課題3-金屬資源的利用與保護(上課用)

1、課題課題3 金屬資源的利用和保護金屬資源的利用和保護人類生活和生產(chǎn)離不開金屬資源人類生活和生產(chǎn)離不開金屬資源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。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)

2、量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)/%元素名稱元素名稱質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(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 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦赤銅礦 Cu2O輝銅礦輝銅礦 主要成分是主要成分是Cu2S赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁鋁士士礦礦黃銅礦黃銅礦輝銅礦輝銅礦Fe2O3礦石礦石:工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫礦石。礦石。 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

3、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)和其它領域。其中，提取量最大的是生產(chǎn)和其它領域。其中，提取量最大的是鐵鐵。鐵礦石鐵礦石 鐵鐵礦石礦石如何變成如何變成金屬金屬？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 Fe3O

4、4在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵在高溫下，利用焦炭與氧氣反應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+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、空氣化學方程式：化學方程式：一、鐵的冶煉一、鐵的冶煉實驗：實驗：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： 紅色紅色粉末粉末變成變成黑色，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用酒精燈點燃尾氣的作用是用酒精燈點燃尾氣的作用是防止防止CO污染空氣污染空氣2C

5、O + O2 2CO2點燃點燃 實驗結束時，先熄燈后停CO，是為了防止溫度降低后外面的空氣進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，使之炸裂。1、先通、先通CO還是先點燃酒精燈？為什么？還是先點燃酒精燈？為什么？2、先熄滅酒精燈還是先停止通、先熄滅酒精燈還是先停止通CO？為什么？為什么？先通后點的原因是為了防止加熱一氧化先通后點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。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

6、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還原出來 CO2 + C = 2CO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例：例：用用1000 t含氧化鐵含氧化鐵80的赤鐵礦的赤鐵礦石，理論上可以煉出純鐵多少石，理論上可以煉出純鐵多少 t ?解：解：設理論上可

7、以煉出的純鐵質(zhì)量為設理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為x160 2561000t80 X 160 1000tX80% 256 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可以煉出生鐵鐵煉出生鐵鐵583t。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)量物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)物質(zhì)的質(zhì)量分數(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)量物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)注意：注意： 帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是 純凈

8、物的質(zhì)量純凈物的質(zhì)量練習：練習：要煉出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵的生鐵2000噸，需要含四氧化三噸，需要含四氧化三鐵鐵90%的磁鐵礦石的質(zhì)量的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？是多少？開開礦礦鋼鋼鐵鐵銹銹蝕蝕的的危危害害 三、金屬資源保護三、金屬資源保護資料一：資料一：據(jù)有關資料報道，現(xiàn)在世界上每據(jù)有關資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20% 40%40%。資料二：資料二：礦物的儲量有礦物的儲量有限，而且不能再生。可限，而且不能再生?？晒╅_采的年限如圖所示。供開采的年限如圖所示。鋼鋼鐵鐵防防銹銹 1、金屬的腐蝕和防護、金

9、屬的腐蝕和防護鐵為什么會生銹？鐵為什么會生銹？取取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入入3支試管中進行下面的實驗支試管中進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，使鐵釘?shù)囊话虢]在水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中中步驟二步驟二、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（生石灰或無水氯化鈣）（生石灰或無水氯化鈣）再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞請解釋下列實驗的現(xiàn)象液面處鐵液面處鐵銹較多銹較多干燥

10、劑干燥劑干燥空氣中干燥空氣中部分浸沒水中部分浸沒水中浸沒水中浸沒水中部分浸沒食鹽水中部分浸沒食鹽水中1 12 23 34 4 一周后一周后鐵釘浸沒一半在水中：鐵釘浸沒一半在水中： 鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界面處生銹面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）： 鐵未生銹鐵未生銹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）： 鐵未生銹鐵未生銹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。（緩慢氧（緩慢氧化，放熱）化，放熱）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)相等物質(zhì)相互作用，

