課題3金屬資源的利用和保護(hù)

1、課題課題3 3金屬資源的保護(hù)和利用金屬資源的保護(hù)和利用樹梁中學(xué)樹梁中學(xué)地球上的金屬廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中地球上的金屬廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中，金屬存在形式金屬存在形式：單質(zhì)單質(zhì)（很不活潑金屬很不活潑金屬）、化合物化合物自然界中以單質(zhì)自然界中以單質(zhì)形式存在的金形式存在的金自然界中以單質(zhì)形自然界中以單質(zhì)形式存在的銀式存在的銀地殼中各種元素的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）將化合物中的金屬元素提取出來的過程稱之為將化合物中的金屬元素提取出來的過程稱之為金屬的冶煉金屬的冶煉，在我國冶煉量最大的就是，在我國冶煉量最大的就是鐵鐵。思考：思考：根據(jù)你所學(xué)的化學(xué)知識，可通過哪些途根據(jù)你所學(xué)的化學(xué)知識，可通過哪些

2、途徑得到徑得到金屬材料金屬材料 鐵鐵？ 磁鐵礦磁鐵礦（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤鐵礦赤鐵礦（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黃鐵礦（黃鐵礦（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱鐵礦（菱鐵礦（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想： 假如你是煉鐵廠的廠長，你認(rèn)為哪假如你是煉鐵廠的廠長，你認(rèn)為哪種礦石種礦石最不適宜最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料？作為工業(yè)煉鐵的原料？ 除了除了焦炭焦炭和和一氧化碳一氧化碳可以還原出鐵來可以還原出鐵來 ，氫氣氫氣也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來煉鐵？也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來煉鐵？70%70%72.4%72.4%46.7%46

3、.7%48.3%46.7%選礦石的原則選礦石的原則: 含鐵量多，且污染少。即可提高經(jīng)濟(jì)效含鐵量多，且污染少。即可提高經(jīng)濟(jì)效益，又可減少環(huán)境的污染。益，又可減少環(huán)境的污染。鐵的冶煉鐵的冶煉早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元從公元1世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐為紀(jì)念為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億億噸而發(fā)行而發(fā)行的郵箱噸而發(fā)行而發(fā)行的郵箱一、鐵的冶煉冶煉的關(guān)鍵冶煉的關(guān)鍵: :鐵的氧化物鐵的氧化物(Fe(Fe2 2O O3

4、3)鐵鐵(Fe)(Fe) 實驗過程中能觀察到什么現(xiàn)象？實驗過程中能觀察到什么現(xiàn)象？ 酒精燈、澄清石灰水的作用分別是什么？酒精燈、澄清石灰水的作用分別是什么？鐵鐵AB現(xiàn)象和分析：現(xiàn)象和分析： 現(xiàn)象：現(xiàn)象：紅色的粉末逐漸變成黑色紅色的粉末逐漸變成黑色 生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁 尾氣燃燒并產(chǎn)生藍(lán)色火焰尾氣燃燒并產(chǎn)生藍(lán)色火焰 分析：分析：紅色的氧化鐵被紅色的氧化鐵被CO還原生成單質(zhì)還原生成單質(zhì)鐵，鐵，CO在高溫下得氧生成在高溫下得氧生成CO2，未反應(yīng)未反應(yīng)的的CO燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。實驗步驟實驗步驟檢查裝置氣密性檢查裝置氣密性裝入藥品并固定裝入藥品并

5、固定向玻璃管中通入向玻璃管中通入N2點燃酒精燈點燃酒精燈B，再通入，再通入CO點燃酒精噴燈點燃酒精噴燈A反應(yīng)完成后熄滅酒精噴燈反應(yīng)完成后熄滅酒精噴燈A試管冷卻后停止通入試管冷卻后停止通入CO熄滅酒精燈熄滅酒精燈B一氧化碳早出晚歸一氧化碳早出晚歸 酒精燈遲到早退酒精燈遲到早退1、實驗中先通一段時間、實驗中先通一段時間CO（或通（或通N2），再加熱），再加熱Fe2O3的目的：的目的：排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時CO與空氣混合，可能與空氣混合，可能會發(fā)生爆炸會發(fā)生爆炸。2、實驗完畢后繼續(xù)通一氧化碳的目的實驗完畢后繼續(xù)通一氧化碳的目的防止生成的鐵在高溫下重新被氧化。防止生成

6、的鐵在高溫下重新被氧化。防止石灰水倒吸；防止石灰水倒吸；3、尾氣的成分中含有、尾氣的成分中含有CO，必須加以處理，方法有，必須加以處理，方法有 （1）、用氣球收集；）、用氣球收集； （2）、點燃；）、點燃； C+O2=CO2C+CO2=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高溫高溫高溫高溫點燃點燃將鐵礦石中的將鐵礦石中的 SiOSiO2 2轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣點燃點燃 C + O2 = 2CO2高溫高溫 C + CO2 = 2CO（FeFe2 2O O3 3）生鐵生鐵出鐵口出鐵口爐渣爐渣出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫高爐氣體高爐氣體高爐氣體高爐氣體

