課題3金屬資源的利用教案

1、知識點：1. 了解冶鐵的基本原理和過程。2. 掌握由含一種雜質的反應物計算生成物的質量的計算方法。3. 掌握鐵銹蝕的原理，了解鐵制品防止銹的一般原理和方法。4. 確立金屬資源有限的觀點，自覺養(yǎng)成節(jié)約金屬資源、合理使用金屬資源的意識。了解合理有效開采礦物、利用廢舊金屬、尋找金屬代用品的重要性。課文詳解：一、金屬資源環(huán)境中的金屬資源廣泛存有于地殼和海洋中，一般都以化合物的形式存有，只有金、鉑、銀等極少數金屬以單質的形式存有。自然界中以單質存有的金自然界中以單質存有的鉑自然界中以單質存有的銀自然界中各種金屬的含量是不同的，有的金屬含量很高，如鋁、鐵等,有些金屬在自然界中的含量很低，如金、銀等。工業(yè)上

2、把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。常見用來冶鐵的礦物叫鐵礦石，能冶鋁的礦物叫鋁礦石等。用何種礦石冶煉金屬，不但看礦石中的有效金屬元素含量，還要看礦石中的雜質含量的高低。常用來冶鐵的礦石有赤鐵礦（主要成分是FqO），磁鐵礦（主要成分是FqQ）,菱鐵礦（主要成分是FeCO）,黃鐵礦（主要成分FeS2）等。這四種礦石中主要成分的含鐵量分別為70%72.4%48.3%46.7%。赤鐵礦和磁鐵礦中鐵的含量很高，黃鐵礦中不但含鐵量低，而且含有有害元素硫，若用其冶鐵，會產生大量的二氧化硫，污染環(huán)境。所以，黃鐵礦最不適宜用于冶鐵。二、鋼鐵冶煉我國冶鐵的歷史悠久，早在春秋戰(zhàn)國時期我國就開始了大量冶煉鋼鐵。1.冶鐵

3、冶鐵原理工業(yè)上用一氧化碳還原鐵礦石。3COFe2Q»2Fe+3CO【實驗一】實驗室用下圖所示的裝置還原氧化鐵。在硬質玻璃管中加入適量的氧化鐵，通入一氧化碳一會兒后，加熱，一段時間后，玻璃管中的紅色粉末逐漸變黑色（可用磁鐵在玻璃管外吸引，此黑色粉末能夠被吸起，可見黑色粉末是鐵粉）。試管中澄清的石灰水變渾濁,證明有二氧化碳生成。最后點燃，是為了防止未反應的一氧化碳污染環(huán)境。原料冶鐵的原料有鐵礦石、焦炭和石灰石。鐵礦石提供冶鐵的資源，不用贅述。焦炭燃燒能夠提供冶鐵所需的熱量，同時，焦炭燃燒后產生的二氧化碳在咼溫下再與焦炭反應，生成一氧化碳，提供冶鐵的還原劑。c+Q輕COCQ+CA2C0石灰

4、石的用途是造渣。鐵礦石中除含有鐵的化合物外，還含有熔點極大的其它雜質，如Si02等。石灰石可在高溫下與這些雜質反應，生成熔點較低的硅酸鹽等，形成礦渣，從而易與鐵水分離。設備冶鐵的設備是咼爐。（如右圖所示）冶鐵的原料從高爐頂部依次加入，從爐底通入熱空氣，首先是焦炭與氧氣反應，然后再與焦炭反應，生成還原劑一氧化碳。一氧化碳與鐵礦石反應，得到高溫下的鐵水，從爐底的出鐵口排出；同時雜質與石灰石反應，生成礦渣，從爐底的出渣口排出。產品高爐冶鐵所得的產品是生鐵，生鐵中含碳量很高，在2%-4.3%之間。三、含一種雜質（且不參與化學反應）的計算實際生產的原料中常含有雜質，在計算中理應考慮到雜質的問題。如果雜質

5、不參與反應，在計算時，要除去雜質。代入化學方程式計算的量必須是物質的質量，而且還必須是純物質的質量，同時還必須是全部參與化學反應的純物質的質量（或全部是由化學反應生成的物質的質量）?！纠坑?000t含氧化鐵80%勺赤鐵礦石，理論上能夠煉冶出含鐵96%的生鐵的質量是多少？【解】1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000tX80%=800t設：800t氧化鐵理論上能夠煉出鐵的質量為x。Fe2O+3CO輕2Fe+3CO160112800tx160:112=800t:x解得：x=560t折算成含鐵96%勺生鐵的質量為：560t-96%=583t答：1000t含氧化鐵80%勺赤鐵礦石，理論上可煉出含