11、發(fā)生一系列復雜的互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化化學變化，使鐵轉化，使鐵轉化為為鐵的化合物鐵的化合物的過程。的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！ 鐵銹成分復雜，主要是鐵銹成分復雜，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)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。 鐵銹鐵銹-混合物混合物(主要成分主要成分氧化鐵氧化鐵)結

12、構疏松多孔結構疏松多孔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)結構特點結構特點若不除去結果若不除去結果疏松多孔疏松多孔完全銹蝕完全銹蝕致密結實致密結實使鋁使鋁“自我保自我保護護”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？怎么防止鋼鐵生銹呢？在在車車船船的的表表面面噴噴油油漆漆在機械表面涂防銹油在機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作用的其他起保護作用的其他金屬。金屬。如：在鋼鐵表面鍍

13、如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅鍍銅金屬防腐蝕的方法：（1)1)隔絕空氣或氧氣隔絕空氣或氧氣 (2)(2)隔絕水隔絕水 自行車的構件如自行車的構件如支架、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、金屬資源保護保護金屬資源的主要途徑：保護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、有計劃合理地開采礦物、有計劃合理地開采礦物4、尋找金屬代用品、尋找金屬代用品學生練習：學生練習：根據(jù)銅綠的化學式根據(jù)銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析銅生分析銅生銹的條件又是什么？銹

14、的條件又是什么？與氧氣、水、二氧化碳接觸與氧氣、水、二氧化碳接觸5、物盡其用、物盡其用討論討論金屬資源保護金屬資源保護 廢舊金屬的回收利用還可以減少對環(huán)境的廢舊金屬的回收利用還可以減少對環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果將廢污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果將廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會造成地下水和土舊電池隨意丟棄，汞等滲出會造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對環(huán)境的污染，這是一舉兩得的好事。對環(huán)境的污染，這是一舉兩得的好事。 日本水俁病日本水俁

15、病 我會做我會做1、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？、通過實驗回答，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）浸沒有植物油中）浸沒有植物油中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(3)、(2)C、D我會做我會做3、隨著人們生活質(zhì)量

16、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，廢電池進行集中處理的問題被提到議事日度增加，廢電池進行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是程上來。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、鉛等重金屬對土壤和水源的防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對土壤和水源的污染污染C減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕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 C 我會做我會做 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙 廢電池廢電池 廢棄

17、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?；厥绽门c保護金用的有?；厥绽门c保護金屬資源的相關聯(lián)的是。屬資源的相關聯(lián)的是。（2）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議議:； 課 題 3 金屬資源的利用和保護1、為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方、為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是框中連接的是C和和D，導管接口的連接順序，導管接口的連接順序a C裝置中

18、裝置中NaOH的作用是的作用是 。2、實驗開始時，應、實驗開始時，應 (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、實驗進行一段時間后，玻璃管、實驗進行一段時間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象中出現(xiàn)的現(xiàn)象為為 ，反應方程式為，反應方程式為 。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 (請寫請寫一物質(zhì)的化學式一物質(zhì)的化學式)。某化學興趣小組用一氧化某化學興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應來探究碳與氧化鐵的反應來探究煉鐵的原理，裝置如下圖煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請回答有關問題：所示。請回答有關問題：d b e除去殘余的二氧化碳

19、除去殘余的二氧化碳 先通一氧化碳再加熱先通一氧化碳再加熱 排空玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸排空玻璃管內(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 課 題 3 金屬資源的利用和保護2、通過實驗回答，鐵釘在、通過實驗回答，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）浸沒在植物油中）浸沒在植物油中3、如圖所示實驗，裝置、如圖所示實驗，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

20、不變化 B、鐵絲逐漸消失、鐵絲逐漸消失 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D 課 題 3 金屬資源的利用和保護4、下列關于金屬資源的說法，不正確的是（、下列關于金屬資源的說法，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金屬資源、防止金屬銹蝕、回收利用廢舊金屬可以保護金屬資源和環(huán)境和環(huán)境 D、合理開發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護金屬資源的、合理開發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護金屬資源的有效途徑有效途徑B5、手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中使用的鋰電