金屬資源利用及保護(hù)

金屬資源的利用和保護(hù)人類生活離不開(kāi)金屬金屬有廣泛的用途，對(duì)于人類社會(huì)起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬一.金屬資源概況

地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式存在；自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3其余大多數(shù)金屬是以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。把含有某種金屬的礦物叫礦石?？兹甘疌u2(OH)2CO3赤銅礦Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）金屬元素在地殼中的含量元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鋁鐵鈣鈉鉀鎂鋅銅銀金7.734.753.452.742.472.000.0080.0070.000010.0000005赤鐵礦(Fe2O3) 磁鐵礦(Fe3O4) 菱鐵礦(FeCO3)鋁土礦(Al2O3) 黃銅礦(CuFeS2)輝銅礦(Cu2S)

答：工業(yè)上人類每年要從礦石中提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬，其中提取量最大的是鐵。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開(kāi)始煉鐵了。二、鐵的冶煉早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開(kāi)始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元1世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。二.鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐

鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它們?cè)谀撤N程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國(guó)成立后，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量只有15．8萬(wàn)噸，居世界第26位；1996年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，居世界前茅。1、實(shí)驗(yàn)室：一氧化碳還原氧化鐵（1）現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。點(diǎn)燃尾氣有藍(lán)色火焰1、實(shí)驗(yàn)室：一氧化碳還原氧化鐵（2）相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2

===CaCO3↓+H2O2CO+O2===2CO2高溫用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣點(diǎn)燃一氧化碳還原氧化鐵（1）實(shí)驗(yàn)步驟：①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先通

，排出玻璃管內(nèi)的空氣，然后

②實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要先

，繼續(xù)

直到

一氧化碳點(diǎn)燃酒精噴燈加熱停止加熱通一氧化碳玻璃管冷卻為止一、鐵的冶煉二.鐵的冶煉鐵礦石.焦炭.石灰石.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫（1）主要設(shè)備：高爐（3）原理：在

條件下，利用

與

反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從

中還原出來(lái)。高溫焦炭氧氣鐵礦石（4）主要反應(yīng)的化學(xué)方程式①生成一氧化碳C+O2==CO2點(diǎn)燃CO2+C===2CO高溫②一氧化碳還原氧化鐵（2）原料:鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：C+O2===CO2點(diǎn)燃CO2+C===2CO高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫【拓展訓(xùn)練】鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是赤鐵礦、焦炭、石灰石、空氣等，主要反應(yīng)過(guò)程如下圖所示：（1）在上圖方框中寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)式。（2）寫出②、③兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式。第②步反應(yīng)：

第③步反應(yīng)：

焦炭過(guò)量空氣、高溫焦炭、高溫赤鐵礦、高溫鐵① ② ③CO2COCO2+C2CO高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫一、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算（2）不純物質(zhì)、純凈物和純度之間的關(guān)系：①純物質(zhì)的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量×純度②不純物質(zhì)的質(zhì)量=

化學(xué)方程式所表達(dá)的是純凈的物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系，因此當(dāng)反應(yīng)物或生成物含雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)首先換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算。純物質(zhì)的質(zhì)量÷純度③純度=純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量×100%。（1）

X=含鐵96%的生鐵的質(zhì)量：答：高溫1000t×80%=800tFe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2160112800tX160800t112X=560t112×800t160560t÷96%=583t理論上可煉出含鐵96%的生鐵583t。例1:用1000t含F(xiàn)e2O380％的赤鐵礦石,理論上可以煉出含F(xiàn)e96％的生鐵多少t?（Fe:56,O:16)＝1、解：1000t赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量為：設(shè)：800t氧化鐵可煉出鐵的質(zhì)量為X。2、若赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，600噸這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵多少噸？解：設(shè)可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵質(zhì)量為X。Fe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2高溫160112600t×80%X(1-7%)·160112480tX93%·X=480t×112=160×93%=361.29t答：可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵質(zhì)量為361.29t。（Fe:56,O:16)【計(jì)算】①氧化鐵（Fe2O3）的相對(duì)分子質(zhì)量是多少？(Fe=56；O=16；C=12)解：Fe2O3的相對(duì)分子質(zhì)量=56×2+16×3=160②5000t含氧化鐵84%的赤鐵礦中，氧化鐵的質(zhì)量是多少噸？解：Fe2O3質(zhì)量=5000t×84%=4200t③5000t含氧化鐵84%的赤鐵礦，可煉得鐵是多少噸？解：設(shè)可煉得鐵的質(zhì)量為XFe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2高溫160 1124200t X160 1124200tXX==4200t×112160=2940t答：可煉得鐵的質(zhì)量為2940t?！就卣褂?xùn)練】2、要煉出含雜質(zhì)4%的生鐵160噸，需要含F(xiàn)e3O480%的磁鐵礦多少噸？解：160t生鐵中含鐵的質(zhì)量為：160t×96%=153.6t設(shè)：四氧化三鐵的質(zhì)量為X。Fe3O4+4CO＝＝＝3Fe+4CO2高溫232 168X 153.6t232168X 153.6t=X=153.6t×232168=212.1t需要含F(xiàn)e3O4為80%的磁鐵礦為：212.1t÷80%=265.1t答：需要含F(xiàn)e3O480%的磁鐵礦265.1噸。解：設(shè)鋅的質(zhì)量為X答：樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑652X0.1g3.25g×100%＝65.0%樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：65.0%。例2:實(shí)驗(yàn)室用5g不純的Zn與足量的稀HCl反應(yīng)得到0.1gH2,則樣品中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?(Zn:65,H:1,Cl:35.5)652=X0.1gX=65×0.1g2=3.25g=5g第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)第二課時(shí)P18~21資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。二.金屬的腐蝕和防護(hù)

