金屬資源的利用和保護(hù)(上課稿)

1、( (第一課時(shí)第一課時(shí)) ) 人類(lèi)生活離不開(kāi)金屬人類(lèi)生活離不開(kāi)金屬 軍事與科技也需要大量的金屬軍事與科技也需要大量的金屬 金屬元素在地殼中的含量金屬元素在地殼中的含量 元素名稱(chēng) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) /元素名稱(chēng) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) / 鋁 鐵 鈣 鈉 鉀 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 鎂 鋅 銅 銀 金 2.00 0.008 0.007 0.00001 0.0000005 一、金屬在自然界的存在方式：一、金屬在自然界的存在方式： 1 1、游離態(tài)（以單質(zhì)形式存在）、游離態(tài)（以單質(zhì)形式存在） 如：金、銀等少數(shù)不活潑的金屬。如：金、銀等少數(shù)不活潑的金屬。 金金 銀銀 黃金金飾品黃金金飾品銀器銀器 2

2、2、化合態(tài)（以化合物形式存在）、化合態(tài)（以化合物形式存在） 如：鐵如：鐵 赤鐵礦赤鐵礦( (主要成分為主要成分為FeFe2 2O O3 3) ) 菱鐵礦菱鐵礦( (主要成分主要成分FeCOFeCO3 3) ) 黃鐵礦黃鐵礦( (主要成分主要成分FeSFeS2 2) ) 磁鐵礦磁鐵礦( (主要成分為主要成分為FeFe3 3O O4 4) ) 2 2、化合態(tài)（以化合物形式存在）如：銅、化合態(tài)（以化合物形式存在）如：銅 輝銅礦輝銅礦 主要成分是主要成分是CuCu2 2S S 黃銅礦黃銅礦 主要成分是主要成分是 CuFeSCuFeS2 2 孔雀石孔雀石 主要成分是主要成分是 CuCu2 2(OH)(O

3、H)2 2COCO3 3 2 2、化合態(tài)（以化合物形式存在）如：鋁、化合態(tài)（以化合物形式存在）如：鋁 鋁土礦鋁土礦 主要成分是主要成分是 AlAl2 2O O3 3 記憶：記憶： 礦石礦石赤鐵礦赤鐵礦 黃鐵礦黃鐵礦 磁鐵礦磁鐵礦 菱鐵礦菱鐵礦 主要成分主要成分Fe2O3FeS2Fe3O4FeCO3 礦石礦石黃銅礦黃銅礦 輝銅礦輝銅礦孔雀石孔雀石鋁土礦鋁土礦 主要成分主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3Al2O3 我國(guó)是世界上已知礦物種類(lèi)比較齊全的少數(shù)我國(guó)是世界上已知礦物種類(lèi)比較齊全的少數(shù) 國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鎢、鉬、 鈦、錫、銻

4、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳銅、鋁、錳等等 儲(chǔ)量在世界觀上也占有重要志地位。儲(chǔ)量在世界觀上也占有重要志地位。 大自然向人類(lèi)提供了豐富的金屬礦物資源，大自然向人類(lèi)提供了豐富的金屬礦物資源， 人類(lèi)每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)人類(lèi)每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵提取量最大的是鐵。 人類(lèi)使用鐵的歷史可以追溯到四千人類(lèi)使用鐵的歷史可以追溯到四千 五百多年以前，不過(guò)那時(shí)的鐵是從太空五百多年以前，不過(guò)那時(shí)的鐵是從太空 掉下的隕鐵（其中含鐵掉下的隕鐵（其中含鐵9090以上）。我以上）。我 國(guó)在商代就開(kāi)始用鐵，

