8.3金属资源利用与保护

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，对于人类社会起着金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用不可替代的作用! !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.金属资源概况金属资源概况 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少数不活泼的金属（如金、银等）有数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；自然界以单质形式存在的自然界以单质形式存在的金金自然界以单质形式存在的自然界以单质形式存在的银银黄铜矿黄铜矿CuFeS2黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿 其余大多数其余大多数金属金属是以是以化合物化合物的形式存

2、在。金属的形式存在。金属化合物在自然界中以化合物在自然界中以矿物矿物的形式存在。的形式存在。把含有某把含有某种金属的矿物叫矿石。种金属的矿物叫矿石。铝土矿铝土矿Al2O3赤铁矿赤铁矿Fe2O3辉铜矿辉铜矿Cu 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O 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，其中钨、钼、国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口储量在世界上也占有重要志地位。但由于人口众多，人均拥有

3、量约为世界人均水平的众多，人均拥有量约为世界人均水平的1 13 3，居世界第居世界第8080位。位。 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是最大的是铁铁。二、铁的冶炼二、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1996年中国钢产产量突破1亿

4、吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉 钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。19491949年，我国的钢年，我国的钢产量只有产量只有15158 8万吨，居世界第万吨，居世界第2626位；位；19961996年，我国的钢产量首年，我国的钢产量首次突破次突破1 1亿吨，居世界前茅亿吨，居世界前茅。（1 1）现象：）现象：a a红色红色粉末变成黑色，粉

5、末变成黑色，b b澄澄清的石灰水变浑浊。清的石灰水变浑浊。c c点点燃尾气有蓝色火燃尾气有蓝色火焰焰1、实验室：一氧化碳还原氧化铁、实验室：一氧化碳还原氧化铁Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 =CaCO3+ H2O2CO + O2 =2CO2防止一氧化碳防止一氧化碳污染空气污染空气点燃点燃（3 3）实验步骤：）实验步骤：1 1、检、检查查装置气密性装置气密性2 2、将适量的氧化铁、将适量的氧化铁装装入试管并固入试管并固定定装置装置3 3、点点燃右边酒精灯燃右边酒精灯4 4、通通入一氧化碳气体入一氧化碳气体5 5、点燃酒精、点燃酒精喷喷灯给氧化铁加热灯给

6、氧化铁加热6 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热停止加热7 7、待玻璃管内固体冷却后、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后熄灭，然后熄灭右边酒精灯右边酒精灯（4 4）注意事项：）注意事项：1 1、实验前要先通、实验前要先通COCO将玻璃管中的空气排尽再加热将玻璃管中的空气排尽再加热（防止防止加热时加热时COCO与空气混合发生爆炸）；与空气混合发生爆炸）；2 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COCO至玻璃管内固体至玻璃管内固体冷却冷却（防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，（防止高温下的

7、生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸）。同时还可防止石灰水倒吸）。1、实验室：一氧化碳还原氧化铁、实验室：一氧化碳还原氧化铁（1）原料：）原料：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（2）原理：）原理：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3）设备：高炉）设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%含铁量含铁量2、工业炼铁：、工业炼铁：(4) 产品产

8、品：生铁生铁铁矿石铁矿石焦炭焦炭热空气热空气炉炉渣渣出出口口生铁生铁出口出口石灰石石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：C + O2 = CO2点燃点燃CO2 + C = 2CO高温高温Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2高温高温视频：生铁的冶炼视频：生铁的冶炼【例题】【例题】用用1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，理论上的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁可以炼出含铁96%96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？解：解：1000t1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t1000t* *80%=800t80%=800t设设800t80

9、0t氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为x x。Fe2O3+3CO=Fe2O3+3CO=2Fe+3CO22Fe+3CO2160 160 2 2* *5656800t x800t xx=583.3tx=583.3t折合为含铁折合为含铁96%96%的生铁的质量为：的生铁的质量为：56056096%=583t96%=583t答：理论上可以炼出含铁答：理论上可以炼出含铁96%96%的生铁的生铁583t.583t.高温56*2160 xt800有关炼铁的计算有关炼铁的计算课后练习课后练习改为一：用改为一：用1000t1000t含杂质为含杂质为20%20%的赤铁矿石，的赤铁矿石

10、，理论上可炼出含铁理论上可炼出含铁96%96%的生铁质量是多少？的生铁质量是多少？改为二：冶炼改为二：冶炼1000t1000t含杂质含杂质3%3%的生铁需要含的生铁需要含FeFe2 2O O3 3为为85%85%的赤铁矿石多少的赤铁矿石多少t?t?资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物

11、可供开采的年限如下图所示（不有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。量和金属的回收利用等）。钢铁生锈的危害钢铁生锈的危害 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为为了减少损失，需要探究了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因金属锈蚀的原因、防防护的方法护的方法和和废旧金属的回收利用废旧金属的回收利用铁钉锈蚀条件的探究铁钉锈蚀条件的探究123铁钉一半在蒸铁钉一半在蒸馏水里另一半馏水里另一半在空气中在空气中铁钉浸没在蒸铁钉浸没在蒸馏水中上面用馏水中上面用植物油密封

12、植物油密封铁钉放在干铁钉放在干澡的空气中澡的空气中一周后一周后【现象】【现象】l1 1号试管中号试管中铁钉生锈铁钉生锈l2 2号试管中号试管中铁钉没有生锈铁钉没有生锈l3 3号试管中号试管中铁钉也没有生铁钉也没有生锈锈想一想想一想1 1、试管、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？物油？2 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？3 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗

13、？理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。不能，因为铁锈是疏松的。小结小结铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的过程的过程2，铁生锈条件，铁生锈条件 铁与氧气、水同时接触铁与氧气、水同时接触 生成物不会对反应阻碍作用生成物不会对反应阻碍作用铁锈的特点：铁锈的特点：蔬松多孔蔬松多孔防止铁生锈方法防止铁生锈方法只要采取任何一种方法都可以防止铁只要采取任何一种方法都可以防止铁生锈生锈2 2，防止铁生锈的措施，防止铁生锈的措施讨论讨论金属防锈金属防锈思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析

14、铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？ 推理依据是按铜绿的化学式可知：铜推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含绿含C C、H H、O O、CuCu四种元素，若无空气中的四种元素，若无空气中的O O2 2、H H2 2O O、COCO2 2 等对铜发生作用则铜绿中不可等对铜发生作用则铜绿中不可能含能含O O、C C、H H等元素。在潮湿的空气中铜与等元素。在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。用白醋浸泡可除去铜锈。用白醋浸泡可除去铜锈。讨论讨论据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜罐要

15、便宜20%20%，而且还可节约金属资源和，而且还可节约金属资源和95%95%的能源。的能源。1t1t废钢铁回炉冶炼可炼成近废钢铁回炉冶炼可炼成近1t1t的钢，跟用铁矿石冶炼的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约比，能节约11t11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒粒11kg11kg。目前世界上已有。目前世界上已有50%50%以上的铁的以上的铁的90%90%以上的金以上的金得到了回收利用。得到了回收利用。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电

16、池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。还可以减少对环境的污染。我会做我会做1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中 （）（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中2、下列做法能防止铁制品生锈的是 （）A、自行车脏了用清水冲洗B、用废酸液冲洗铁制污水管道C、在铁制篮球架上刷一层油漆D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干(3)、(4)C、D我会做我会做3 3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是到议事日程上来。其首要原因是 ( )( ) A A 回收利用电池外壳的金属材料回收利用电池外壳的金属材料 B B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水 源的污染源的污染 C C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀 D D回收利用电池中的石墨电极回收利用电