課題3金屬資源的利用和保護(hù)(上課用)

1、課題課題3 金屬資源的利用和保護(hù)金屬資源的利用和保護(hù)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。 我們的生活離不開金屬我們的生活離不開金屬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

2、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。鋁土礦鋁土礦: Al2O3赤鐵礦（主要成分是Fe2O3 ）菱鐵礦（主要成分是FeCO3 ）圖8-18 常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2 )磁鐵礦（主要成分是Fe3O4） 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、原料：焦炭、石灰石、鐵礦石焦

3、炭、石灰石、鐵礦石黃鐵礦黃鐵礦 FeS2赤鐵礦赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦磁鐵礦 Fe3O42、原理： 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。石）反應(yīng)，把鐵從氧化鐵（鐵礦石）中還原出來。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫現(xiàn)象現(xiàn)象分析分析方程式方程式尾氣處理尾氣處理紅色的Fe2O3變成黑色，同時產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵,生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵用燃著的酒精燈將尾氣點燃或用氣球收集尾氣【實驗8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3

4、CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是： 用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡 )實驗步驟： .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)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，再通入一會兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質(zhì)玻管中進(jìn)行，防止一氧化碳污染空氣。原料：鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3C高溫2.工業(yè)煉鐵：反應(yīng)的化學(xué)方

5、程式：原理： 焦炭在高溫條件下跟O2反應(yīng)生成CO, CO作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中的鐵還原出來。設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石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(shè)理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為設(shè)理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為x160 2561000t80 X 16

6、0 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?jǐn)?shù)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)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)注意：注意： 帶入化學(xué)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是帶入化學(xué)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是 純凈物的質(zhì)量純凈物的質(zhì)量練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵的生鐵2000噸，需

7、要含四氧化三鐵噸，需要含四氧化三鐵90%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？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。鐵為什么會生銹？鐵為什么會生銹？1、金屬的腐蝕和防護(hù)、金屬的腐蝕和防護(hù)。鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等物質(zhì)等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)，使鐵轉(zhuǎn)化為化

8、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(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)，直至鐵被完全銹蝕。續(xù)跟鐵反應(yīng)，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氧化鐵化鐵-Fe2O3)結(jié)構(gòu)疏松多孔結(jié)構(gòu)疏松多孔怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機

9、械表面涂防銹油在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍銅、鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻總結(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)實的膜覆蓋一層致密而結(jié)實的膜覆蓋在鋁的表面，在鋁的表面，防止鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起來防止鋁繼續(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”加一層加一層保護(hù)膜保護(hù)

10、膜（如：刷油漆、涂油、（如：刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜）電鍍、致密的氧化膜） 2.“打強心針打強心針”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

11、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： 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、金屬資源保護(hù)、金屬資源保護(hù)資料一：資料一：據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20% 40%40%。

12、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?？上?，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。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

13、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(2)、(3)C、D我會做我會做 3、（、（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

14、利用的有?；厥绽门c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(hù) 居 巢 黃 麓 謝 玉 榮、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(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的作用是的作用是 。、實驗開始時，應(yīng)、實驗開始時，應(yīng) (填填“先加熱再先加熱再通通CO”或或“先通先通CO再加熱再加熱”)，目的，目的是是 。、實驗進(jìn)行一段時

15、間后，玻璃管、實驗進(jìn)行一段時間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為中出現(xiàn)的現(xiàn)象為 為為 ，反應(yīng)方程式為，反應(yīng)方程式為 。、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 (請請寫一物質(zhì)的化學(xué)式寫一物質(zhì)的化學(xué)式)。4.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)來探化碳與氧化鐵的反應(yīng)來探究煉鐵的原理，裝置如下究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請回答有關(guān)問題：圖所示。請回答有關(guān)問題：d b e除去殘余的二氧化碳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 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫高溫C或或H2 趕盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸趕盡玻璃管內(nèi)的

16、空氣，防止加熱爆炸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(hù) 居 巢 黃 麓 謝 玉 榮5、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6、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

17、 金屬資源的利用和保護(hù) 安 徽 巢 湖 謝 玉 榮7、下列關(guān)于金屬資源的說法，不正確的是（、下列關(guān)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(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、合理開發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護(hù)金屬資源的、合理開發(fā)礦物、尋找金屬代用品都是保護(hù)金屬資源的有效途徑有效途徑B8、手機、

18、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中使用的鋰電池，具有、手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中使用的鋰電池，具有體積小、充電時間短、放電時間長等優(yōu)點，放電時的工作體積小、充電時間短、放電時間長等優(yōu)點，放電時的工作原理是鋰（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，則錳元素的化合價價，則錳元素的化合價為為 ；2）寫出鋰電池放電時的化學(xué)方程式）寫出鋰電池放電時的化學(xué)方程式 ；（3）鋰電池充電時，是將電能轉(zhuǎn)化為）鋰電池充電時，是將電能轉(zhuǎn)化為 能。能。3 Li+MnO2=LiMnO2 化學(xué)化學(xué) 課 題 3 金屬資源的利用和保護(hù) 居 巢 黃 麓 謝 玉 榮9、圖表資料可以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)金屬活動性順序表，判斷金屬是否容易被鹽酸、根據(jù)金屬活動性順序表