課題3、金屬資源的利用和保護(hù)

世界跨徑最大的斜拉橋———蘇通大橋

蘇通大橋總長(zhǎng)8206米，斜拉橋主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的長(zhǎng)度580米,列世界第一。

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.金屬元素在自然界中的存在

金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）有單質(zhì)形式存在；圖5—2地殼中金屬的百分含量

鋁

7.73%

鐵4.75%

鈣3.45%

鈉2.74%

鉀2.47%

鎂2.00%

含有礦物的巖石稱為礦石鐵礦石等都是常見(jiàn)的礦石

其余大多數(shù)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。常見(jiàn)幾種金屬礦物的成分磁鐵礦褐鐵礦赤鐵礦Fe3O4Fe2O3·XH2OFe2O3

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦

Cu2O赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦

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、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)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金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。二.鐵的冶煉現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，產(chǎn)生氣體使澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵3．一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖8－3－1所示)(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟圖8－3－1

①操作順序：先通CO，再加熱；實(shí)驗(yàn)完畢，先停止加熱，繼續(xù)通CO至試管冷卻。 ②尾氣處理：因CO有毒，不能排到空氣中，要用酒精燈將CO點(diǎn)燃而除去。實(shí)驗(yàn)步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈實(shí)驗(yàn)前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時(shí)CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。高爐是個(gè)豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。

高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來(lái)

1、原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O42、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣3、設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：補(bǔ)充：煉鋼視頻：工業(yè)上生鐵煉鋼煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石

生鐵、廢鋼原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來(lái)。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算例1、1000t含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量：1000t×（1-20%）=800t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)（純度）例2、計(jì)算多少噸生鐵中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，含鐵560t？生鐵的質(zhì)量：560t÷96%=583.3t不純物質(zhì)的質(zhì)量=

純物質(zhì)的質(zhì)量÷純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（純度）[例題]用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含雜質(zhì)4％的生鐵多少噸？解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：1000t×80％=800t設(shè)：800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為xFe2O3+3CO＝2Fe+3CO2高溫160112800txx=560t折合為含雜質(zhì)4％的生鐵的質(zhì)量為:560t÷(1-4％)=583t答：用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含雜質(zhì)4％的生鐵583t課堂練習(xí)一、選擇題：請(qǐng)將唯一正確答案代量填入下列空格內(nèi)1（2006廣州）人類每年從自然界中提取大量的金屬鐵，下列關(guān)于鐵的說(shuō)法正確的是（

）A、煉鐵的過(guò)程是把單質(zhì)鐵變成氧化鐵。B、鋼是很純的鐵。C、生鐵是含少量碳的鐵合金。D、被腐蝕的鐵制品屬于不可回收的垃圾。2（2006益陽(yáng)）鐵是人類生活中重要的一種材料，工業(yè)上可用如下化學(xué)反應(yīng)制得鐵，F(xiàn)e2O3+3CO＝2Fe+3CO2，該反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是A、Fe2O3B、COC、FeD、CO23、做一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)后，清洗試管壁上留下的黑色物質(zhì)時(shí)可選用的方法是（

）A、用大量水邊沖邊洗。B、用試管刷左右、上下猛烈刷。C、用鹽酸或稀硫酸清洗后再用水沖。

D、用肥皂粉清洗后再用水沖洗。高溫CAC二、計(jì)算題（2006黃岡）

用2000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸？二、計(jì)算題（2006黃岡）用2000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸？解：2000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：2000t×80％=1600t設(shè)：1600t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為xFe2O3+3CO＝

2Fe+3CO21601121600txx=1120t折合為含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為1120t÷96％=1166t答：用2000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵1166t高溫梳理整合

本節(jié)課你學(xué)會(huì)了哪些知識(shí)？

據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡三.金屬資源保護(hù)1.金屬的腐蝕和防護(hù)鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕

為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損失。取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)步驟一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在水中步驟二、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水塞緊橡皮塞步驟三、在試管3中加入少量干燥劑（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，塞緊橡皮塞鐵在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過(guò)程鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)鐵銹

鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(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。

在切過(guò)咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相近的三處進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)一處：用濕棉球濕潤(rùn)；一處：用干布檫干一處：用干布檫干后，涂上一層食油；放置一晝夜，觀察菜刀三處表面發(fā)生的變化鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸怎么防止鋼鐵生銹呢？在車(chē)船的表面噴油漆在機(jī)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。（為什么？）如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅？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)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成的氧化鋁形成一層致密而結(jié)實(shí)的膜覆蓋在鋁的表面，防止鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起來(lái)“自我保護(hù)”的作用（1）隔絕空氣或氧氣

（2）隔絕水具體方法: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）①保持鋼鐵表面的清潔干燥。②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。③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。④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)。⑤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：2.怎樣保護(hù)金屬資源呢?一.防止金屬的腐蝕

二.回收利用廢舊金屬三.合理有效開(kāi)采礦物

四.尋找金屬的代用品（1）汞與稀鹽酸

（2）鋁與硫酸銅溶液（3）銀與硫酸鋅溶液

（4）鋅與硝酸銀溶液（5）鈉與稀硫酸1、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫(xiě)出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。2、回答下列問(wèn)題：

（1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？

（2）切過(guò)咸魚(yú)的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？

（3）被雨水淋濕的自行車(chē)，為什么須先用干布擦凈后才

能用帶有油的布擦？3、若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，600t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