課題3　金屬資源的利用和保護(hù)

1、金屬活動(dòng)性順序表：金屬活動(dòng)性順序表： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱金屬元素在自然界中的存在形式金屬元素在自然界中的存在形式 自然界自然界除少數(shù)很不活潑的金屬如除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀金、銀等有等有單質(zhì)形單質(zhì)形式式存在外存在外, ,一一. .金屬的存在：金屬的存在：自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀自然界以單質(zhì)形式存在的銀金屬元素在自然界中的存在形式金屬元素在自然界中的存在形式其余都以其余都以化合物形式化合物形式存在于地殼和海洋中。存在于地殼和海洋中。

2、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元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%元素名稱元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鋁（Al）7.73鎂（Mg）2.00鐵（Fe）4.75鋅（Zn）0.008鈣（Ca）3.45銅（Cu）0.007鈉（Na）2.74銀（Ag）0.00001鉀（K ）2.47金（Au）0.0000005礦石礦石: :工業(yè)上工業(yè)上能用來(lái)能用來(lái)提煉金屬提煉金屬的的礦物礦物。赤鐵礦赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦（磁鐵礦（Fe3O4）黃鐵礦黃鐵礦: FeS2菱鐵礦菱鐵礦: FeCO3鋁土礦鋁土礦: Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦赤銅礦 Cu2O黃銅礦黃銅礦 CuFeS2輝銅

3、礦輝銅礦 Cu2S銅銅礦礦石石鐵礦石鐵礦石 鐵鐵礦石礦石如何變成如何變成金屬金屬？一、鐵的冶煉一、鐵的冶煉1、實(shí)驗(yàn)室冶煉鐵 在高溫的條件下，利用一氧化碳與氧化鐵（鐵礦在高溫的條件下，利用一氧化碳與氧化鐵（鐵礦石）反應(yīng)，把鐵從氧化鐵（鐵礦石）中還原出來(lái)。石）反應(yīng)，把鐵從氧化鐵（鐵礦石）中還原出來(lái)。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵Fe2O3現(xiàn)象：現(xiàn)象： 紅色粉末紅色粉末變成變成黑色黑色，F(xiàn)e2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫高溫澄清的石灰水變渾濁。澄清的石灰水變渾濁。CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O用酒精燈點(diǎn)燃尾氣

4、的作用是用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止防止CO污染空氣污染空氣2CO + O2 2CO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是： 用磁鐵吸引(或加稀鹽酸有氣泡 )實(shí)驗(yàn)步驟： .按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。把少量研細(xì)的氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳?xì)怏w排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點(diǎn)燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點(diǎn)燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化。當(dāng)紅棕色粉末變成黑色后，停止加熱，再通入一會(huì)兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止灼熱的鐵被氧化，熄滅酒精燈。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質(zhì)玻管中進(jìn)行，防止一氧化碳

5、污染空氣。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄燈后停CO，是為了防止溫度降低后外面的空氣進(jìn)入玻璃管使鐵重新被氧化；還防止試管中的石灰水倒吸入熱的玻璃管，使玻璃管炸裂。1、先通、先通CO還是先點(diǎn)燃酒精噴燈？為什么？還是先點(diǎn)燃酒精噴燈？為什么？2、先熄滅酒精噴燈還是先停止通、先熄滅酒精噴燈還是先停止通CO？為什？為什么？么？先通后點(diǎn)的原因是為了防止加熱一氧化先通后點(diǎn)的原因是為了防止加熱一氧化碳和空氣的混合氣而發(fā)生爆炸。碳和空氣的混合氣而發(fā)生爆炸。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

6、的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)從鐵礦石中還原出來(lái)Fe2O3+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：2、鐵的、鐵的冶煉冶煉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：高爐是個(gè)豎直的高爐是個(gè)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（主要是高溫下，用還原劑（主要是一一氧化碳氧化碳）從鐵礦石里把鐵）從鐵礦石里把鐵還原出來(lái)還原出來(lái) CO2 + C = 2C