6、鐵96%勺生鐵5831四、金屬資源的保護1. 鐵的銹蝕鐵的年產量雖然是所有金屬中產量最高的，但鐵的銹蝕也很嚴重，每年因銹蝕而損失的鐵相當于全世界年產量的三分之一。鐵的銹蝕由哪些因素影響呢？【實驗二】將潔凈的無銹鐵鐵釘（或鐵絲）、試管、經煮混迅速冷卻的蒸餾水（用蒸餾水的目的是為了排除水中的氧氣）、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣，用下圖所示的裝置實行實驗。甲乙丙甲裝置中放入一根潔凈的鐵釘（或鐵絲），加入少量蒸餾水淹沒鐵釘（或鐵絲）的一部分;乙裝置中加入一根鐵釘（或鐵絲），加入較多的蒸餾水淹沒鐵釘（或鐵絲），并加入少量植物油封信蒸餾水（防止空氣溶入）；丙裝置中只放入一根潔凈的鐵釘（或鐵絲），試管口塞上包

7、有干燥劑的棉團，并塞上試管口。大約一周后觀察，可見甲裝置中的鐵釘（或鐵絲）有明顯銹蝕（特別是氣液交界面附近銹蝕更加嚴重；乙、丙裝置中都未見明顯的銹蝕現(xiàn)象?！練w納總結】乙裝置中鐵接觸水，但沒有與空氣（氧氣）接觸，不能生銹，可見，沒有空氣，鐵制品不會生銹；丙裝置中，鐵接觸空氣（氧氣），但沒有接觸水，也不能生銹，可見，沒有水，鐵制品也不會生銹；甲裝置中，鐵既接觸空氣，又接觸水，鐵明顯銹蝕?？梢?，鐵的銹蝕，是鐵與空氣（氧氣）、水三種物質共同作用的結果。鐵的銹蝕還受其它一些因素的影響，如鐵制品表面含有酸、堿、鹽的溶液，會加速鐵制品的銹蝕。所以保持鐵制品表面的清潔非常重要。鐵銹的主要成分是氧化鐵的水合物（

8、主要成分是FqQXH20,般情況下，我們能夠視鐵銹為FqQ），鐵銹是疏松的，不但不能隔絕氧氣，而且能吸水，會加速鐵制品的銹蝕。所以，鐵制品生銹后，應該擦拭去表面的銹蝕，以防止鐵制品銹蝕的加劇。鐵銹蝕的防護鐵生銹是鐵與空氣（氧氣）、水共同作用的結果，破壞鐵制品銹蝕的任何一個條件，都能夠阻止鐵制品的銹蝕。所以，隔絕空氣或水，都能夠防止鐵制品的銹蝕。一般來說，鐵制品的防護能夠選擇如下方法： 保持鐵制品表面的干燥； 在鐵制品的表面涂油、涂一層漆或將鐵制品表面烤黑（生成一層四氧化三鐵）； 在鐵制品表面鍍一層不易銹蝕的金屬，如鍍鉻、鋅等； 改變金屬的內部結構，將金屬制成不易銹蝕的合金。如制成不銹鋼等。鐵制

9、品的部位不同，采用的方法也不同。比如，自行車的龍頭、鋼圈等處可采用鍍一層不易銹蝕的金屬（一般鍍鉻）；自行車車架，一般采用涂漆的方法；自行車鏈條、軸承等處一般采用涂油的方法防銹。2. 金屬資源的保護金屬資源是有限的礦物的儲量是有限的，而且不能再生。根據已探明的一些礦物的儲藏量,并根據當前世界上這些金屬的消耗速度，有人估計了一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲量和金屬回收利用等）?？梢娊饘儋Y源是非常有限的。節(jié)省和有效利用金屬資源意義非常重大。保護資源的措施除了上面提到的防止金屬銹蝕的措施外，保護金屬資源的途徑還有： 充分回收利用金屬；金屬回收不但能夠有效節(jié)

10、約礦物資源，還能夠節(jié)約金屬冶煉的能源，降低冶煉成本，減降對環(huán)境的污染。 有計劃、合理地開采礦物，嚴禁不顧國家利益的亂采礦。 尋找金屬的代用品。習題參考答案1. (1)不易生銹，干燥的空氣中缺少空氣(氧氣)。易生銹，潮濕的空氣中鐵制品既接觸空氣，也接觸水，故易生銹。易生銹，生銹的條件不但具備，而且鹽溶液能加速鐵制品的銹蝕；不易生銹，因為植物油中，既缺少空氣(氧氣)，也缺少水。2. (1)沙漠地區(qū)缺水，故制品不易銹蝕；被雨水淋濕的自行車，必須先用干布擦凈后才能用帶油的布擦。否則，被油封堵住水分后，自行車仍可銹蝕。3. ZnCOZnOCOf,2ZnO+C邑2Zn+COf,2CihO+CH4Cu+CO