人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一??！如何防銹？二、金屬資源保護(hù)1、金屬的腐蝕和防護(hù)鐵制品銹蝕條件的探究金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損失。為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法和廢舊金屬的回收利用研究性學(xué)習(xí):鐵的生銹過(guò)程

請(qǐng)思考： 哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?棉花和干燥劑ABC1、現(xiàn)象：試管A中的鐵釘

；試管B、C內(nèi)的鐵釘

。2、原因分析：試管A中的鐵釘

；試管B中的鐵釘只與

，沒(méi)有與

；試管C中的鐵釘只與

，沒(méi)有與

。生銹沒(méi)有生銹既與水接觸，又與空氣接觸。水接觸空氣接觸?？諝饨佑|水接觸

1、鐵生銹的實(shí)質(zhì)：鐵與空氣中的

和

等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。2、鐵銹的成份很復(fù)雜,主要為氧化鐵

。(1)要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(2)反應(yīng)物要能相互接觸(3)生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)起障礙作用研究性學(xué)習(xí):鐵的生銹過(guò)程鐵制品銹蝕的條件:氧氣水蒸氣Fe2O3·XH2O想一想1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過(guò)的蒸餾水，且要加入植物油？

2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)里層的鐵呢？

3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。不能，因?yàn)殍F銹是疏松的。鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O1，鐵制品銹蝕原理小結(jié)鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程2，鐵生銹條件鐵與氧氣、水同時(shí)接觸生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)阻礙作用鐵銹的特點(diǎn)：蔬松多孔

3，鐵制品的防護(hù)措施防止鐵生銹的原理：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是破壞鐵生銹的條件①隔絕空氣②隔絕水防止鐵生銹方法只要采取任何一種方法都可以防止鐵生銹改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成保護(hù)層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈2，防止鐵生銹的措施2、自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？答：自行車的構(gòu)件防銹方法如下：支架：涂上油漆鏈條：加入潤(rùn)滑油隔絕空氣

鋼圈：是用不銹鋼做的歸納小結(jié)：同學(xué)們，現(xiàn)在你能告訴我，是什么原因使我變成這個(gè)樣子了？我今后應(yīng)如何保護(hù)自己？我生病了，我現(xiàn)在渾身起色斑，身上有小孔，我這是怎么了？答：應(yīng)該將我洗干凈，保持干燥，再涂上油，或刷上油漆、鍍耐磨和耐腐蝕的鉻。金屬防銹討論對(duì)于金屬資源除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過(guò)什么途徑來(lái)使金屬資源得到保護(hù)呢？廢品收購(gòu)站為什么要收購(gòu)廢鐵、廢銅、和易拉罐等金屬？二、金屬資源保護(hù)2、金屬資源保護(hù)（1）防止金屬腐蝕（2）回收和利用廢舊金屬

據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20%，而且還可節(jié)約金屬資源和95%的能源。1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t的鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的鐵的90%以上的金得到了回收利用。

廢舊金屬的回收利用還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會(huì)造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。你知道嗎？（3）合理開(kāi)采礦物（4）尋找金屬的代用品（5）物盡其用廢棄金屬的回收有什么意義？可節(jié)約金屬資源由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價(jià)廉的金屬制品可減少金屬對(duì)環(huán)境的污染小結(jié)鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：

