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1、课题课题3 金属资源的利用和保金属资源的利用和保护护2021/9/211人类生活离不开金属人类生活离不开金属2021/9/212一一.金属元素在自然界中的存在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元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；2021/9/213图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿石。石。铁矿石等都是常见铁矿石等都是常见的矿石的矿石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式存在。金属化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以在自然
2、界中以矿物矿物的形的形式存在。式存在。元素名元素名称称质量分质量分数数/元素名元素名称称质量分质量分数数/铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.00000052021/9/214赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分2021/9/215 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿Cu2O磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分FeFe3 3O O4
3、 4）2021/9/216 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大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源，人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。2021/9/217金属活动性顺序表：
4、 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱2021/9/218金属的存在形式单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、银等化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、铝、锌、钠和钙等孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )闪锌矿闪锌矿2021/9/219一、铁的冶炼一、铁的冶炼2021/9/2110一、铁的冶炼一、铁的冶炼2021/9/2111现象：现象：红色红色粉末变粉末变成成黑色黑色，澄清的石，澄清的石灰水变浑浊。灰水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火火焰焰一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验室实验室
5、实验室实验室相关的化学方程式：相关的化学方程式：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点燃点燃点燃点燃高温高温高温高温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2021/9/21123 3、请根据、请根据 实验实验 COCO 与与FeFe2 2O O3 3 的反的反应应 ，回答下列问题：，回答下列问题：问 题：1、一氧化碳与氧化铁的反应有下面四步（1）点燃酒精灯给氧化铁加热（2）通入一氧化碳（3）停止通入一氧化碳（4）停止对氧化铁加
6、热；则正确的顺序是() 2 1 4 3 2021/9/2113 问题问题 4、为何反应装置后面还有一个气球、为何反应装置后面还有一个气球？答：收集尾气防止大气污染。答：收集尾气防止大气污染。问题问题 5、你还有其他处理尾气的方法吗？、你还有其他处理尾气的方法吗？ 2021/9/2114 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。 实验结束后，先熄灯后停气的原因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。先通先通CO后点灯后点灯先熄灭酒精灯后停止通先熄灭酒精灯后停止通CO2021/9/2115工业炼铁1、原理：高温下
7、用一氧化碳从铁矿石中把铁反应出来。2、主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石 3、主要设备：高炉2021/9/2116高炉示意图2021/9/21174、主要反应过程（1）焦炭与过量空气高温反应 （2） 二氧化碳又与焦炭在高温下反应生成一氧化碳（3）一氧化碳与赤铁矿石高温反应 试写出各步反应的化学方程式： (1)CO2CO2 (2)CO2C2CO (3)Fe2O33CO2Fe3CO2 点燃 高温高温 问题1：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？答：焦炭的作用是作燃料和 生成一氧化碳。石灰石的作用是 除去炉渣。2021/9/21185、产物（1）生铁（2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等。（3）炉渣
8、：主要是CaSiO3问题问题1：高炉煤气能：高炉煤气能否直接排放？怎么否直接排放？怎么处理？处理？问题问题2:生铁中的主生铁中的主要成分是什么要成分是什么?答：1:高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以综合利用。2:生铁主要含铁，除此之外还含有2%-4.3%的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。2021/9/2119炼钢和炼铁的比较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。 FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO+3CO 2F
9、e+3CO2 2 2 2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2021/9/2120例题：用例题：用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿石，理论上可以的赤铁矿石，理论上可以 炼出含铁炼出含铁96的生铁多少的生铁多少 t ?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xFe2O3 -2 Fe160 2561000t80 x96% 160 256 1000t80 x96% x=256 1000t80 16096%= 583 t答：略。答：略。2021/9/2121练习：练习：1、某钢铁厂每天需消耗、某钢铁厂每天需
10、消耗5000t含氧化铁含氧化铁76的赤铁矿石，的赤铁矿石， 该厂理论上可以日产该厂理论上可以日产Fe98的生铁多少的生铁多少t?2、冶炼、冶炼2000t含杂质含杂质3的生铁，需要含的生铁，需要含Fe3O4 90%的磁铁矿的磁铁矿 石多少石多少t?2021/9/2122第第2课时课时二、金属资源保护二、金属资源保护2021/9/2123金属资源的保护资料一：资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。所示。2021/9/2124资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界
11、上每年因腐蚀而据有关资料报道，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报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40%20% 40%。思思考考1、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么呢？2、金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？3、如何保护金属资源？2021/9/2125铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件2021/9/2126铁生锈条件的探究铁生锈条件的探究现象现象现象现象分析分析分析分析结
12、论结论结论结论试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管生锈生锈生锈生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈铁既与水接触，铁既与水接触，铁既与水接触，铁既与水接触，又与氧气接触又与氧气接触又与氧气接触又与氧气接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触在在在在水、氧气水、氧气水、氧气水、氧气同时存在的同时存在的同时存在的同时存在的环境中铁能环境中铁能环境中铁能环境中铁能生锈生锈生锈生锈。（。（缓缓慢氧化，放热）慢氧化，放热）2021/9/2127在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等
13、等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质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，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。完全锈蚀。 2021/9/2128氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜
14、性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”铁锈铁锈与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触2021/9/2129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？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬2021/9/2130保持钢铁表面的清洁干燥。保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，镀锡， 钢圈镀铬、镍。钢圈镀铬、镍。涂非
15、金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧烧 涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。锯条上的烤蓝。在在钢钢铁铁里里加加入入金金属属或或非非金金属属形形成成耐耐腐腐蚀蚀合合金金：如如不不锈锈钢钢（加加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：防止铁锈蚀的主要措施：2021/9/2131怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油在面盆、杯子、在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的其他起保护作用的其他金属。金属。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜2021/9/21322.怎样保护金属资源呢?一一. .防止金属腐蚀防止金属腐蚀 二二. .回收利用废旧金属回收利用废旧金属三三.合理有效地开采矿物合理有效地开采矿物 四四.寻找金属的代用品寻找金属的代用品2021/9/2133
