课题3、金属资源的利用和保护

世界跨径最大的斜拉桥———苏通大桥

苏通大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的长度580米,列世界第一。

人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属一.金属元素在自然界中的存在

金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质形式存在；图5—2地壳中金属的百分含量

铝

7.73%

铁4.75%

钙3.45%

钠2.74%

钾2.47%

镁2.00%

含有矿物的岩石称为矿石铁矿石等都是常见的矿石

其余大多数以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。常见几种金属矿物的成分磁铁矿褐铁矿赤铁矿Fe3O4Fe2O3·XH2OFe2O3

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿

Cu2O赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿

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，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等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，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，提取量最大的是铁。二.铁的冶炼现象：红色粉末变成黑色，产生气体使澄清的石灰水变浑浊。一氧化碳还原氧化铁3．一氧化碳还原氧化铁实验(1)实验装置(如图8－3－1所示)(2)实验操作步骤图8－3－1

①操作顺序：先通CO，再加热；实验完毕，先停止加热，继续通CO至试管冷却。 ②尾气处理：因CO有毒，不能排到空气中，要用酒精灯将CO点燃而除去。实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边酒精灯4、通入一氧化碳气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通CO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。高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。

高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来

1、原料：黄铁矿FeS2赤铁矿Fe2O3菱铁矿FeCO3磁铁矿Fe3O42、原理：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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石焦炭、空气3、设备：高炉化学方程式：70%48.27%46.67%72.41%含铁量铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：补充：炼钢视频：工业上生铁炼钢炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石

生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温三、有关杂质问题的计算例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量：1000t×（1-20%）=800t纯物质的质量=不纯物质的质量×纯物质的质量分数（纯度）例2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%，含铁560t？生铁的质量：560t÷96%=583.3t不纯物质的质量=

纯物质的质量÷纯物质的质量分数（纯度）[例题]用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含杂质4％的生铁多少吨？解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80％=800t设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为xFe2O3+3CO＝2Fe+3CO2高温160112800txx=560t折合为含杂质4％的生铁的质量为:560t÷(1-4％)=583t答：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含杂质4％的生铁583t课堂练习一、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，该反应中，发生还原反应的物质是A、Fe2O3B、COC、FeD、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二、计算题（2006黄冈）

用2000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？二、计算题（2006黄冈）用2000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？解：2000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：2000t×80％=1600t设：1600t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为xFe2O3+3CO＝

2Fe+3CO21601121600txx=1120t折合为含铁96％的生铁的质量为1120t÷96％=1166t答：用2000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁1166t高温梳理整合

本节课你学会了哪些知识？

据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%——40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣三.金属资源保护1.金属的腐蚀和防护铁轨的锈蚀铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀

为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水塞紧橡皮塞步骤三、在试管3中加入少量干燥剂（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，塞紧橡皮塞铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O它是一种疏松多孔的物质铁锈

铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。

在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验一处：用湿棉球湿润；一处：用干布檫干一处：用干布檫干后，涂上一层食油；放置一昼夜，观察菜刀三处表面发生的变化铁铁锈与空气（氧气）接触与水接触怎么防止钢铁生锈呢？在车船的表面喷油漆在机械表面涂防锈油在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。（为什么？）如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬镀铜？总结：防止钢铁制品生锈的方法：

铝比铁更容易跟氧气和其他物质发生化学反应。铝在空气中与氧气反应，生成的氧化铝形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，防止铝继续与氧气反应，从而起来“自我保护”的作用（1）隔绝空气或氧气

（2）隔绝水具体方法:1.“穿外衣”——加一层保护膜（如：刷油漆、涂油、电镀、致密的氧化膜）

2.“打强心针”——在铁中加入其它金属改变其内部结构，（如：制成不锈钢）①保持钢铁表面的清洁干燥。②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，

钢圈镀铬、镍。③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧

涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、

锯条上的烤蓝。⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：2.怎样保护金属资源呢?一.防止金属的腐蚀

二.回收利用废旧金属三.合理有效开采矿物

四.寻找金属的代用品（1）汞与稀盐酸

（2）铝与硫酸铜溶液（3）银与硫酸锌溶液

（4）锌与硝酸银溶液（5）钠与稀硫酸1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。2、回答下列问题：

（1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？

（2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？

（3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才

能用带有油的布擦？3、若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，600t这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？解：设可炼出