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1、课题课题3 3金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 地球上的金属资源广泛地存在于地壳地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除了少数很不活泼的金和浩瀚的海洋中，除了少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在。图图8-15 8-15 自然界中以单质形式存在的金自然界中以单质形式存在的金图图8-16 8-16 自然界中以单质形式存在的银自然界中以单质形式存在的银赤铁矿（主要成分Fe2O3） 磁铁矿（主要成分Fe3O4）铝土矿（主要成分Al2O3）菱铁矿（主要成分FeCO3）辉铜矿（主要成分Cu2S）黄铜矿（
2、主要成分CuFeS2）3价铁石英银矿金矿蓝铜矿褐铁矿孔雀石纤磷锰铁矿陨石金属在地壳中的含量金属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7.737.73镁镁2.002.00铁铁4.754.75锌锌0.0080.008钙钙3.453.45铜铜0.0070.007钠钠2.742.74银银0.000010.00001钾钾2.472.47金金0.00000050.0000005资料资料卡片卡片 早在春秋战国时期，我国开始生产和使用铁器，从1世纪起，铁并成为了一种最主要的金属材料。一、铁的冶炼1.矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。思思 考考：
3、 赤铁矿赤铁矿( (主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3) )、磁铁矿、磁铁矿( (主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4) )和黄铁矿和黄铁矿( (主要成分主要成分FeSFeS2 2) )，问：常见的铁，问：常见的铁矿石中理论上最适宜炼铁的两种矿石是什么？矿石中理论上最适宜炼铁的两种矿石是什么？为什么？为什么？ 赤铁矿和磁铁矿，因为其他矿石不仅铁的含赤铁矿和磁铁矿，因为其他矿石不仅铁的含量低，量低，且生成二氧化硫等有害气体。（选择矿石的原则且生成二氧化硫等有害气体。（选择矿石的原则：含铁含铁量高，且污染少，既可以提高经济效益，又可减少环境量高，且污染少，既可以提高经济效益，又可减少
4、环境污染。）污染。） 2.工业炼铁的原理：利用焦炭产生的CO还原铁矿石里的铁。如：FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO2 2Fe+3COFe+3CO2 2高温高温单击画面播放、暂停3.实验室一氧化碳还原氧化铁单击画面播放、暂停1.1.实验仪器实验仪器: :铁架台、硬质玻璃管铁架台、硬质玻璃管 、弹孔橡皮塞、弹孔橡皮塞 酒酒精灯试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞精灯试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞 、导气管。、导气管。2.2.药品药品：氧化铁粉末、澄清石灰水：氧化铁粉末、澄清石灰水 、一氧化碳气体、一氧化碳气体3.3.实验装置图实验装置图：上图：上图 4.4.实验步骤实验步骤:检验装置的气密性；检验装置
5、的气密性；装入药品并固装入药品并固定；定；向玻璃管内通入一氧化碳气体；向玻璃管内通入一氧化碳气体； 给氧化铁加给氧化铁加热；热； 停止加热；停止加热；停止通一氧化碳。停止通一氧化碳。4. 炼铁和炼钢有何不同 炼铁是把铁从矿石中还原出来，而炼钢是炼铁是把铁从矿石中还原出来，而炼钢是把生把生铁中的碳含量降下来炼钢是用氧气或铁的氧化物铁中的碳含量降下来炼钢是用氧气或铁的氧化物除去生铁中多除去生铁中多 余的碳余的碳 元素，主要设备是转炉、平元素，主要设备是转炉、平炉、电炉。炼铁是炉、电炉。炼铁是 ，主要原料主要原料 是铁矿石、焦炭、石灰石、空气，设备是高炉。在是铁矿石、焦炭、石灰石、空气，设备是高炉。