7、O高溫3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2高溫C+O2=CO2高溫高溫CaO+SiO2=CaSiO3高溫高溫CaCO3=CaO+CO2高溫高溫提供熱量提供熱量提供還原劑提供還原劑造渣，除去造渣，除去二氧化硅二氧化硅 在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時(shí)，一定要用純量。3、含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純) = m(不純 )純度m(不純) = m(純) 純度例：例：用用1000 t含氧化鐵含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論的赤鐵礦石，理論上可以煉出純鐵多少上可以煉出純鐵多少 t ?解：解：設(shè)理論上可以煉

8、出的純鐵質(zhì)量為設(shè)理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為x160 2561000t80 XX= 560t答：答：可以煉出純鐵可以煉出純鐵560t。3CO + Fe2O3 2 Fe + 3CO2如果煉出含鐵為如果煉出含鐵為96%的生鐵多少的生鐵多少t？生鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量560t 96%=583t可以煉出生鐵可以煉出生鐵583t。256 160 1000t80% X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)純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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)量純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)注意：注意： 帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是 純

9、凈物的質(zhì)量純凈物的質(zhì)量二、金屬資源保護(hù)二、金屬資源保護(hù)資料一：資料一：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，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)于年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20% 40%40%。資料二：資料二：礦物的儲(chǔ)量有礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生?？上蓿也荒茉偕??？晒╅_(kāi)采的年限如圖所示。供開(kāi)采的年限如圖所示。鐵為什么會(huì)生銹？鐵為什么會(huì)生銹？取取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)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，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在水中，使鐵

10、釘?shù)囊话虢](méi)在水中步驟二步驟二、在試管、在試管2中注滿中注滿迅速冷卻的沸水、植物油迅速冷卻的沸水、植物油步驟三步驟三、在試管、在試管3中加入中加入少量干燥劑少量干燥劑（生石灰或無(wú)水氯化鈣）（生石灰或無(wú)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，塞緊橡皮塞鐵釘放在干燥的空氣中，加干燥劑等鐵釘放在干燥的空氣中，加干燥劑等 鐵不生銹。鐵不生銹。 （有O2無(wú)水）全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空氣中干燥空氣中鐵釘浸沒(méi)一半在水中鐵釘浸沒(méi)一半在水中鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界面處生銹。面處生銹。 (有水和2)鐵釘完全浸沒(méi)在水中，上面還加植物油

11、鐵釘完全浸沒(méi)在水中，上面還加植物油 鐵不生銹。鐵不生銹。 (有水無(wú)O2)。（緩慢氧（緩慢氧化，放熱）化，放熱）在空氣中銹蝕，實(shí)際上是在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等物質(zhì)相等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化，使鐵轉(zhuǎn)化為為鐵的化合物鐵的化合物的過(guò)程。的過(guò)程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！ 鐵銹成分復(fù)雜，主要是鐵銹成分復(fù)雜，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它是一種它是一種疏松多孔的物質(zhì)疏松多孔的物質(zhì) Fe2O3 鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和這種多孔性的物質(zhì)，

12、能讓水分和空氣穿過(guò)它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)空氣穿過(guò)它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。 氧化鐵氧化鐵與鋁壺表面的與鋁壺表面的氧化鋁氧化鋁膜性質(zhì)比較膜性質(zhì)比較 鐵銹鐵銹 (e23)氧化鋁氧化鋁 (Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果若不除去結(jié)果疏松多孔疏松多孔完全銹蝕完全銹蝕致密結(jié)實(shí)致密結(jié)實(shí)使鋁使鋁“自我保自我保護(hù)護(hù)”與空氣（氧氣）與空氣（氧氣）接觸接觸與水與水接觸接觸討論討論 自行車的構(gòu)件如自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈支架、鏈條、鋼圈等，等，分別采取了什么防銹措施？分別采取了什么防銹措施？支架：鋼線(輻條）：鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的