5、在河北、北京、國(guó)在商代就開(kāi)始用鐵，在河北、北京、 河南的某些地區(qū)出土過(guò)用隕鐵打制的鐵河南的某些地區(qū)出土過(guò)用隕鐵打制的鐵 刃銅鉞。我國(guó)最早的人工冶鐵制品是甘刃銅鉞。我國(guó)最早的人工冶鐵制品是甘 肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍， 這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。 二二、鐵的冶煉鐵的冶煉 為紀(jì)念為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票億噸而發(fā)行的郵票 上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐我國(guó)古代煉鐵圖我國(guó)古代煉鐵圖 Fe2O3 ? Fe 1 1、加熱氧化鐵使其分解。、加熱氧化鐵使其分

6、解。 2 2、使用氫氣、碳、一氧化碳等還原劑奪去氧化鐵中的氧。、使用氫氣、碳、一氧化碳等還原劑奪去氧化鐵中的氧。 從成本等各方面討論使用哪種方法、哪從成本等各方面討論使用哪種方法、哪 種試劑更合適？種試劑更合適？ 現(xiàn)象：現(xiàn)象：紅色粉末紅色粉末變變 成黑色，澄清的石灰成黑色，澄清的石灰 水變渾濁。水變渾濁。 點(diǎn)燃尾氣有點(diǎn)燃尾氣有藍(lán)色藍(lán)色火焰火焰 一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵 相關(guān)的化學(xué)方程式：相關(guān)的化學(xué)方程式： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO + O2 2CO2 用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是 防

7、止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣 實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟： 1 1、檢查裝置氣密性、檢查裝置氣密性 2 2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置 3 3、點(diǎn)燃右邊點(diǎn)燃右邊酒精燈酒精燈 4 4、通入一氧化碳通入一氧化碳?xì)怏w氣體 5 5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱 6 6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱 7 7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄滅右邊熄滅右邊 酒精燈酒精燈 實(shí)驗(yàn)前要先通實(shí)驗(yàn)前要先通COCO將玻璃管中的空氣排盡再加

8、熱，防止加熱將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱 時(shí)時(shí)COCO與空氣混合發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù)與空氣混合發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù) 通通COCO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接 觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。 原料原料 主要反應(yīng)原理主要反應(yīng)原理 主要設(shè)備主要設(shè)備 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 高爐高爐 鐵的冶煉鐵的冶煉 （工業(yè)制法）（工業(yè)制法） 在高溫下，利用焦炭與氧氣反在高溫下，利用焦炭與氧氣反 應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦應(yīng)生成的一氧化

9、碳把鐵從鐵礦 石里還原出來(lái)。石里還原出來(lái)。 3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 = 3 = 2Fe+3CO 2Fe+3CO2 2 高溫高溫 鐵礦石鐵礦石 焦炭焦炭 熱空氣熱空氣爐爐 渣渣 出出 口口 生鐵出口生鐵出口 石灰石石灰石 高高 爐爐 煉煉 鐵鐵 圖圖 原料中各種物質(zhì)的作用是原料中各種物質(zhì)的作用是 焦炭：焦炭： 提供熱量，產(chǎn)生一氧化碳提供熱量，產(chǎn)生一氧化碳 石灰石：將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變石灰石：將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變 為爐渣為爐渣 鐵礦石：提供鐵元素鐵礦石：提供鐵元素 以上這些物質(zhì)煉鋼的過(guò)程中可以上這些物質(zhì)煉鋼的過(guò)程中可 能發(fā)生的反應(yīng)能發(fā)生的反應(yīng) 產(chǎn)生還原劑產(chǎn)生還原劑 C + O2

10、= CO2 CO2 + C =2CO 形成生鐵形成生鐵 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 形成爐渣形成爐渣 CaCO3=CaO+CO2 CaO+SiO2=CaSO3 （脈石）（脈石） （硅酸鈣）（硅酸鈣） 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫 在在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)實(shí)際生產(chǎn)時(shí), ,所用的原料或產(chǎn)所用的原料或產(chǎn) 物一般都含有雜質(zhì)物一般都含有雜質(zhì), ,在計(jì)算用料時(shí)和在計(jì)算用料時(shí)和 產(chǎn)量時(shí)產(chǎn)量時(shí), ,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題 三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算 純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量= 不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（純度）純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（純度） 解：設(shè)理