7、產(chǎn)生一氧化碳產(chǎn)生一氧化碳 作燃料，提供作燃料，提供高溫高溫原料原料:原理原理:過量空氣過量空氣.焦炭焦炭焦炭焦炭.高溫高溫高溫高溫赤鐵礦赤鐵礦高溫高溫在高溫下在高溫下,利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。主要反應(yīng)原理主要反應(yīng)原理:Fe2O3+ CO= Fe+ CO2332高溫高溫CO2COFe鐵礦石鐵礦石.焦炭焦炭. 石灰石石灰石.空氣空氣設(shè)備設(shè)備: :出生鐵出生鐵（產(chǎn)品）（產(chǎn)品）高爐高爐一、鐵的冶煉一、鐵的冶煉在實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，當(dāng)用酒精在實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，當(dāng)用酒精噴燈給氧化鐵加熱一段時間后，

8、我們將看到固體由噴燈給氧化鐵加熱一段時間后，我們將看到固體由_色變成色變成_色，這時氧化鐵變成色，這時氧化鐵變成_，實驗中，實驗中石灰水會變石灰水會變_，用酒精燈點燃尾氣的作用，用酒精燈點燃尾氣的作用是是_。紅紅黑黑鐵鐵白色渾濁白色渾濁防止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣請寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：請寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：_ 設(shè)備設(shè)備：高爐高爐 原料原料：鐵礦石、焦炭、石灰石鐵礦石、焦炭、石灰石 原理原理：利用焦炭與氧氣反應(yīng)生利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。還原出來。工業(yè)上工業(yè)上:焦炭焦炭 A B鐵鐵 高溫高溫過量空氣過量空氣 高溫高溫 焦炭焦

9、炭 高溫高溫赤鐵礦石赤鐵礦石某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如下圖所示：）、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如下圖所示： 煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。 在上述框圖中在上述框圖中A、B所對應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)生成物的化所對應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式分別是：、學(xué)式分別是：、 。 寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ； 在此過程中，焦炭的作用是在此過程中，焦炭的作用是 、 。高爐高爐一氧化碳一氧化碳點燃點燃C + O2 = CO2高溫高溫C + C

10、O2 = 2COFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫產(chǎn)生一氧化碳產(chǎn)生一氧化碳提供熱量提供熱量二氧化碳二氧化碳某同學(xué)改進(jìn)某同學(xué)改進(jìn)CO還原氧化鐵實驗裝置如圖還原氧化鐵實驗裝置如圖1.若先給氧化鐵加熱若先給氧化鐵加熱,再通再通CO,后果后果_2.寫出寫出A中反應(yīng)的方程式中反應(yīng)的方程式_3.根據(jù)根據(jù)B裝置現(xiàn)象可以判斷反應(yīng)是否發(fā)生裝置現(xiàn)象可以判斷反應(yīng)是否發(fā)生,則則B中試劑為中試劑為_4.C裝置作用裝置作用_5.C裝置收集氣體利用裝置收集氣體利用_性質(zhì)性質(zhì)涉及到雜質(zhì)問題的計算：涉及到雜質(zhì)問題的計算：化學(xué)方程式所表達(dá)的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化化學(xué)方程式所表達(dá)的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時

11、的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的是純凈物之間的數(shù)量系時的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的是純凈物之間的數(shù)量系在在實際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實際生產(chǎn)中必實際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實際生產(chǎn)中必然會涉及到雜質(zhì)的計算問題。當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時，應(yīng)先要把含雜質(zhì)物然會涉及到雜質(zhì)的計算問題。當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時，應(yīng)先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計算質(zhì)的質(zhì)量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計算 純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)純物質(zhì)所占質(zhì)量分?jǐn)?shù) 例例3 3、計算多少噸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

12、為、計算多少噸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%96%的生鐵中含鐵的生鐵中含鐵560t560t？例例2 2、1000t1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？解：解：1000t1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：1000t1000t(1-20%)=800t(1-20%)=800t解：生鐵的質(zhì)量為：解：生鐵的質(zhì)量為：560t560t96%=583t96%=583t反應(yīng)物或生成物是混合物必須進(jìn)行換反應(yīng)物或生成物是混合物必須進(jìn)行換算，換算方法如下：算，換算方法如下：混合物質(zhì)量混合物質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)純凈

13、物質(zhì)量純凈物質(zhì)量例：用例：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少的生鐵多少t？例例4 4、某鋼鐵廠每天需要消耗、某鋼鐵廠每天需要消耗1000t1000t含氧化鐵含氧化鐵80%80%的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵鐵96%96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？解解1:1:設(shè)每天可煉出的設(shè)每天可煉出的生鐵生鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80

14、%80% X X96%96% 160 112 160 112 800t 800t X X96%96% X = X = 583t583t答：略答：略高溫高溫解解2:2:設(shè)每天以煉出的設(shè)每天以煉出的鐵鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 700t答：略答：略高溫高溫80% 800t560t560t生鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量= =560t560t96%96%= =5