11、f4. 2714.3t5. 2976.7t6. 家中的刀、剪等能夠采用的防銹措施有：用后用干抹布擦拭干凈，保持表面干燥，涂沫一層植物油；家具等鐵制品可用的防銹措施有：用后用干抹布擦拭干凈，保持表面干燥，涂油，上漆等。用干抹布擦拭干凈、涂油等，簡單方便，但防銹效果不太理想，不適于長期保存；上漆相對效果較好，但不適用于刀、剪等長期摩擦部位的防銹，價格也較上述方法資料廢舊電池的污染一顆鈕扣電池棄入大自然后，能夠污染60萬升水，相當于一個人一生的用水量。而中國每年要消耗這樣的電池70億只電池中含有汞，汞：汞即水銀，是一種液體金屬。比重13.6，熔點-39.3C、沸點357C。汞在常溫下即可蒸發(fā)，其蒸氣

12、無色無味，比空氣重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特別是汞的有機化合物毒性更大。魚在含汞量0.010.02毫克/升的水中生活就會中毒；人若食用0.1克汞就會中毒致死。電池中還有鎘：鎘是一種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質。震驚世界的日本“痛痛痛”就是因鎘污染而致。廢電池是危害我們生存環(huán)境的一大殺手！一粒小小的鈕扣電池可污染600立方米水，相當于一個人一生的飲水量；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值，并造成永久性公害。在對自然環(huán)境威脅最大的幾種物質中，電池里就包含了汞、鉛、鎘等多種，汞具有強烈的毒性，對人體中樞神經的破壞力很大，上世紀五十年代發(fā)生在日本的震驚中外的水俁病

13、就是因為汞污染造成的；鉛能造成神經紊亂、腎炎等；鎘在人體內極易引起慢性中毒，主要病癥是肺氣腫、骨質軟化、貧血，很可能使人體癱瘓；而鉛進入人體后最難排泄，它干擾腎功能、生殖功能。若把廢電池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，慘出的重金屬可能污染地下水和土壤，進而進入魚類、農作物中，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康。電池在我們生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我們生活和工作的每一個角落。我國是電池生產和消費大國，當前年產量達140億枚，占世界產量1/3。如果以全國約3.6億個家庭，每戶每年用10枚計，消費量已是36億。若加上集團消費，每年“涌現(xiàn)”上百億枚廢舊電池當不在話下。這些電池若未得到

14、妥善處理，將直接或間接地危害人們的身體健康。實施并倡導廢舊電池分類收集活動為越來越多的人們所理解，并得到越來越多的重視、支持和參與。從我做起，從身邊每一件小事做起，是我們的座右銘。關愛身邊環(huán)境、參與廢舊電池的分類回收利用是我們每一個人的責任和義務。個人的行為也許微不足道，但把我們每個人的力量聯(lián)合起來，便足以托起一種文明，一種與自然共生的文明，一種可持續(xù)發(fā)展的文明。廢舊電池的危害主要集中在其中所含的少量的重金屬上，如鉛、汞、鎘等。這些有毒物質通過各種途徑進入人體內，長期積蓄難以排除，損害神經系統(tǒng)、造血功能和骨骼，甚至能夠致癌。鉛：神經系統(tǒng)（神經衰弱、手足麻木）、消化系統(tǒng)（消化不良、腹部絞痛）、血

15、液中毒和其他的病變。汞：精神狀態(tài)改變是汞中毒的一大癥狀。脈搏加快，肌肉顫動，口腔和消化系統(tǒng)病變。電池報廢后若處理不當，汞會慢慢溢出進入土壤水體，將通過農作物進入食物鏈，給人體健康造成很大威脅。一節(jié)一號電他就可使一平方米土地失去農用價值。而人們食用了被汞污染的水、食物后，就會發(fā)生汞中毒，輕則出現(xiàn)怕羞、孤獨、煩躁、抑郁、自覺口中有金屬味等現(xiàn)象，重則出現(xiàn)手指、舌、眼、腦袋震顫等“汞毒性震顫”現(xiàn)象。鎘、錳：主要危害神經系統(tǒng)。以下列舉幾種電池的危害性：1鈕扣電池鈕扣電池含有汞，當其廢棄在自然界里，外層金屬銹蝕后，汞就會慢慢從電池中溢出來，進入土壤或在下雨之后進入地下水，再通過農作物進入人體，損傷人的內臟。在微生物的作用下，無機汞能夠轉變成甲基汞，聚積在魚類的身體里，人食用了這種魚后，甲基汞會進入人的大腦細胞，使人的神經系統(tǒng)受到嚴重破壞，重者會發(fā)瘋致死。日本水俁病就是甲基汞所致。2充電電池充電電池一般都含有有害重金屬鎘，在自然界中滲出后，污染土地和水流，最終進入人體。鎘會使骨質疏松，并造成骨骼變形、骨痛，并引起肝和腎受損等等嚴重后果。3普通電池普