课题3-金属资源的利用和保护(上课用)

课题3金属资源的利用和保护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

自然界除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,一.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银金属元素在自然界中的存在形式其余都以化合物形式存在于地壳和海洋中。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（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资料

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿

Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）辉铜矿主要成分是Cu2S赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝士矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。

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。铁矿石

铁矿石如何变成金属？？？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%含铁量一、铁的冶炼（工业上）实验：一氧化碳还原氧化铁[Fe2O3]现象：

红色粉末变成黑色，Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温澄清的石灰水变浑浊。CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O用酒精灯点燃尾气的作用是防止CO污染空气2CO+O22CO2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。操作中应注意些什么？1、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？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。铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：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

工业上工业上炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。CO2+C=2CO高温3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2高温C+O2==CO2高温CaO+SiO2==CaSiO3高温CaCO3==CaO+CO2高温提供热量提供还原剂造渣，除去二氧化硅例：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出纯铁多少t?解：设理论上可以炼出的纯铁质量为x1602×561000t×80％X1601000tX80%2×56XX=560t答：可以炼出纯铁560t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2如果炼出含铁为96%的生铁多少t？生铁的质量560t÷96%=583t可以炼出生铁铁583t。纯物质的质量=

不纯物质的质量×物质的质量分数不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？解：铁的质量：2000t×(1-3%)=1940t设：可炼出四氧化三铁的质量为XFe3O4+4CO====3Fe+4CO2

232168X1940t高温

232xx=2679t1681940t=折合为磁铁矿石的质量为2679t÷90%=2977t答：磁铁矿石的质量为2977t。开矿钢铁锈蚀的危害三、金属资源保护资料一：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产量的20%~

40%。资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。可供开采的年限如图所示。钢铁防锈1、金属的腐蚀和防护铁为什么会生锈？？？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、植物油步骤三、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，塞紧橡皮塞请解释下列实验的现象液面处铁锈较多干燥剂①干燥空气中②部分浸没水中③浸没水中④部分浸没食盐水中1234

一周后铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈全浸在水中一半在水中干燥空气中铁生锈条件的探究现象分析结论试管Ⅰ试管Ⅱ

试管Ⅲ生锈不生锈不生锈铁既与水接触，又与氧气接触铁只与水接触铁只与氧气接触在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热）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。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Fe2O3·XH2O它是一种疏松多孔的物质Fe2O3

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。铁锈-------混合物(主要成分氧化铁)结构疏松多孔氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

铁锈

(Ｆe2Ｏ3)氧化铝

(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”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。如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬镀铜金属防腐蚀的方法：改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净（1)隔绝空气或氧气(2)隔绝水

自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？刷油漆涂油镀铬2、金属资源保护保护金属资源的主要途径：1、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用3、有计划合理地开采矿物4、寻找金属代用品学生练习：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水、二氧化碳接触5、物尽其用讨论废弃金属的回收有什么意义？

可节约金属资源由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品可减少金属对环境的污染金属资源保护

废旧金属的回收利用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。日本水俣病小结铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。防止铁生锈的方法为：

1、保持铁制品表面干燥和洁净

2、在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝”等

3、制成合金钢保护金属资源的有效途径是：

防止金属腐蚀

回收利用废旧金属

合理有效的开采矿物

寻找金属的代用品

物尽其用我会做1、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（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中2、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

B、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

D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干(3)、(2)C、D我会做3、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程上来。其首要原因是()A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污染C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C我会做4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸②废电池③废弃橡胶、塑料制品④易拉罐饮料瓶⑤废弃电线⑥破旧铁锅、铝壶⑦变质剩饭菜⑧瓜皮果壳⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利

用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收利用与保护金

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议:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥防止金属腐蚀寻找金属的代用品

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，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序a→

→

→

C装置中NaOH的作用是

。2、实验开始时，应

(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是

。3、实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为

，反应方程式为

。4、除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3

(请写一物质的化学式)。某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：dbe除去残余的二氧化碳

先通一氧化碳再加热

排空玻璃管内的空气，防止加热爆炸

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温C或H2

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，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没在植物油中3、如图所示实验，装置中出现的现象是（）A、铁丝不变化B、铁丝逐渐消失C、试管中的液面不变化D、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（）A、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B、自然界中的金属资源是取之不尽的