《课题3金属资源的利用和保护.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课题3金属资源的利用和保护.（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题3 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.金属资源概况 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少 数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在； 自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银 赤铁矿 黄铁矿FeSFeS 2 2 菱铁矿FeCOFeCO 3 3 铝士 矿 Al2O3 黄铜矿CuFeS2辉铜矿Cu2S Fe2O3 其余大多数金属是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。把含有某 种金属的矿物叫矿石。 孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿 Cu2O 磁铁矿（磁铁矿（ 主要成分主要成分
2、FeFe 3 3O O4 4 ） 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家之一，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 储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口 众多，人均拥有量约为世界人均水平的13， 居世界第80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 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器， 从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 二.铁的冶炼 为纪念1996年中国钢产产量突 破1亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉 钢的主要成分就
3、是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用 ，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国 成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的 钢产量只有158万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量 首次突破1亿吨，居世界前茅。 1、实验室：一氧化碳还原氧化铁 （1）现象：红色 粉末变成黑色，澄 清的石灰水变浑浊 。 点燃尾气有蓝色火 焰 1、实验室：一氧化碳还原氧化铁 （2 2）相关的化学方程式）相关的化学方程式 ： Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3+ H2O 2CO + O2 =2CO2 高温高温 用酒精灯点燃 尾
4、气的作用是 防止一氧化碳 污染空气 点燃 （3）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 （4）注意事项： 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。 （1）原料： 黄铁矿 FeS2 赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3
5、磁铁矿 Fe3O4 （2）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+3CO 2Fe+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%48.27% 46.67%46.67% 72.41%72.41% 含铁量 2、工业炼铁： (4) 产品：生铁 铁矿石 焦炭 热空气 炉 渣 出 口 生铁 出口 石灰石 高炉炼铁图： C + O2 = CO2 点燃 CO2 + C = 2CO 高温 Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2 高温 有关炼铁的计算 【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼
6、出 含铁96%的生铁的质量是多少？ 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x. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 160256 800tx = 160 800t 256 x x =560t 折合为含铁96 的生铁的质量为：560t 96 =583t 答： 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96 的生铁583t. 有关炼铁的计算 改为一：用1000t含杂质为20%的赤铁矿石，理论上可以炼出 含铁96%的生铁的质量是多少？ 解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为： 1000t （1- 20
7、 ）=800t 设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 160256 800tx = 160 800t 256 x x =560t 折合为含铁96 的生铁的质量为：560t 96 =583t 答： 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96 的生铁583t. 有关炼铁的计算 改为二：冶炼1000t含杂质3%的生铁需要含Fe2O3为85%的赤 铁矿石多少t? 解：1000t生铁中铁的质量为： 1000t （1- 3 ）=970t 设：炼出970t铁理论上氧化铁的质量为x. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 160256
8、 x 970t = 160 x 256 970t x =1385.7t 折合为含Fe2O3 85 的赤铁矿石的质量为： 1385.7t 85 =1630.2t 答： 1000t含杂质3%的生铁需要含Fe2O3为85%的赤铁矿石1630.t 写出用磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿炼铁的化学方 程式 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 高温 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温 FeCO3+CO=Fe+2CO2 高温 资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属 矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿 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
9、一些矿物可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）。 资料二：资料二：据有关资料报道，现据有关资料报道，现 在世界上每年因腐蚀而报废的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金属设备和材料相当于年产量 的的20%-40%20%-40%。 钢铁生锈的危害 二、金属资源保护二、金属资源保护 1 1、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护 铁制品锈蚀条件的探究铁制品锈蚀条件的探究 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为 了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防 护的方法和废旧金属的回收利用 铁钉锈蚀条件的探究 12 3 铁钉一半在蒸 馏水里
10、另一半 在空气中 铁钉浸没在蒸 馏水中上面用 植物油密封 铁钉放在干 澡的空气中 一周后 【现象】 l1号试管中 铁钉生锈 l2号试管中 铁钉没有生锈 l3号试管中 铁钉也没有生 锈 想一想 1、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植 物油？ 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作 用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原 理吗？ 是为了防止蒸馏水中溶有氧气。 不能，因为铁锈是疏松的。 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是FeFe 2 2 OO 3 3 xH xH 2 2 OO 1 1，铁制品锈蚀原理，铁制品锈蚀原理 小结 铁与空气中的氧气、
11、水蒸气发生化学反应 的过程 2，铁生锈条件 铁与氧气、水同时接触 生成物不会对反应阻碍作用 铁锈的特点：蔬松多孔 3 3，铁制品的防护措施，铁制品的防护措施 防止铁生锈的原理防止铁生锈的原理 ： 改变金属内部结构改变金属内部结构 就是破坏铁生锈的条件就是破坏铁生锈的条件 隔绝空气隔绝空气 隔绝水隔绝水 防止铁生锈方法 只要采取任何一种方法都可以防止铁 生锈 改变金属的内部结构改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢 形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）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）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、
12、锌、锡）、通 过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 2，防止铁生锈的措施 讨论 自行车的构件如支架、链条、钢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？圈等，分别采取了什么防锈措施？ 镀铬镀铬 刷油漆刷油漆 涂油涂油 金属防锈 思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分 析铜生锈的条件又是什么？ 推理依据是按铜绿的化学式可知：铜 绿含C、H、O、Cu四种元素，若无空气中的O2 、H2O、CO2 等对铜发生作用则铜绿中不可能 含O、C、H等元素。在潮湿
13、的空气中铜与氧 气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。 用白醋浸泡可除去铜锈。 讨论 对于金属资源除了采取防止金属腐对于金属资源除了采取防止金属腐 蚀的措施外，还可以通过什么途径来蚀的措施外，还可以通过什么途径来 使金属资源得到保护呢？使金属资源得到保护呢？ 废品收购站为什么要收购废铁、废废品收购站为什么要收购废铁、废 铜、和易拉罐等金属？铜、和易拉罐等金属？ 二、金属资源保护二、金属资源保护 2 2、金属资源保护、金属资源保护 （1 1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀 （2 2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属 据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料 罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和
14、95%的能源。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼 比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微 粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金 得到了回收利用。 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。 你知道吗？你知道吗？ （3 3）合理开采矿物）合理开采矿物 （4 4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品 （5 5）物尽其用）物尽其用 废弃金属的回收有什么意义？废弃金属的回收有什么意义？
15、 vv 可节约金属资源可节约金属资源 vv 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废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弃金属并再利用可节约能源 vv 降低金属制品的生产成本，可方便人们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得到物美价廉的金属制品 vv 可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染 小结小结 铁生锈的主要条件是与空气铁生锈的主要条件是与空气 和水（或水蒸气）直接接触和水（或水蒸气）直接接触 。 破坏铁生锈的条件就能防止破坏铁生锈的条件就能防止 铁生锈。铁生锈。 防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为： 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面
16、干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油在铁制品表面刷油漆、涂油 、镀铬、镀铬、 “ “烤蓝烤蓝” ” 等等 制成合金钢制成合金钢 保护金属资源的有效保护金属资源的有效 途径是：途径是： 防止金属腐蚀防止金属腐蚀 回收利用废旧金属回收利用废旧金属 合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品寻找金属的代用品 物尽其用物尽其用 P21 第5、6题 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
