課題3、金屬資源的利用和保護(hù)

1、世界跨徑最大的斜拉橋世界跨徑最大的斜拉橋蘇通大橋蘇通大橋 蘇通大橋總長蘇通大橋總長8206米米，斜拉橋主孔跨度，斜拉橋主孔跨度1088米米，列世界第一；主塔高度列世界第一；主塔高度306米米,列世界第一；斜拉索的列世界第一；斜拉索的長度長度580米米,列世界第一。列世界第一。 人類生活離不開金屬人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著不可替代的作用!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一一.金屬元素在自然界中的存在金屬元素在自然界中的存在 金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）有金屬（如鉑、金、銀等

2、）有單質(zhì)形式單質(zhì)形式存在；存在；圖圖52 地殼中金屬的百分含量地殼中金屬的百分含量 鋁鋁 7.73% 鐵鐵 4.75% 鈣鈣 3.45% 鈉鈉2.74% 鉀鉀2.47% 鎂鎂2.00% 含有礦物的巖石稱為含有礦物的巖石稱為礦礦石石鐵礦石等都是常見的礦鐵礦石等都是常見的礦石石 其余大多數(shù)以其余大多數(shù)以化合物化合物的形式存在。金屬化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以在自然界中以礦物礦物的形式的形式存在。存在。常見幾種金屬礦物的成分常見幾種金屬礦物的成分磁鐵礦磁鐵礦褐鐵褐鐵礦礦赤鐵礦赤鐵礦Fe3O4Fe2O3XH2OFe2O3 孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦赤銅礦 Cu2O赤鐵礦赤鐵礦

3、黃鐵礦黃鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁土礦鋁土礦黃銅礦黃銅礦輝銅礦輝銅礦 我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鎢、鉬、鈦、錫、銻鈦、錫、銻等儲量居世界前列，等儲量居世界前列，銅、鋁、錳銅、鋁、錳等等儲量在世界觀上也占有重要志地位。儲量在世界觀上也占有重要志地位。 大自然向人類提供了豐富的大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵鐵。二二

4、.鐵的冶煉鐵的冶煉現(xiàn)象：現(xiàn)象：紅色紅色粉末變成黑色，產(chǎn)生氣體使澄清的石灰粉末變成黑色，產(chǎn)生氣體使澄清的石灰水變渾濁。水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵3一氧化碳還原氧化鐵實驗(1)實驗裝置(如圖 831 所示)(2)實驗操作步驟圖 831操作順序：先通 CO，再加熱；實驗完畢，先停止加熱，繼續(xù)通 CO 至試管冷卻。尾氣處理：因 CO 有毒，不能排到空氣中，要用酒精燈將 CO 點(diǎn)燃而除去。實驗步驟：實驗步驟：1、檢查裝置氣密性、檢查裝置氣密性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、點(diǎn)燃右邊點(diǎn)燃右邊酒精燈酒精燈4、通入一氧化碳通入一氧化碳?xì)怏w氣體5、點(diǎn)

5、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、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r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停止加熱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驗前要先通實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸

6、。接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。高爐是個豎直的高爐是個豎直的圓筒形圓筒形爐爐子，爐殼用子，爐殼用鋼板鋼板制成，內(nèi)制成，內(nèi)部用部用耐火磚耐火磚作襯里。煉鐵作襯里。煉鐵的主要原料是的主要原料是鐵礦石、焦鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣炭、石灰石和空氣。 高溫下，用還原劑（主高溫下，用還原劑（主要是要是一氧化碳一氧化碳）從鐵礦）從鐵礦石里把鐵還原出來石里把鐵還原出來 黃鐵礦黃鐵礦 FeS2赤鐵礦赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦磁鐵礦 Fe3O4在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來從鐵礦石中還原出來Fe2O3+

7、3CO 2Fe+3CO2高溫高溫石灰石、石灰石、鐵礦石鐵礦石焦炭、空氣焦炭、空氣化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：高爐煉鐵圖：補(bǔ)充：煉鋼補(bǔ)充：煉鋼視頻：工業(yè)上生鐵煉鋼視頻：工業(yè)上生鐵煉鋼煉鋼和煉鐵的比較煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石 生鐵、廢鋼原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。 用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計算三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計算例1、1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵

8、的質(zhì)量氧化鐵的質(zhì)量： 1000t （ 1- 20% ）=800t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）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)量純物質(zhì)的質(zhì)量例題用1000t 含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論上可以煉出含雜質(zhì)4的生鐵多少噸？解：解：1000t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：1000t 80=800t設(shè)：設(shè)：800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為 xFe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫高溫160 112800t x112160 xt800 x=560t折合

9、為含雜質(zhì)折合為含雜質(zhì)4的生鐵的質(zhì)量為的生鐵的質(zhì)量為:560t(1-4 )=583t答：用答：用1000t 含氧化鐵含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論上可以煉出含雜的赤鐵礦石，理論上可以煉出含雜質(zhì)質(zhì)4的生鐵的生鐵583t課堂練習(xí)課堂練習(xí) 一、選擇題：請將唯一正確答案代量填入下列空格內(nèi) 1（2006 廣州）人類每年從自然界中提取大量的金屬鐵，下列關(guān)于鐵的說法正確的是（ ） A、煉鐵的過程是把單質(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收的垃圾。 2（2006 益陽）鐵是人類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， Fe2O3+3CO 2F

10、e+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驗后，清洗試管壁上留下的黑色物質(zhì)時可選用的方法是（ ） 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。高溫高溫CAC 二、計算題（2006黃岡） 用2000t 含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96 的生鐵多少噸？二、計算題（2006黃岡）用2000t 含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96 的生鐵多少噸？解：解：2000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：為：2

