课题3金属资源的利用和保护 (3)

1、 人类生活离不开金属人类生活离不开金属 金属有广泛的用途，对于人类社会金属有广泛的用途，对于人类社会 起着不可替代的作用起着不可替代的作用! ! 军事与科技也需要大量的金属军事与科技也需要大量的金属 一一.金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的 金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在； 图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿 石。石。铁矿石等都是常见铁矿石等都是常见 的矿石的矿石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物

2、的形式存在。金属化合物的形式存在。金属化合物 在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形 式存在。式存在。 元素名元素名 称称 质量分质量分 数数/ 元素名元素名 称称 质量分质量分 数数/ 铝铝7.73镁镁2.00 铁铁4.75锌锌0.008 钙钙3.45铜铜0.007 钠钠2.74银银 0.0000 1 钾钾2.47金金 0.0000 005 赤铁矿赤铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3) ) 磁铁矿磁铁矿(Fe(Fe3 3O O4 4) ) 褐铁矿褐铁矿 (Fe(Fe2 2O O3 3nHnH2 2O )O ) 黄铁矿黄铁矿 （FeS2） 菱铁矿菱铁矿 (FeCO(FeCO3 3) ) 常见

3、的金属矿石及其主要成分常见的金属矿石及其主要成分 铝士矿（铝士矿（Al2O3） 黄铜矿黄铜矿(CuFeS2) 辉铜矿辉铜矿(Cu2S) 常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 赤铜矿赤铜矿 Cu2O 罕见的铁矿石罕见的铁矿石 七彩针铁矿七彩针铁矿 这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它 因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。 罕见的铜矿石 毛赤铜矿毛赤铜矿(Cu2O ) 金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量 元素名称元素名称质量分数质量分数/%/%元素名称元素名称质量

4、分数质量分数/%/% 铝（铝（AlAl）7.737.73镁（镁（MgMg）2.002.00 铁（铁（FeFe）4.754.75锌（锌（ZnZn）0.0080.008 钙（钙（CaCa）3.453.45铜（铜（CuCu）0.0070.007 钠（钠（NaNa）2.742.74银（银（AgAg）0.000010.00001 钾（钾（K K ）2.472.47金（金（AuAu）0.00000050.0000005 矿产与数字矿产与数字 中国已探明储量的金属矿产有中国已探明储量的金属矿产有5454种。种。 铁矿：全国已探明的铁矿区有铁矿：全国已探明的铁矿区有18341834处。处。 锰矿：全国已探明的

5、锰矿区共有锰矿：全国已探明的锰矿区共有213213处处 铬铁矿：有铬铁矿：有5656处产地。处产地。 铜矿：已探明矿区铜矿：已探明矿区910910处。处。 铝土矿：有铝土矿：有310310处产地。处产地。 铅锌矿：有产地铅锌矿：有产地700700多处。多处。 镍矿：有产地镍矿：有产地近百近百处。处。 钼矿：有产地钼矿：有产地222222处。处。 钨矿：探明产地钨矿：探明产地252252处。处。 锡矿：探明产地锡矿：探明产地293293处。处。 汞、锑矿：探明汞产地汞、锑矿：探明汞产地103103处、锑产地处、锑产地111111处。处。 金矿：探明矿区金矿：探明矿区12651265处。处。 银矿

6、，探明产地银矿，探明产地569569处处 。 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、 钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等 储量在世界观上也占有重要志地位。储量在世界观上也占有重要志地位。 大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源， 人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业 生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。 人类每年

7、要向地壳和海洋索人类每年要向地壳和海洋索 取大量的金属矿物资源，以提取取大量的金属矿物资源，以提取 数以亿吨的金属。其中，提取量数以亿吨的金属。其中，提取量 最大的是铁。把金属矿物变成金最大的是铁。把金属矿物变成金 属的过程叫金属的冶炼。炼铁的属的过程叫金属的冶炼。炼铁的 过程称之为铁的冶炼。过程称之为铁的冶炼。 铁的冶炼铁的冶炼 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器， 从公元从公元1 1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 二二.铁的冶炼铁的冶炼 为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破