11、論上可以煉出含鐵解：設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為的生鐵的質(zhì)量為xt 160 256 1000t80 96%x 160 256 1000t80 x96% x= 256 1000t80 16096% = 583 t 答：略。答：略。 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高溫高溫 例題：例題： 用用1000 t1000 t含氧化鐵含氧化鐵8080的赤鐵礦石，理的赤鐵礦石，理 論上可以論上可以 煉出含鐵煉出含鐵9696的生鐵多的生鐵多t ?t ? 練習(xí)練習(xí)1 、 冶煉冶煉2000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)3的生鐵，需要含的生鐵，需要含F(xiàn)e3O490%的的 磁鐵礦石多少?lài)嵈盆F礦石多少?lài)? 解：需要含解

12、：需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量為的磁鐵礦石的質(zhì)量為xt 232 356 90 x 2000t (1-3%) x=2976.7t 答：略。答：略。 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 高溫 232 356 90 x 2000t (1-3%) = 本課小結(jié)本課小結(jié) 1.礦石有哪些礦石有哪些?寫(xiě)出其主要成分的化學(xué)式寫(xiě)出其主要成分的化學(xué)式. 2.煉鐵的主要反應(yīng)原理是什么煉鐵的主要反應(yīng)原理是什么?寫(xiě)出用赤寫(xiě)出用赤 鐵礦鐵礦,磁鐵礦煉鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式磁鐵礦煉鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式. 赤鐵礦赤鐵礦Fe2O3 磁鐵礦磁鐵礦Fe3O4 黃鐵礦黃鐵礦FeS2 輝銅礦輝銅礦Cu2S 赤銅礦赤銅礦Cu2O

13、菱鐵礦菱鐵礦FeCO3 鋁士礦鋁士礦Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一 氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來(lái)氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來(lái) Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高溫高溫 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 高溫高溫 診斷補(bǔ)償，點(diǎn)擊中考診斷補(bǔ)償，點(diǎn)擊中考 一、選擇題：請(qǐng)將唯一正確答案代量填入下列空格內(nèi) 1（2006 廣州）人類(lèi)每年從自然界中提取大量的金屬鐵，下 列關(guān)于鐵的說(shuō)法正確的是（ ） A、煉鐵的過(guò)程是把單質(zhì)鐵變成氧化鐵 B、鋼是很純的鐵 C、生鐵是含少量碳的鐵合金 D、被腐蝕的鐵制品屬于不可回

14、收的垃圾 2（2006 益陽(yáng)）鐵是人類(lèi)生活中重要的一種材料，工業(yè)上可 用如下化學(xué)反應(yīng)制得鐵，F(xiàn)e2O3+3CO 2Fe+3CO2， ，該 該反 應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是（ ） A、Fe2O3 B、CO C、Fe D、CO2 3 做一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)后，清洗試管壁上留下的黑 色物質(zhì)時(shí)可選用的方法是（ ） A、用大量水邊沖邊洗 B、用試管刷左右、上下猛烈刷 C、用鹽酸或稀硫酸清洗后再用水沖 D、用肥皂粉清洗后再用水沖洗 高溫 C A C 第八單元第八單元 金屬和金屬材料金屬和金屬材料 （第二課時(shí)）（第二課時(shí)） 一方面，人類(lèi)每年要向自然界索取大量一方面，人類(lèi)每年要向自然界索取大量 的金屬礦物

15、資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。 另一方面，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在世界另一方面，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在世界 上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng) 于年產(chǎn)量的于年產(chǎn)量的20%20% 40%40%。 所以，防止金屬腐蝕已成為科學(xué)研所以，防止金屬腐蝕已成為科學(xué)研 究和技術(shù)領(lǐng)域中的重大問(wèn)題。究和技術(shù)領(lǐng)域中的重大問(wèn)題。 被被腐蝕腐蝕的的鐵鐵 跟原跟原來(lái)來(lái)有有什什 么么不同不同? ? A BC 活動(dòng)活動(dòng)與與探究探究 植物植物 油油 棉花和棉花和 CaCl2 現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速

