船船 的的 表表 面面 喷喷 油油 漆漆 在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷 此外，还可以在钢此外，还可以在钢 铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能 起保护作用的其他起保护作用的其他 金属。金属。 如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬 镀铜镀铜 金属防腐蚀的方法： （1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水 自行车的构件如自行车的构件如支架、链条、钢圈支架、链条、钢圈

14、等，等， 分别采取了什么防锈措施？分别采取了什么防锈措施？ 2 2、金属资源保护、金属资源保护 保护金属资源的主要途径：保护金属资源的主要途径： 1、防止金属的腐蚀、防止金属的腐蚀 2、金属的回收和利用、金属的回收和利用 3、有计划合理地开采矿物、有计划合理地开采矿物 4、寻找金属代用品、寻找金属代用品 学生练习：学生练习：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生分析铜生 锈的条件又是什么？锈的条件又是什么？ 与氧气、水、二氧化碳接触与氧气、水、二氧化碳接触 5、物尽其用、物尽其用 讨论讨论 金属资源保护金属资源保护 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的废旧金属的回收利用

15、还可以减少对环境的 污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果将废污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果将废 旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土 壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利 用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少 对环境的污染，这是一举两得的好事。对环境的污染，这是一举两得的好事。 日本水俣病日本水俣病 我会做我会做 1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？ （1）在干燥的空气中）在干燥的空气中 （2）在潮湿

16、的空气中）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中）部分浸入食盐水中 （4）浸没有植物油中）浸没有植物油中 2、下列做法能防止铁制品生锈的是（）、下列做法能防止铁制品生锈的是（） A、自行车脏了用清水冲洗、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆、在铁制篮球架上刷一层油漆 D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干 (3)、(2) C、D 我会做我会做 3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅 度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日度增加，废电池进行集

17、中处理的问题被提到议事日 程上来。其首要原因是程上来。其首要原因是 ( ) A 回收利用电池外壳的金属材料回收利用电池外壳的金属材料 B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的 污染污染 C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀 D回收利用电池中的石墨电极回收利用电池中的石墨电极 C 我会做我会做 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸）下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸 废电池废电池 废弃橡胶、塑料制品废弃橡胶、塑料制品 易拉罐饮料瓶易拉罐饮料瓶 废弃电线废弃电线 破旧铁锅、铝壶破旧铁锅、铝壶 变质剩饭菜变质剩

18、饭菜 瓜瓜 皮果壳皮果壳 废弃玻璃物品等，其中可回收利废弃玻璃物品等，其中可回收利 用的有。回收利用与保护金用的有。回收利用与保护金 属资源的相关联的是。属资源的相关联的是。 （2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建 议议: ； 课 题 3 金属资源的利用和保护 1、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方 框中连接的是框中连接的是C和和D，导管接口的连接顺序，导管接口的连接顺序a C装置中装置中NaOH的作用是的作用是 。 2、实验开始时，应、实验开始时，应 (填填“先加热再通先加热再通 CO”

19、或或“先通先通CO再加热再加热”)，目的是，目的是 。 3、实验进行一段时间后，玻璃管、实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象中出现的现象 为为 ，反应方程式为，反应方程式为 。 4、除、除CO外，还有哪些物质可以还原外，还有哪些物质可以还原Fe2O3 (请写请写 一物质的化学式一物质的化学式)。 某化学兴趣小组用一氧化某化学兴趣小组用一氧化 碳与氧化铁的反应来探究碳与氧化铁的反应来探究 炼铁的原理，装置如下图炼铁的原理，装置如下图 所示。请回答有关问题：所示。请回答有关问题： d b e 除去残余的二氧化碳除去残余的二氧化碳 先通一氧化碳再加热先通一氧化碳再加热 排空玻璃管内的空气，防止加

20、热爆炸排空玻璃管内的空气，防止加热爆炸 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 C或或H2 固体由红棕色变成黑色固体由红棕色变成黑色 课 题 3 金属资源的利用和保护 2、通过实验回答，铁钉在、通过实验回答，铁钉在 下列哪些情况下容易生锈？下列哪些情况下容易生锈？ （1）在干燥的空气中）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中）部分浸入食盐水中 （4）浸没在植物油中）浸没在植物油中 3、如图所示实验，装置、如图所示实验，装置 中出现的现象是（中出现的现象是（ ） A、铁丝不变化、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化、试管

21、中的液面不变化 D、试管中的液面上升、试管中的液面上升 D 课 题 3 金属资源的利用和保护 4、下列关于金属资源的说法，不正确的是（、下列关于金属资源的说法，不正确的是（ ） A、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式 存在外，其余都以化合物形式存在存在外，其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金属资源是取之不尽的、自然界中的金属资源是取之不尽的 C、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源 和环境和环境 D、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的 有效途径有效途径 B 5、手机、笔记本电脑等