保持鐵制品表面干燥和潔凈

在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、“烤藍(lán)”等

制成合金鋼保護(hù)金屬資源的有效途徑是：

防止金屬腐蝕

回收利用廢舊金屬

合理有效的開(kāi)采礦物

尋找金屬的代用品

物盡其用知識(shí)實(shí)踐反饋練習(xí)鐵可以拉制成鐵絲，是因?yàn)樗哂衉_____性；鐵鍋可以用來(lái)炒菜，是因?yàn)殍F是_____的導(dǎo)體。要完成FeFeSO4的轉(zhuǎn)化，可以讓鐵和________或_______

發(fā)生置換反應(yīng)。盛入在油罐車內(nèi)的石油產(chǎn)品振蕩時(shí)可產(chǎn)生靜電，容易引起火災(zāi)，所以油罐車尾部有一條拖地的鐵鏈，是利用了鐵具有_____

的性質(zhì)。鋼鐵生銹，實(shí)際上是鐵、_________等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。防止鐵制品生銹，最常用的方法是____________

。延展傳熱硫酸硫酸銅導(dǎo)電氧氣、水蒸氣破壞鐵制品銹蝕的條件知識(shí)實(shí)踐反饋練習(xí)

在下列條件下，鐵最容易生銹的是A.有氧氣存在B.有水存在C.在潮濕空氣中D.表面有油污下列有關(guān)使用鐵器時(shí)的注意事項(xiàng)中，正確的是A.避免接觸干燥的空氣B.能盛放鹽酸C.不能盛放硫酸銅溶液D.要充分接觸潮濕空氣()()CC7、右圖是用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)：（1）該實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，要先通一會(huì)兒一氧化碳再加熱，其目的是

；（2）A中發(fā)生的化學(xué)方程式是：

（3）B中反應(yīng)的現(xiàn)象是：

ABCFe2O3+3CO===2Fe+3CO2（4）C處點(diǎn)燃的目的是

；（5）反應(yīng)停止后，同學(xué)們對(duì)冷卻后硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的固體物質(zhì)的組成產(chǎn)生了興趣，大家紛紛提出自已的猜想，請(qǐng)將你的猜想寫出：①猜想一：

；②猜想二：

。排盡硬質(zhì)玻璃管中的空氣防止發(fā)生爆炸高溫

澄清石灰水變渾濁將尾氣中的CO燃燒掉，防止一氧化碳污染空氣固體物質(zhì)中只是由鐵組成固體物質(zhì)為鐵和氧化鐵組成的混合物練習(xí)鞏固請(qǐng)說(shuō)出鐵有哪些主要的物理性質(zhì)；

2、請(qǐng)寫出鐵與氧氣、鹽酸、硫酸及硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明反應(yīng)類型；答：①鐵的熔沸點(diǎn)高②純鐵是銀白色且有金屬光澤的固體。③硬度較軟密度較大；④有良好的延展性和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。①3Fe+2O2===Fe3O4點(diǎn)燃（化合反應(yīng)）②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(置換反應(yīng)）③Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（置換反應(yīng)）④Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（置換反應(yīng)）金屬的防護(hù)(1)隔絕開(kāi)空氣或氧氣(2)隔絕水思考討論回答：采用哪些措施可防止鐵的銹蝕？例如自行車鋼圈、鏈條齒輪、大杠的防銹方法及醫(yī)用器械等的防銹方法。具體方法:1.“穿外衣”——加一層保護(hù)膜（如：刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜）2.“打強(qiáng)心針”——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）再見(jiàn)反饋練習(xí)1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）A.在潮濕、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮濕、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中2.某運(yùn)輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是()CBA.水面上的船頭部分B.水面附近的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品經(jīng)常會(huì)被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作保護(hù)層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B我會(huì)做3、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)題被提到議事日程上來(lái)。其首要原因是()A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)土壤和水源的污染C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

C

⑵一周后，編號(hào)為_(kāi)_______的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無(wú)空氣（氧氣）時(shí)鐵在有空氣和水時(shí)用植物油液封用橡皮塞塞緊管口我會(huì)做

4、（1）下列家庭生活垃圾：①?gòu)U舊書(shū)刊報(bào)紙②廢電池③廢棄橡膠、塑料制品④易拉罐飲料瓶⑤廢棄電線⑥破舊鐵鍋、鋁壺⑦變質(zhì)剩飯菜⑧瓜皮果殼⑨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

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)約金屬資源的建議:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥防止金屬腐蝕尋找金屬的代用品我會(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？（1）在干燥的空氣中（）（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒(méi)有植物油中2、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

B、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

D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干(3)、(4)C、D

我國(guó)是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