16、冷卻 的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計(jì)的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕的條件。實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕的條件。 想一想想一想 現(xiàn)象現(xiàn)象分析分析結(jié)論結(jié)論 試管試管A A 試管試管B B 試管試管C C 加快加快鐵鐵生生銹銹速率的情速率的情況況 酸酸性污染物的存在性污染物的存在 ( (酸雨酸雨) ) 加快生加快生銹銹 速度速度 離離子化合物的存在子化合物的存在 ( (氯化氯化鈉鈉) ) 高溫高溫 ( (加快化加快化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速度速度) ) 與活潑性較低與活潑性較低金金屬屬 接接觸（觸（置置換反應(yīng)換反應(yīng)) ) 經(jīng)經(jīng)刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲 表面表面(

17、(增增加接加接觸觸面面) ) 鐵銹鐵銹-混合物混合物 ( (主要成分主要成分) ) 鐵銹鐵銹 （2 2）、防銹的方法）、防銹的方法 . . 加上油漆、塑加上油漆、塑膠層膠層 或或涂油等涂油等 . .鍍鍍上上耐磨或耐腐蝕的耐磨或耐腐蝕的金金屬屬, , 如如鍍鎳、鉻鍍鎳、鉻或或錫錫等等 . . 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在鐵制通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在鐵制 品表面生成一層致密的品表面生成一層致密的 氧化物薄膜氧化物薄膜( (如烤藍(lán)如烤藍(lán)) ) . .在鐵中加入其它金屬在鐵中加入其它金屬 改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成 鐵合金（如不銹鋼）鐵合金（如不銹鋼） 自行車(chē)支架、鏈條、鋼自行車(chē)支架、鏈條、鋼 圈分別采用了什么

18、圈分別采用了什么 防銹措施？防銹措施？ 支架支架除了除了防銹還需要美觀，一般用噴漆的方法。防銹還需要美觀，一般用噴漆的方法。 鏈條鏈條最易磨損，常常涂上潤(rùn)滑油的方法來(lái)最易磨損，常常涂上潤(rùn)滑油的方法來(lái)防銹。防銹。 鋼圈鋼圈要求美觀耐磨，常鍍上耐磨的金屬鉻。要求美觀耐磨，常鍍上耐磨的金屬鉻。 1 1、金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。、金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。根據(jù)已探根據(jù)已探 明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人 估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限如下圖所示（不包括

19、今后新探明的 礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。 據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新?lián)浪悖厥找粋€(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新 飲料罐要便宜飲料罐要便宜20%20%，而且還可節(jié)約金屬資源和，而且還可節(jié)約金屬資源和95%95% 的能源。的能源。1t1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t1t的鋼，跟的鋼，跟 用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t11t煤和鐵礦石，減少污煤和鐵礦石，減少污 染空氣的懸浮微粒染空氣的懸浮微粒11kg11kg。目前世界上已有。目前世界上已有50%50%以上以上 的鐵的的鐵的90%90%以上的金得到了回收利用。以上的金得到了回收利用。 你知道嗎？你知道嗎？ 討 論 通過(guò)學(xué)習(xí)你有什通過(guò)學(xué)習(xí)你有什么么收獲？收獲？ 診斷補(bǔ)償，點(diǎn)擊中考診斷補(bǔ)償，點(diǎn)擊中考 4 4、在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（、在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（ ） A A、在潮濕、致密的土壤中。、在潮濕、致密的土壤中。 B B、在干燥、致密的土壤中。、在干燥、致密的土壤中。 C C、在潮濕、疏松的土壤中。、在潮濕、疏松的土壤中。 D D、在干燥、疏松的土壤中。、在干燥、疏松的土壤中。 5