15、83t583t練習(xí)：要煉出含2%雜質(zhì)的生鐵1600噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？解解1:設(shè)需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為設(shè)需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石質(zhì)量為的赤鐵礦石質(zhì)量為X解解生鐵生鐵1600噸含純鐵的質(zhì)量為：噸含純鐵的質(zhì)量為：1600噸噸（12%）= 1568噸噸Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫16011280%.X1568噸噸噸1568%.80112160XX=2800噸噸答：略答：略二、金屬資源保護(hù)二、金屬資源保護(hù)全球每年因腐蝕而報廢的金屬材料全球每年因腐蝕而報廢的金屬材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的相當(dāng)于年產(chǎn)量的2040！其中，鋼鐵制品因生銹的損失每年

16、其中，鋼鐵制品因生銹的損失每年約占世界總產(chǎn)量的四分之一。約占世界總產(chǎn)量的四分之一。思考思考 1 、金屬資源短缺對人類社會發(fā)展意味著什么、金屬資源短缺對人類社會發(fā)展意味著什么呢？呢？ 2 、金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？、金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？ 3、如何保護(hù)金屬資源？、如何保護(hù)金屬資源？水水植物油植物油蒸餾水蒸餾水烘烘干干的的試試管管（一）金屬的腐蝕和防護(hù)（一）金屬的腐蝕和防護(hù)觀察的現(xiàn)象：觀察的現(xiàn)象：試管試管中鐵釘表面生成了一層紅褐色的鐵中鐵釘表面生成了一層紅褐色的鐵銹，且與水面接觸處生銹最嚴(yán)重；銹，且與水面接觸處生銹最嚴(yán)重；無明顯變化。無明顯變化。 鐵生銹實際上是鐵生銹實際上是鐵與

17、空氣中的氧氣、水鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。實驗結(jié)論實驗結(jié)論1、光亮的鐵釘在下列情況下、光亮的鐵釘在下列情況下,最先生銹的是最先生銹的是練一練練一練鐵銹很鐵銹很疏松多孔，疏松多孔，所以鐵可以完全被銹蝕。所以鐵可以完全被銹蝕。2.2.鐵生銹的條件：鐵生銹的條件：鐵生銹是鐵生銹是（ ）與空氣中的與空氣中的（ ）、( )共同作用的結(jié)果；共同作用的結(jié)果；鐵在鐵在( )中最容易生銹。中最容易生銹。（2 2）. .鐵銹主要成分：鐵銹主要成分：FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O 鐵鐵氧氣氧氣水水潮濕的空氣潮濕的空氣（3 3 ）加快加快鐵鐵生生銹銹速率的

18、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（置換反應(yīng)觸（置換反應(yīng)) )經(jīng)經(jīng)刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲表面表面( (增增加接加接觸觸面面) )（二）（二）防止鐵制品銹防止鐵制品銹蝕的建議：蝕的建議：2、原理：、原理：隔絕空氣或隔絕水隔絕空氣或隔絕水1、除銹的方法：、除銹的方法：物理：物理：用砂紙打磨（或小刀刮）用砂紙打磨（或小刀刮）化學(xué)：化學(xué)：稀鹽酸浸洗稀鹽酸浸洗生活：生活：用醋浸泡用醋浸泡. 保持鐵制

19、品表面的保持鐵制品表面的潔凈、干燥潔凈、干燥.在鐵制品在鐵制品表面表面 涂一層涂一層保保 護(hù)膜護(hù)膜1、刷油漆（或噴漆）刷油漆（或噴漆）2、涂油、涂油3、鍍其他金屬（電鍍）、鍍其他金屬（電鍍）4、搪瓷、搪瓷 如洗臉盆如洗臉盆3、具體方法：、具體方法：通過化學(xué)反應(yīng)使鐵制品表面生成通過化學(xué)反應(yīng)使鐵制品表面生成一層一層致密的氧化物薄膜致密的氧化物薄膜。5、如烤藍(lán)、如烤藍(lán)如鋸條如鋸條制成制成合金，合金，以改變金屬內(nèi)部組織的結(jié)構(gòu)。以改變金屬內(nèi)部組織的結(jié)構(gòu)。如如不銹鋼不銹鋼自行車的構(gòu)件支架、自行車的構(gòu)件支架、鏈條、鋼圈分別采取鏈條、鋼圈分別采取了什么防銹措施？了什么防銹措施？支架支架刷漆刷漆鏈條鏈條涂油涂油鋼圈鋼圈電鍍電鍍。（三）金屬資源保護(hù)（三）金屬資源保護(hù) （1）防止金屬的腐蝕防止金屬的腐蝕 （2 2）回收和利用廢舊金屬）回收和利用廢舊金屬 （3 3）合理有效地開采礦物）合理有效地開采礦物 （4 4）尋找金屬的代用品）尋找金屬的代用品討論：金屬回收利用的意義？討論：金屬回收利用的意義？練習(xí)：練習(xí)：例例5 5某同學(xué)晚上幫媽媽做飯，切完青菜就將菜刀放在砧板某同學(xué)晚上幫媽媽做飯，切完青菜