8、1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票 上海宝山钢铁公司上海宝山钢铁公司 炼铁高炉炼铁高炉 赤铁矿赤铁矿 (Fe(Fe2 2O O3 3) ) 磁铁矿磁铁矿(Fe(Fe3 3O O4 4) ) 黄铁矿黄铁矿 （FeSFeS2 2） 菱铁矿菱铁矿 （FeCOFeCO3 3） 冶炼金属的原则冶炼金属的原则： （1 1）含铁量高；含铁量高； （2 2）“有害元素少有害元素少”； 即产物对环境影响小即产物对环境影响小 黄铁矿黄铁矿 FeS2 赤铁矿赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿菱铁矿 FeCO3 磁铁矿磁铁矿 Fe3O4 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳

9、把铁 从铁矿石中还原出来从铁矿石中还原出来 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石 焦炭、空气焦炭、空气 化学方程式：化学方程式： 红色红色粉末粉末 变成变成黑色黑色，澄清，澄清 的石灰水变浑浊。的石灰水变浑浊。 点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色 火焰火焰 一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO + O2 2CO2 用酒精灯点燃尾气用酒精灯点燃尾气 的作用是的作用是 防止一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气 现象：现象： 先通气，后点灯；熄灯后，再断气。先通

10、气，后点灯；熄灯后，再断气。 3、因为、因为CO有毒有毒，采用点燃法进行，采用点燃法进行尾气处理尾气处理。 4.实验步骤：实验步骤： 5.注意事项：注意事项： 1.实验前要先通实验前要先通CO将玻璃管中的将玻璃管中的空气排尽再加热空气排尽再加热， 防止防止加热时加热时CO与空气混合发生与空气混合发生爆炸爆炸； 2、实验完毕后，停止加热时要继续通、实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃至玻璃 管内固体管内固体冷却冷却，防止高温下的，防止高温下的生成物铁与空气接生成物铁与空气接 触而被氧化触而被氧化，同时还可，同时还可防止石灰水倒吸到玻璃管防止石灰水倒吸到玻璃管， 使玻璃管炸裂。使玻璃管炸裂。

11、高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子， 炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐耐 火砖火砖作衬里。炼铁的主要原作衬里。炼铁的主要原 料是料是铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石 和空气和空气。 高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主 要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿 石里把铁还原出来石里把铁还原出来 铁矿石 焦炭 热空气 炉 渣 出 口 生铁 出口 石灰石 高炉炼铁图：高炉炼铁图： 炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较 生铁冶炼生铁冶炼炼钢炼钢 原料原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢生铁、废钢 原理原理 在高温下，用一氧化碳从铁

12、的在高温下，用一氧化碳从铁的 氧化物中将铁还原出来。氧化物中将铁还原出来。 用氧气或铁的氧化用氧气或铁的氧化 物除去生铁中多余物除去生铁中多余 的碳元素的碳元素 主要主要 设备设备 高炉高炉转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉 产品产品生铁生铁钢钢 高温 转炉炼钢转炉炼钢 炼钢用的电弧炉炼钢用的电弧炉 在实际生产时在实际生产时, ,所用的原所用的原 料或产物一般都含有杂质料或产物一般都含有杂质, ,在在 计算用料时和产量时计算用料时和产量时, ,应考虑应考虑 到杂质问题到杂质问题. . 有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算 例 1000t含含氧化铁氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出的赤铁矿石，理

13、论上可炼出纯铁纯铁的的 质量是多少？质量是多少？ 解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t 设：理论上可炼出铁的质量为X Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800t X 高温 160 256 x=560t 800t x = 答：1000t可炼出生铁为560t。 变式： 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出的赤铁矿石，理论上可炼出 含铁含铁 96%的生铁的生铁的质量是多少？的质量是多少？ 解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t 设：理论上可炼出铁的质量为X. Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO

14、2 160 2X56 800t X 高温 折合为含铁96%的生铁的质量为 560t96%=583t 答：1000t可炼出生铁为583t。 160 256 x=560t 800t x = 练习：练习： 要炼出含杂质要炼出含杂质3%的生铁的生铁2000吨，需要含吨，需要含四氧化四氧化 三铁三铁质量分数为质量分数为90%的磁铁矿石多少？的磁铁矿石多少？ 解解：铁的质量铁的质量： 2000t(1-3%) =1940t 设：可炼出四氧化三铁的质量为X Fe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t 高温 232 x x=2679t 168 1940t = 折合为磁铁矿石的质量为

15、折合为磁铁矿石的质量为 2679t90%=2977t 答：磁铁矿石的质量为2977t。 请你利用图中所提供的请你利用图中所提供的3 3个数据，个数据， 自拟一道有关化学方程式的计算题，并自拟一道有关化学方程式的计算题，并 写出解答过程。写出解答过程。 冶炼冶炼56kg56kg含杂质含杂质3%3%的生铁的生铁, ,需要含需要含 FeFe2 2O O3 380%80%的赤铁矿石的质量是多少的赤铁矿石的质量是多少? ? 例例3:3:实验室用实验室用5g5g不纯的不纯的ZnZn与足量的与足量的 稀稀HClHCl反应得到反应得到0.1gH0.1gH2 2, ,则样品中则样品中ZnZn的质的质 量分数是多

16、少量分数是多少? ?（杂质不与盐酸反应）（杂质不与盐酸反应） %100( 不纯物质的质量 纯净物的质量 纯物质的质量分数）纯度 掌握几个公式 转化式转化式 纯物质的质量纯物质的质量=不纯物质不纯物质纯度纯度 纯度纯度=1-杂志率杂志率 知识实践知识实践 反馈练习反馈练习 铁可以拉制成铁丝，是因为它具有铁可以拉制成铁丝，是因为它具有_性；性； 铁锅可以用来炒菜，是因为铁是铁锅可以用来炒菜，是因为铁是_的导体。的导体。 要完成要完成FeFeFeSOFeSO4 4的转化，可以让铁和的转化，可以让铁和 _和和_发生置换反应发生置换反应。 盛入在油罐车内的石油产品振荡时可产生静电盛入在油罐车内的石油产品

17、振荡时可产生静电 ，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地 的铁链，的铁链， 是利用了铁具有是利用了铁具有_的性质的性质。 钢铁生锈，实际上是铁、钢铁生锈，实际上是铁、_ _ _等物等物 质相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防质相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防 止铁制品生锈，最常用的方法是止铁制品生锈，最常用的方法是 _。 知识实践知识实践 反馈练习反馈练习 在下列条件下，铁最容易生锈的是在下列条件下，铁最容易生锈的是 A.A.有氧气存在有氧气存在 B.B.有水存在有水存在 C.C.在潮湿空气中在潮湿空气中 D.D.表面有油污表面有油污 下列有关

18、使用铁器时的注意事项中，正确的下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的 是是 A.A.避免接触干燥的空气避免接触干燥的空气 B.B.能盛放盐酸能盛放盐酸 C.C.不能盛放硫酸铜溶液不能盛放硫酸铜溶液 D.D.避免接触潮湿空气避免接触潮湿空气 知识实践知识实践 探究性学习作业探究性学习作业 我校的栅栏是铁条焊接在一起的，但使我校的栅栏是铁条焊接在一起的，但使 用一段时间后就会生锈，为了使它有比较长用一段时间后就会生锈，为了使它有比较长 的使用寿命，需要采取防锈措施。的使用寿命，需要采取防锈措施。 你的假设你的假设：铁栅栏生锈的原：铁栅栏生锈的原 因因 、 、 。 你的方案你的方案：针对这些原因，可

19、采取下：针对这些原因，可采取下 列措施。列措施。 第一步：第一步： 。 第二步：第二步： 。 第三步：第三步： 。 （1）汞与稀盐酸）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液）铝与硫酸铜溶液 （3）银与硫酸锌溶液）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液）锌与硝酸银溶液 （5）钠与稀硫酸）钠与稀硫酸 1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。 2、回答下列问题：、回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？ （3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才 能用带有油的布擦？