13、金屬，如鍍鉻?；蛘呤褂煤辖?。涂油等平時(shí)要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！鋼圈： 自行車的構(gòu)件如自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈支架、鏈條、鋼圈等，等，分別采取了什么防銹措施？分別采取了什么防銹措施？2 2、金屬資源保護(hù)、金屬資源保護(hù)保護(hù)金屬資源的主要途徑：保護(hù)金屬資源的主要途徑：1、防止金屬的腐蝕、防止金屬的腐蝕2、金屬的回收和利用、金屬的回收和利用3、有計(jì)劃合理地開(kāi)采礦物、有計(jì)劃合理地開(kāi)采礦物4、尋找金屬代用品、尋找金屬代用品思考：思考：根據(jù)銅綠的化學(xué)式根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的分析銅生銹的條件又是什么？條件又是什么？與氧氣、水、二氧化碳接觸與氧氣、水、二氧化碳接觸5

14、、物盡其用、物盡其用我會(huì)做我會(huì)做1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？、通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中）部分浸入食鹽水中（4）浸沒(méi)有植物油中）浸沒(méi)有植物油中2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車臟了用清水沖洗、自行車臟了用清水沖洗B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道、用廢酸液沖洗鐵制污水管道C、在鐵制籃球架上刷一層油漆、在鐵制籃球架上刷一層油漆D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干C、D我會(huì)做我會(huì)做3、隨著人們生活質(zhì)量

15、的提高，各種電池使用量大幅、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日度增加，廢電池進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程上來(lái)。其首要原因是程上來(lái)。其首要原因是 ( ) A 回收利用電池外殼的金屬材料回收利用電池外殼的金屬材料 B 防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對(duì)土壤和水源的防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對(duì)土壤和水源的污染污染 C減輕電池中滲漏的液體對(duì)其他物品的腐蝕減輕電池中滲漏的液體對(duì)其他物品的腐蝕 D回收利用電池中的石墨電極回收利用電池中的石墨電極B 我會(huì)做我會(huì)做 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報(bào)紙廢舊書刊報(bào)紙 廢電池廢電池

16、廢棄橡膠、塑料制品廢棄橡膠、塑料制品 易拉罐飲料瓶易拉罐飲料瓶 廢棄電線廢棄電線 破舊鐵鍋、鋁壺破舊鐵鍋、鋁壺 變質(zhì)剩飯菜變質(zhì)剩飯菜 瓜瓜皮果殼皮果殼 廢棄玻璃物品等，其中可回收利廢棄玻璃物品等，其中可回收利用的有。回收利用與保護(hù)金用的有?；厥绽门c保護(hù)金屬資源的相關(guān)聯(lián)的是。屬資源的相關(guān)聯(lián)的是。（2）請(qǐng)你聯(lián)系實(shí)際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建）請(qǐng)你聯(lián)系實(shí)際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議議:； 1)為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框?yàn)楸苊庖谎趸嘉廴究諝?，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是中連接的是C和和D，導(dǎo)管接口的連接順序，導(dǎo)管接口的連接順序a 。 C裝置中裝置中NaOH的作用是的作

17、用是 。2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng) (填填“先加熱再通先加熱再通CO”或或“先通先通CO再加熱再加熱”)，目的是，目的是 。3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象中出現(xiàn)的現(xiàn)象為為 ，反應(yīng)化學(xué)方程式為，反應(yīng)化學(xué)方程式為 。4)除除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3 (請(qǐng)寫一請(qǐng)寫一物質(zhì)的化學(xué)式物質(zhì)的化學(xué)式)。1.某化學(xué)興趣小組用一氧某化學(xué)興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)來(lái)探化碳與氧化鐵的反應(yīng)來(lái)探究煉鐵的原理，裝置如下究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：圖所示。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：d b e除去殘余的二氧化碳除去殘余的二氧化碳

