课题3-金属资源利用和保护(第1课时)(夏)讲诉

1、 金属资源广泛地存在于金属资源广泛地存在于地壳地壳和和海洋海洋中，中，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、银等有等有单质单质形形式存在外，其余都以式存在外，其余都以化合物化合物形式存在。形式存在。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常见的金属矿石及其主要成分常见的金属矿石及其主要成分赤铁矿赤铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3) )黄铁矿黄铁矿(FeS(FeS2 2) )菱铁矿菱铁矿(FeCO(FeCO3 3) )磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）常见的金属矿石及其主要成分常见的金属矿石及其主要成分铝土矿铝土

2、矿辉铜矿辉铜矿(Cu2S)孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )黄铜矿：黄铜矿：CuFeSCuFeS2 2常见的金属矿石及其主要成分常见的金属矿石及其主要成分铝土矿铝土矿(Al2O3)罕见的铁矿石罕见的铁矿石 七彩针铁矿七彩针铁矿 这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。罕见的铜矿石罕见的铜矿石毛赤铜矿毛赤铜矿( (CuCu2 2O O ) )金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量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（铝（AlAl

3、）7.737.73镁（镁（MgMg）2.002.00铁（铁（FeFe）4.754.75锌（锌（ZnZn）0.0080.008钙（钙（CaCa）3.453.45铜（铜（CuCu）0.0070.007钠（钠（NaNa）2.742.74银（银（AgAg）0.000010.00001钾（钾（K K ）2.472.47金（金（AuAu）0.00000050.0000005矿产与数字矿产与数字v中国已探明储量的金属矿产有中国已探明储量的金属矿产有5454种。种。 v铁矿：全国已探明的铁矿区有铁矿：全国已探明的铁矿区有18341834处。处。 v锰矿：全国已探明的锰矿区共有锰矿：全国已探明的锰矿区共有213

4、213处处 v铬铁矿：有铬铁矿：有5656处产地。处产地。 v铜矿：已探明矿区铜矿：已探明矿区910910处。处。 v铝土矿：有铝土矿：有310310处产地。处产地。 v铅锌矿：有产地铅锌矿：有产地700700多处。多处。 v镍矿：有产地镍矿：有产地近百近百处。处。 v钼矿：有产地钼矿：有产地222222处。处。 v钨矿：探明产地钨矿：探明产地252252处。处。 v锡矿：探明产地锡矿：探明产地293293处。处。v汞、锑矿：探明汞产地汞、锑矿：探明汞产地103103处、锑产地处、锑产地111111处。处。 v金矿：探明矿区金矿：探明矿区12651265处。处。 v银矿，探明产地银矿，探明产地

5、569569处处 。 人类每年要向地壳和海洋索人类每年要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源，以提取取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨的金属。其中，提取量数以亿吨的金属。其中，提取量最大的是铁。把金属矿物变成金最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程叫金属的冶炼。炼铁的属的过程叫金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。过程称之为铁的冶炼。铁的冶炼铁的冶炼 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元从公元1 1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 为纪念为纪念19961996年中国年中国钢产量突破钢产量突破1

6、1亿吨而发亿吨而发行的邮票行的邮票 上海宝上海宝山钢铁公司山钢铁公司炼铁高炉炼铁高炉铁矿石铁矿石焦炭焦炭热空气热空气炉渣出口炉渣出口生生铁铁出出口口石灰石石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：赤铁矿赤铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3) ) 磁铁矿磁铁矿(Fe(Fe3 3O O4 4) )黄铁矿黄铁矿（FeSFeS2 2）菱铁矿菱铁矿（FeCOFeCO3 3）冶炼金属的原则冶炼金属的原则：（1 1）含铁量高；含铁量高；（2 2）“有害元素少有害元素少”；即产物对环境影响小即产物对环境影响小铁的冶炼铁的冶炼原料原料: :铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石主要反应原理：主要反应原理：Fe

7、3O4 4CO 3Fe4CO2现象现象：（：（1 1）红色粉末逐渐变成黑色红色粉末逐渐变成黑色（2 2）产生使澄清石灰水变浑浊的气体）产生使澄清石灰水变浑浊的气体转炉炼钢转炉炼钢炼钢用的电弧炉炼钢用的电弧炉炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较生铁冶炼生铁冶炼炼钢炼钢原原料料铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢、生铁、废钢、氧气氧气原原理理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。中将铁还原出来。3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe 2Fe3CO3CO2 2 4CO4COFeFe3 3O O4 4 3Fe 3Fe4CO4CO

8、2 2用氧气或铁的氧用氧气或铁的氧化物除去生铁中化物除去生铁中多余的碳元素多余的碳元素C CO O2 2 CO CO2 2 主要主要设备设备高炉高炉转炉、平炉、转炉、平炉、电炉电炉产品产品生铁生铁钢钢 在实际生产时在实际生产时, ,所用的原所用的原料或产物一般都含有杂质料或产物一般都含有杂质, ,在在计算用料时和产量时计算用料时和产量时, ,应考虑应考虑到到杂质问题杂质问题. . 例例1:1:用用1000t1000t含含FeFe2 2O O3 3 8080的赤的赤铁矿石铁矿石, ,理论上可以炼出含理论上可以炼出含Fe96Fe96的的生铁多少吨？生铁多少吨？课本课本2222页第页第4 4题题 例