11、000t 80=1600t設(shè)：設(shè)：1600t氧化鐵理論上可以煉出鐵的氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為質(zhì)量為 x Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 160 112 1600t xx=1120t折合為含鐵折合為含鐵96 的生鐵的質(zhì)量為的生鐵的質(zhì)量為 1120t 96 =1166t答：用答：用2000t 含氧化鐵含氧化鐵80的赤的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96 的生鐵的生鐵1166txt1600112160高溫梳理整合 本節(jié)課你學(xué)會了 哪些知識？ 據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的蝕而報廢的

12、金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%40%鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡三三.金屬資源保護(hù)金屬資源保護(hù)1.金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕和防護(hù)鐵軌的銹蝕鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕各種鐵制品的銹蝕 為了減少損失，為了減少損失，需要探究需要探究金屬銹金屬銹蝕的原因蝕的原因、防護(hù)防護(hù)的方法的方法和和廢金屬廢金屬的回收利用的回收利用金屬銹蝕給人類金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損帶來了巨大的損失。失。取取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入3支試管支試管中進(jìn)行下面的實驗中進(jìn)行下面的實驗步驟一、在試管步驟一、在試管1中加入中加入少量的蒸餾水少量的蒸餾水

13、，使鐵釘?shù)囊话虢]在，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中水中步驟二步驟二、在試管、在試管2中注滿迅速中注滿迅速冷卻的沸水冷卻的沸水塞緊橡皮塞塞緊橡皮塞步驟三步驟三、在試管、在試管3中加入少量中加入少量干燥劑干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）（生石灰或無水氯化鈣）再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞在空氣中銹蝕，實際上是在空氣中銹蝕，實際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化化學(xué)變化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物鐵的化合物的過程的過程鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)

14、鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。完全銹蝕。 在切過咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相在切過咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相近的三處進(jìn)行下列實驗近的三處進(jìn)行下列實驗一處：用濕棉球濕潤；一處：用濕棉球濕潤；一處：用干布檫干一處：用干布檫干一處：用干布檫干后，涂上一層食油；一處：用干布檫干后，涂上一層食油；放置一晝放置一晝夜，觀察夜，觀察菜刀三處菜刀三處表面發(fā)生表面發(fā)生的變化的變化與空氣（氧氣）與空氣（氧氣）接觸接觸與水與水接觸接觸怎么防止鋼鐵生銹呢？怎么防止鋼

15、鐵生銹呢？在在車車船船的的表表面面噴噴油油漆漆在機(jī)械表面涂防銹油在機(jī)械表面涂防銹油在面盆、杯子、在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他起保護(hù)作用的其他金屬。（為什么？）金屬。（為什么？）如：在鋼鐵表面鍍?nèi)纾涸阡撹F表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅？鍍銅？總結(jié)：防止鋼鐵制品生銹的方法： 鋁比鐵更容易跟氧氣和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鋁在空氣鋁比鐵更容易跟氧氣和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成的氧化鋁形成一層致密而結(jié)實的膜覆蓋中與氧氣反應(yīng)，生成的氧化鋁形成一層致密而結(jié)實的膜覆蓋在鋁的表面，防止鋁

16、繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起來在鋁的表面，防止鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起來“自我保護(hù)自我保護(hù)”的作用的作用（1）隔絕空氣或氧氣隔絕空氣或氧氣 （2）隔絕水）隔絕水具體方法具體方法:1.“穿外衣穿外衣”加一層保護(hù)膜（如：刷油漆、涂油、加一層保護(hù)膜（如：刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜）電鍍、致密的氧化膜） 2.“打強(qiáng)心針打強(qiáng)心針”在鐵中加入其它金屬改變其內(nèi)部在鐵中加入其它金屬改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，（如：制成不銹鋼）結(jié)構(gòu)，（如：制成不銹鋼）保持鋼鐵表面的清潔干燥。保持鋼鐵表面的清潔干燥。鍍金屬保護(hù)層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍鋅，馬口鐵鍍錫，鍍金屬保護(hù)層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍鋅，馬口鐵鍍錫， 鋼圈

17、鍍鉻、鎳。鋼圈鍍鉻、鎳。涂非金屬保護(hù)層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂非金屬保護(hù)層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒 涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。形成氧化膜保護(hù)層：槍套上形成四氧化三鐵、形成氧化膜保護(hù)層：槍套上形成四氧化三鐵、 鋸條上的烤藍(lán)。鋸條上的烤藍(lán)。在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如不銹鋼（加在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如不銹鋼（加Cr、Ni）防止鐵銹蝕的主要措施：防止鐵銹蝕的主要措施：一一. .防止金屬的腐蝕防止金屬的腐蝕 二二. .回收利用廢舊金屬回收利用廢舊金屬三三.合理有效開采礦物合理有效開采礦物 四

18、四.尋找金屬的代用品尋找金屬的代用品（1）汞與稀鹽酸）汞與稀鹽酸 （2）鋁與硫酸銅溶液）鋁與硫酸銅溶液（3）銀與硫酸鋅溶液）銀與硫酸鋅溶液 （4）鋅與硝酸銀溶液）鋅與硝酸銀溶液（5）鈉與稀硫酸）鈉與稀硫酸1、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。2、回答下列問題：、回答下列問題： （1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？ （2）切過咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？）切過咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？ （3）被雨水淋濕的自行車，為什么須先用干布擦凈后才）被雨水淋濕的自行車，為什么須先用干布擦凈后才 能用帶有油的布擦？能用帶有油的布擦？ 3、若赤鐵礦石中、若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，600 t 這樣的這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵多少的生鐵多少噸？噸？ 解：設(shè)可煉出含雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為解：設(shè)可煉出含雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵的質(zhì)量為的生鐵的質(zhì)量為x Fe2O33CO