18、先通一氧化碳再加熱先通一氧化碳再加熱 趕盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸趕盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫高溫C或或H2 固體由紅棕色變成黑色固體由紅棕色變成黑色練習(xí)：練習(xí)：2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在、通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中）在干燥的空氣中 （2）在潮濕的空氣中）在潮濕的空氣中 （3）部分浸入食鹽水中）部分浸入食鹽水中 （4）浸沒(méi)在植物油中）浸沒(méi)在植物油中3、如圖所示實(shí)驗(yàn)，裝置、如圖所示實(shí)驗(yàn)，裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象是（中出現(xiàn)的現(xiàn)象是（ ）A、鐵絲不變化、鐵絲不變化 B、鐵絲逐漸消失、鐵絲逐漸

19、消失 C、試管中的液面不變化、試管中的液面不變化D、試管中的液面上升、試管中的液面上升D4、下列關(guān)于金屬資源的說(shuō)法，不正確的是（、下列關(guān)于金屬資源的說(shuō)法，不正確的是（ ） A、自然界中除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式、自然界中除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在存在外，其余都以化合物形式存在 B、自然界中的金屬資源是取之不盡的、自然界中的金屬資源是取之不盡的 C、防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬可以保護(hù)金屬資源、防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬可以保護(hù)金屬資源和環(huán)境和環(huán)境 D、合理開(kāi)發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護(hù)金屬資源的、合理開(kāi)發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護(hù)

20、金屬資源的有效途徑有效途徑B5、手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中使用的鋰電池，具有、手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中使用的鋰電池，具有體積小、充電時(shí)間短、放電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，放電時(shí)的工作體積小、充電時(shí)間短、放電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，放電時(shí)的工作原理是鋰（原理是鋰（Li）跟二氧化錳作用生成）跟二氧化錳作用生成LiMnO2。1）在）在LiMnO2里，鋰元素顯里，鋰元素顯1價(jià)，則錳元素的化合價(jià)價(jià)，則錳元素的化合價(jià)為為 ；2）寫出鋰電池放電時(shí)的化學(xué)方程式）寫出鋰電池放電時(shí)的化學(xué)方程式 ；（3）鋰電池充電時(shí)，是將電能轉(zhuǎn)化為）鋰電池充電時(shí)，是將電能轉(zhuǎn)化為 能。能。3 Li+MnO2=LiMnO2 化學(xué)化學(xué) 6、圖表資料可以

21、為我們提供很多信息，下列從圖表中、圖表資料可以為我們提供很多信息，下列從圖表中獲取的信息及應(yīng)用不正確的是（獲取的信息及應(yīng)用不正確的是（ ）A、根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，判斷金屬是否容易被鹽酸、根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，判斷金屬是否容易被鹽酸腐蝕腐蝕B、根據(jù)金屬的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)表，判斷金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱、根據(jù)金屬的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)表，判斷金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱C、根據(jù)溶解度曲線圖，選擇從溶液中獲得晶體的方法、根據(jù)溶解度曲線圖，選擇從溶液中獲得晶體的方法D、根據(jù)元素周期表，查找元素的原子序數(shù)、元素符號(hào)、根據(jù)元素周期表，查找元素的原子序數(shù)、元素符號(hào)、相對(duì)原子質(zhì)量相對(duì)原子質(zhì)量B7、下列有關(guān)對(duì)自行車的做法不合理的是（、下列有關(guān)對(duì)自行車的做法不合理的是（ ）A、車架表面噴涂油漆、車架表面噴涂油漆 B、鋼圈表面鍍防護(hù)金屬、鋼圈表面鍍防護(hù)金屬C、露天放置，日曬雨淋、露天放置，日曬雨淋 D、鏈條表面涂機(jī)油、鏈條表面涂機(jī)油C8 8、菜刀在下述情況下，發(fā)生銹斑的嚴(yán)重程度順序、菜刀在下述情況下，發(fā)生銹斑的嚴(yán)重程度順序是（