6、在研究铁的冶炼过程时，应区别焦炭和一氧化碳的作研究铁的冶炼过程时，应区别焦炭和一氧化碳的作用，虽然焦炭也有还原性，但在炼铁时起还原剂作用，虽然焦炭也有还原性，但在炼铁时起还原剂作用的是用的是COCO，COCO是由焦炭和二氧化碳反应得到的。是由焦炭和二氧化碳反应得到的。FeFe2 2O O3 3+3CO+3COFe+3COFe+3CO2 2高温高温【例题例题】用用1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，理论的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁上可以炼出含铁96%96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？解解:1000t:1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：赤铁矿石中含氧化铁的
7、质量为： 1000t1000t80%=800t80%=800t设设800t800t氧化铁可以炼出的铁质量为氧化铁可以炼出的铁质量为x x。 1 1 FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO2 2Fe+3COFe+3CO2 2高温高温160160112112800t800tx xx x560t560t设方关比含铁含铁96%96%的铁的质量的铁的质量: :560t560t96%=583t96%=583t答：略答：略答学完本课题你应该知道学完本课题你应该知道：1.1.知道一些常见矿物，了解从铁矿石中将铁还原知道一些常见矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。出来的方法。2.2.会根据化学方程式对反
8、应物或生成物中含杂质会根据化学方程式对反应物或生成物中含杂质进行计算。进行计算。课堂练习课堂练习：1.1.（2013.2013.广州市）下列事实不能证明甲的金属活广州市）下列事实不能证明甲的金属活动性比乙强的是（动性比乙强的是（ ）A.A.自然界中甲元素只以化合物形式存在，乙元素自然界中甲元素只以化合物形式存在，乙元素有单质形式存在有单质形式存在B.B.甲能与盐酸反应而乙不能甲能与盐酸反应而乙不能C.C.甲能从乙的盐溶液中置换出乙甲能从乙的盐溶液中置换出乙D.D.化合物中甲元素显化合物中甲元素显+2+2价而乙元素显价而乙元素显+3+3价价2.（2013.陕西省）（5分）随着人们生活水平的不断提
9、高，汽车已走进千家万户。制造汽车要用到含铜、铁、铝等成分的多种金属材料。（1）在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 性。（2）车体多用钢材制造。其表面喷漆不仅美观，而且可有效防止与 接触而生锈。（3）工业上用CO还原赤铁矿冶炼金属铁的化学方程式为 。（4）在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序，除铝、铜外，还需要用到的试剂是 。（填一种即可）导电性导电性氧气、水氧气、水稀盐酸稀盐酸FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO2 2Fe+3COFe+3CO2 2高温高温3. （2013.上海市）人类常从矿石中获取金属材料。（1）铁是冶炼最多的金属。工业炼铁主要反应的化学方程式是 ，反应中的氧
10、化剂是_。该反应中所涉及的物质中属于单质的是_，常用于灭火的是_。（2）铜是人类利用较早的金属，木炭与氧化铜反应生成二氧化碳的化学方程式是 ，反应后固体的质量_(填“增大”、“减小”或“不变”)FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO2 2Fe+3COFe+3CO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3FeFeCOCO2 2C+2CuOC+2CuO2 2Cu+COCu+CO2 2减小高温高温课题课题3 3金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护钢铁的锈蚀与危害钢铁的锈蚀与危害二、金属资源保护二、金属资源保护 为什么要保护金属资源为什么要保护金属资源？保护保护金属资源的原因金属资源的原因每年大
11、量开采每年大量开采( (数以亿吨计数以亿吨计) )每年大量的金属每年大量的金属被腐蚀被腐蚀( (相当于年相当于年产量的产量的20%40%)20%40%)1 1、金属的腐蚀与防护、金属的腐蚀与防护【探究探究1 1】铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件【探究探究2 2】铁生锈的实质与条件铁生锈的实质与条件A B CA B C 下列哪支试管中的铁钉生锈了下列哪支试管中的铁钉生锈了？a a、b b、c c 哪哪部分最容易生锈部分最容易生锈？abC答案：答案：A;bA;b铁制品生铁制品生锈的条件锈的条件与空气中的氧气接触与空气中的氧气接触与水接触与水接触同时同时4Fe+3O2+2xH2O2Fe2O3xH2O
