金属资源的利用和保护 (2)

1、(第一课时第一课时)人类生活离不开金属人类生活离不开金属军事与科技也需要大量的金属军事与科技也需要大量的金属金属元素在地壳中的含量元素名称 质量分数 /元素名称 质量分数 /铝铁钙钠钾7.734.753.452.742.47镁锌铜银金2.000.0080.0070.000010.0000005一、金属在自然界的存在方式：一、金属在自然界的存在方式：1、游离态（以单质形式存在）、游离态（以单质形式存在）如：金、银等少数不活泼的金属。如：金、银等少数不活泼的金属。金金银银银器银器黄金饰品黄金饰品2、化合态（以化合物形式存在）、化合态（以化合物形式存在） 如：铁如：铁赤铁矿赤铁矿(主要成分为主要成分

2、为Fe2O3) 菱铁矿菱铁矿(主要成分主要成分FeCO3)黄铁矿黄铁矿(主要成分主要成分FeS2)磁铁矿磁铁矿(主要成分为主要成分为Fe3O4)2、化合态（以化合物形式存在）如：铜、化合态（以化合物形式存在）如：铜辉铜矿辉铜矿主要成分是主要成分是Cu2S黄铜矿黄铜矿主要成分是主要成分是CuFeS2孔雀石孔雀石主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO32、化合态（以化合物形式存在）、化合态（以化合物形式存在）如：铝如：铝铝土矿铝土矿主要成分是主要成分是Al2O3记忆：记忆：矿石矿石赤铁矿赤铁矿 黄铁矿黄铁矿 磁铁矿磁铁矿 菱铁矿菱铁矿主要成分主要成分 Fe2O3FeS2Fe3O4FeCO3矿石矿

3、石黄铜矿黄铜矿 辉铜矿辉铜矿孔雀石孔雀石铝土矿铝土矿主要成分主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3Al2O3 我国是世界上已知矿物种类比较齐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金属矿物资源，大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中

4、，生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁提取量最大的是铁。 人类使用铁的历史可以追溯到四千人类使用铁的历史可以追溯到四千五百多年以前，不过那时的铁是从太空五百多年以前，不过那时的铁是从太空掉下的陨铁（其中含铁掉下的陨铁（其中含铁9090以上）。以上）。我国在商代就开始用铁，在河北、北京、我国在商代就开始用铁，在河北、北京、河南的某些地区出土过用陨铁打制的铁河南的某些地区出土过用陨铁打制的铁刃铜钺。我国最早的人工冶铁制品是甘刃铜钺。我国最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技

5、术。 二二、铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉我国古代炼铁图我国古代炼铁图 Fe2O3 ? Fe 1、加热氧化铁使其分解。、加热氧化铁使其分解。2、使用氢气、碳、一氧化碳等还原剂夺去氧化铁中的氧。、使用氢气、碳、一氧化碳等还原剂夺去氧化铁中的氧。 从成本等各方面讨论使用哪种方法、哪从成本等各方面讨论使用哪种方法、哪种试剂更合适？种试剂更合适？现象：现象：红色粉末红色粉末变变成黑色，澄清的石灰成黑色，澄清的石灰水变浑浊。水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火焰火焰一氧化碳还原

6、氧化铁一氧化碳还原氧化铁相关的化学方程式：相关的化学方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O2CO + O2 2CO2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一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气实验步骤：实验步骤：1 1、检查装置气密性、检查装置气密性2 2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3 3、点燃右边点燃右边酒精灯酒精灯4 4、通入一氧化碳通入一氧化碳气体气体5 5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热、待硬质玻璃管

7、内红色物质完全变为黑色时停止加热7 7、待玻璃管内固体冷却后、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄灭右边熄灭右边 酒精灯酒精灯实验前要先通实验前要先通COCO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时热时COCO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通续通COCO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。原料原料主要反应原理主要反应原理主要设备主要设备铁矿

8、石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气高温高温在高温下，利用焦炭与氧气反在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。石里还原出来。FeFe2 2OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2高炉高炉铁的冶炼铁的冶炼 （工业制法）（工业制法）铁矿石铁矿石焦炭焦炭热空气热空气炉炉渣渣出出口口生铁出口生铁出口石灰石石灰石高高炉炉炼炼铁铁图图原料中各种物质的作用是 焦炭：焦炭： 提供热量，产生一氧化碳提供热量，产生一氧化碳 石灰石：将矿石中的二氧化硅转变石灰石：将矿石中的二氧化硅转变 为炉渣为炉渣 铁矿石：提供铁元素铁矿石：提

9、供铁元素 以上这些物质炼钢的过程中可以上这些物质炼钢的过程中可能发生的反应能发生的反应 产生还原剂产生还原剂 C + O2= CO2 CO2 + C =2CO 形成生铁形成生铁 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 形成炉渣形成炉渣 CaCO3=CaO+CO2 CaO+SiO2=CaSO3 （脉石）（脉石） （硅酸钙）（硅酸钙）点燃点燃高温高温高温高温高温高温高温高温在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产所用的原料或产物一般都含有杂质物一般都含有杂质, ,在计算用料时和在计算用料时和产量时产量时, ,应考虑到杂质问题应考虑到杂质问题三、有关杂质问题的计算三、有关杂质问题的计算纯物质的质量

10、纯物质的质量=不纯物质的质量不纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度）解：设理论上可以炼出含铁解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为xt160 2561000t80 96%x 160 256 1000t80 x96% x=256 1000t80 16096%= 583 t答：略。答：略。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温例题：例题：用用1000 t1000 t含氧化铁含氧化铁8080的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理论上可以论上可以 炼出含铁炼出含铁9696的生铁多的生铁多t ?t ?练习练习1 、冶炼冶炼2000t含杂质含杂质3的生铁，需要含的生铁