9、例2 2：冶炼：冶炼2000t2000t含杂质含杂质3%3%的生铁，需的生铁，需要含要含FeFe3 3O O4 490%90%的磁铁矿石的质量是多少？的磁铁矿石的质量是多少？ 请你利用图中所提供的请你利用图中所提供的3 3个数据，个数据，自拟一道有关化学方程式的计算题，并自拟一道有关化学方程式的计算题，并写出解答过程。写出解答过程。 冶炼冶炼56kg56kg含杂质含杂质3%3%的生铁的生铁, ,需要含需要含FeFe2 2O O3 380%80%的赤铁矿石的质量是多少的赤铁矿石的质量是多少? ? 例例3:3:实验室用实验室用5g5g不纯的不纯的ZnZn与足量的与足量的稀稀HClHCl反应得到反应

10、得到0.1gH0.1gH2 2, ,则样品中则样品中ZnZn的质的质量分数是多少量分数是多少? ?（杂质不与盐酸反应）（杂质不与盐酸反应） 金属资源广泛地存在于金属资源广泛地存在于地壳地壳和和海洋海洋中，中，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、银等有等有单质单质形形式存在外，其余都以式存在外，其余都以化合物化合物形式存在。形式存在。陨石局部被磁铁吸引陨石局部被磁铁吸引有关铁的知识介绍有关铁的知识介绍1、铁元素在自然界中的存在、铁元素在自然界中的存在2、人体中的铁元素、人体中的铁元素赤铁矿赤铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3) ) 磁铁矿磁铁矿(Fe(Fe3 3O O4 4)

11、)褐铁矿褐铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3nHnH2 2O )O )黄铁矿（黄铁矿（FeS2）常见的金属矿石及其主要成分常见的金属矿石及其主要成分铝土矿铝土矿辉铜矿辉铜矿思考：黄金饰品中的假货常常鱼目混珠，社思考：黄金饰品中的假货常常鱼目混珠，社会上有些不法分子时常以黄铜冒充黄金进行诈骗会上有些不法分子时常以黄铜冒充黄金进行诈骗活动。因为黄铜（铜、锌合金）单纯从颜色、外活动。因为黄铜（铜、锌合金）单纯从颜色、外型上看，与黄金极为相似，所以很难区分，现请型上看，与黄金极为相似，所以很难区分，现请你设计实验方案鉴别真假黄金。你设计实验方案鉴别真假黄金。 v相互刻划，比较硬度相互刻划，比较硬度v测

12、密度测密度v用火烧用火烧( (与氧气反应与氧气反应) )v放入稀盐酸中，看是否有气泡产生放入稀盐酸中，看是否有气泡产生( (与酸反应与酸反应) )v放入硝酸银溶液（或其他溶液）中，与化合物的溶放入硝酸银溶液（或其他溶液）中，与化合物的溶液反应液反应辨真金辨真金v1 1掂重量。黄金的密度比银、铜、铅、铝等金属大（体积相同掂重量。黄金的密度比银、铜、铅、铝等金属大（体积相同的黄金比白银重的黄金比白银重40%40%，比铜重，比铜重1.21.2倍，比铝重倍，比铝重6.16.1倍），托在手中倍），托在手中掂试时，会感到沉重坠手。你可以体会一下。掂试时，会感到沉重坠手。你可以体会一下。v2 2看色泽。黄金

13、饰品纯度越高，色泽越深，足金为黄中透紫，看色泽。黄金饰品纯度越高，色泽越深，足金为黄中透紫，18K18K金为黄中泛青，金为黄中泛青，14K14K金为黄中透赤。请仔细观察一下足金饰品金为黄中透赤。请仔细观察一下足金饰品和和K K金饰品的色泽。金饰品的色泽。v3 3听音韵。将金饰品仍在坚硬的地上，落地时听其响声。真金听音韵。将金饰品仍在坚硬的地上，落地时听其响声。真金发出的声音低闷、厚实、沉重，一般是发出的声音低闷、厚实、沉重，一般是“卟塔卟塔”的响声，且无余的响声，且无余音。假黄金的声音脆而无沉闷之感，一般是音。假黄金的声音脆而无沉闷之感，一般是“当当当当”的响声，且的响声，且有余音。真金落地时

14、跳动没有假黄金剧烈。有余音。真金落地时跳动没有假黄金剧烈。v4 4比较硬度。纯金硬度较小，用手可以弯曲。假黄金用手弯曲比较硬度。纯金硬度较小，用手可以弯曲。假黄金用手弯曲时感到坚硬。如果用大头针在饰品上划痕，纯金制品的划痕较清时感到坚硬。如果用大头针在饰品上划痕，纯金制品的划痕较清楚。含金量低的制品，即使能划出痕迹来，也比较模糊。镀金首楚。含金量低的制品，即使能划出痕迹来，也比较模糊。镀金首饰更为模糊。饰更为模糊。v5 5火烧法。把金饰品放在火中烧烤，待饰品微红时取出。冷却火烧法。把金饰品放在火中烧烤，待饰品微红时取出。冷却之后，纯金饰品依然色泽如新，之后，纯金饰品依然色泽如新，K K金饰品表面则呈现烟灰色的氧金饰品表面则呈现烟灰色的氧化层。纯度越低，颜色越黑。化层。纯度越低，颜色越黑。v6 6试剂法。将溶质的质量分数为试剂法。将溶质的质量分数为70%70%的硝酸，分别滴在黄金和假的硝酸，分别滴在黄金和假黄金饰品上，保持原样的是真金，发生化学反应的是假（或纯度黄金饰品上，保持原样的是真金，发生化学反应的是假（或纯度较低）的金较低）的金。辨真金辨真金v 随着科学技术的发展，现已发明一种激随着科学技术的发展，现已发明一种激光试金仪。把激光束照射金、合金或仿金，光试金仪。把激光束照射金、合