12、疏松多孔的铁锈疏松多孔的铁锈 铝与氧气反应生成致密的铝与氧气反应生成致密的AlAl2 2O O3 3薄膜，覆薄膜，覆盖在盖在铝的表面，从而阻止里层的铝进一步被氧化，所铝的表面，从而阻止里层的铝进一步被氧化，所以铝耐腐蚀。而以铝耐腐蚀。而 FeFe2 2O O3 3X XH H2 2O O疏松多孔易吸水，疏松多孔易吸水，如不及时除去，会加快铁制品的锈蚀，使铁全部如不及时除去，会加快铁制品的锈蚀，使铁全部被腐蚀。人们采取了各种措施，但每年被腐蚀。人们采取了各种措施，但每年全世界因全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！金属资源保护刻不容缓！金属资
13、源保护刻不容缓！【探究探究3 3】防止铁生锈的方法防止铁生锈的方法对防止铁制品锈蚀的建议对防止铁制品锈蚀的建议1.1.铁制品表面保持洁净、干燥铁制品表面保持洁净、干燥2.2.在铁制品表面涂油在铁制品表面涂油3.3.在铁制品表面刷油漆在铁制品表面刷油漆4.4.在铁制品表面烤蓝在铁制品表面烤蓝( (形成一层致密的氧化膜形成一层致密的氧化膜) )5.5.在铁制品表面镀上其它金属在铁制品表面镀上其它金属讨论讨论去除水分去除水分6.6.制成耐腐蚀的合金，如制成耐腐蚀的合金，如：不锈钢。不锈钢。隔绝空气隔绝空气支架支架钢丝钢丝钢圈钢圈链条链条刷漆刷漆电镀电镀涂油涂油平平时时要要保保持持自自行行车车 的的表
14、表面面洁洁净净与与干干燥燥2.2.金属资源保护金属资源保护图图8-258-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限矿物的储量是有限的，而且不能再生。矿物的储量是有限的，而且不能再生。怎样保护金属资源呢怎样保护金属资源呢？防止金属的腐蚀；防止金属的腐蚀；金属的回收与利用；金属的回收与利用； 有计划有计划, ,合理地开采矿物合理地开采矿物, ,严禁严禁不顾国家利益的乱采矿；不顾国家利益的乱采矿；寻找金属代用品。如以塑代钢。寻找金属代用品。如以塑代钢。回收一个铝制的回收一个铝制的易拉罐比制造一易拉罐比制造一个新的铝制的易个新的铝制的易拉罐要便宜拉罐要便宜20%20%，而且还可以
15、节约而且还可以节约金属资源和金属资源和95%95%能源。目前世界能源。目前世界上有上有50%50%以上的铁以上的铁和和90%90%以上的金得以上的金得到回收利用。到回收利用。回收回收标记标记课堂练习：课堂练习：1.2013.1.2013.青岛市）控制变量法是实验探究的重要方法。青岛市）控制变量法是实验探究的重要方法。利用下图所示实验不能实现的探究目的是（利用下图所示实验不能实现的探究目的是（ ）A.A.甲中甲中对比可探究铁的锈蚀与植物油是否有关对比可探究铁的锈蚀与植物油是否有关B.B.甲中甲中对比可探究铁的锈蚀与水是否有关对比可探究铁的锈蚀与水是否有关C.C.乙可探究可燃物的燃烧是否需要达到一
16、定温度乙可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度D.D.乙可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触乙可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触2.2.（2013.2013.北京市）铜是人类最早利用的金属之一。北京市）铜是人类最早利用的金属之一。 （1 1）下列铜制品中，利用金属导热性的是）下列铜制品中，利用金属导热性的是 （填字母）。（填字母）。 A.A.铜质奖牌铜质奖牌 B.B.铜导线铜导线 C.C.铜火锅铜火锅 （2 2）“湿法炼铜湿法炼铜”的原理是硫酸铜溶液与铁反应，该反应的化的原理是硫酸铜溶液与铁反应，该反应的化学方程式为学方程式为 。 （3 3）利用废旧电池铜帽（含）利用废旧电池铜帽（含 CuC
17、u、ZnZn）制取海绵铜（）制取海绵铜（CuCu），并得），并得到硫酸锌溶液，主要流程如下（反应条件已略去）：到硫酸锌溶液，主要流程如下（反应条件已略去）：过程过程中分离操作的名称是中分离操作的名称是 。 过程过程中有气体产生，反应的化学方程式为中有气体产生，反应的化学方程式为 。 AE AE 中含铜、锌两种元素的物质有中含铜、锌两种元素的物质有 （填字母序号）。（填字母序号）。 C CFe+CuSOFe+CuSO4 4FeSOFeSO4 4+Cu+Cu过滤过滤Zn+HZn+H2 2SOSO4 4ZnSOZnSO4 4+H+H2 2 A A、C C课间活动请同学们注意安全课间活动请同学们注意安全安全小贴士