11、，需要含Fe3O490%的的磁铁矿石多少吨磁铁矿石多少吨?解：需要含解：需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为的磁铁矿石的质量为xt232 35690 x 2000t (1-3%)x=2976.7t答：略。答：略。Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2高温 232 356 90 x 2000t (1-3%)= 本课小结 1.矿石有哪些矿石有哪些?写出其主要成分的化学式写出其主要成分的化学式. 2.炼铁的主要反应原理是什么炼铁的主要反应原理是什么?写出用赤写出用赤铁矿铁矿,磁铁矿炼铁的化学反应方程式磁铁矿炼铁的化学反应方程式.赤铁矿赤铁矿Fe2O3 磁铁矿磁铁矿Fe3O4 黄铁矿黄铁矿FeS2

12、辉铜矿辉铜矿Cu2S 赤铜矿赤铜矿Cu2O 菱铁矿菱铁矿FeCO3 铝士矿铝士矿Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来氧化碳把铁从铁矿石里还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 高温高温 诊断补偿，点击中考诊断补偿，点击中考一、选择题：请将唯一正确答案代量填入下列空格内1（2006 广州）人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是（ ）A、炼铁的过程是把单质铁变成氧化铁B、钢是很纯的铁C、生铁是含少量碳的铁合金D、被

13、腐蚀的铁制品属于不可回收的垃圾2（2006 益阳）铁是人类生活中重要的一种材料，工业上可用如下化学反应制得铁，Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，该该反应中，发生还原反应的物质是（ ） A、Fe2O3 B、CO C、Fe D、CO23 做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质时可选用的方法是（ ） A、用大量水边冲边洗 B、用试管刷左右、上下猛烈刷 C、用盐酸或稀硫酸清洗后再用水冲 D、用肥皂粉清洗后再用水冲洗高温CAC第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料。 所以，防止金属腐蚀已成为科学研所以，防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。究和技术领域中的重大问

14、题。被被腐蚀腐蚀的的铁铁跟原跟原来来有有什什么么不同不同? ?ABC活动活动与与探究探究植物植物油油棉花和棉花和CaCl2 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。实验以证明铁制品锈蚀的条件。现象现象分析分析结论结论试管试管A试管试管B试管试管C铁锈铁锈-混合物混合物( (主要成分主要成分) )加快加快铁铁生生锈锈速率的情速率的情况况酸酸性污染物的存在性污染物的存在( (酸雨酸雨) )加快生加快生锈锈速度速度离离子化合物的存在子化合物的存在

15、( (氯化氯化钠钠) )高溫高溫( (加快化加快化学学反反应应速度速度) )与活泼性较低与活泼性较低金金属属接接触（触（置置换反应换反应) )经经刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲表面表面( (增增加接加接触触面面) )想一想想一想、防锈方法、防锈方法. . 加上油漆、塑加上油漆、塑胶层胶层或或涂油等涂油等 . .镀镀上上耐磨或耐腐蚀的耐磨或耐腐蚀的金金属属, , 如如镀镍、铬镀镍、铬或或锡锡等等 . . 通过化学反应在铁制通过化学反应在铁制品表面生成一层致密的品表面生成一层致密的氧化物薄膜氧化物薄膜( (如烤蓝如烤蓝) ). .在铁中加入其它金属在铁中加入其它金属改变其内部结构，制成改变其内部结构

16、，制成铁合金（如不锈钢）铁合金（如不锈钢）自行车支架、链条、钢自行车支架、链条、钢圈分别采用了什么圈分别采用了什么防锈措施？防锈措施？支架支架除了除了防锈还需要美观，一般用喷漆的方法。防锈还需要美观，一般用喷漆的方法。链条链条最易磨损，常常涂上润滑油的方法来最易磨损，常常涂上润滑油的方法来防锈。防锈。钢圈钢圈要求美观耐磨，常镀上耐磨的金属铬。要求美观耐磨，常镀上耐磨的金属铬。 矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开

17、采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。国家的金属储备量和金属的回收利用等）。据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜饮料罐要便宜20%20%，而且还可节约金属资源和，而且还可节约金属资源和95%95%的能源。的能源。1t1t废钢铁回炉冶炼可炼成近废钢铁回炉冶炼可炼成近1t1t的钢，的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约跟用铁矿石冶炼比，能节约11t11t煤和铁矿石，减少煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒污染空气的悬浮微粒11kg11kg。目前世界上

18、已有。目前世界上已有50%50%以上的铁的以上的铁的90%90%以上的金得到了回收利用。以上的金得到了回收利用。你知道吗？你知道吗？讨讨 论论通过学习你有什通过学习你有什么么收获？收获？诊断补偿，点击中考诊断补偿，点击中考4（2006益阳）在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（ ） A、在潮湿、致密的土壤中。 B、在干燥、致密的土壤中。 C、在潮湿、疏松的土壤中。 D、在干燥、疏松的土壤中。5、下列物品需采用防锈措施的是（ ） A、铁制防盗网。 B、不锈钢菜刀。 C、铝合金窗。 D、金戒指。6、日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法不能起防锈作用的是（ ） 1、在铁制品表面镀锌。2、在铁制品表面涂油脂。3、保留铁件表面 的铁锈作保护层。4、在铁制品表面刷油漆。5、自行车脏了用清水洗。 6、用废酸液冲洗铁制污水管道。7、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干。 A、2 5 B、3 5 6 C、1 3 7