课题3金属资源的利用教案

1、知识点：1. 了解冶铁的基本原理和过程。2. 掌握由含一种杂质的反应物计算生成物的质量的计算方法。3. 掌握铁锈蚀的原理，了解铁制品防止锈的一般原理和方法。4. 确立金属资源有限的观点，自觉养成节约金属资源、合理使用金属资源的意识。了解合理有效开采矿物、利用废旧金属、寻找金属代用品的重要性。课文详解：一、金属资源环境中的金属资源广泛存有于地壳和海洋中，一般都以化合物的形式存有，只有金、铂、银等极少数金属以单质的形式存有。自然界中以单质存有的金自然界中以单质存有的铂自然界中以单质存有的银自然界中各种金属的含量是不同的，有的金属含量很高，如铝、铁等,有些金属在自然界中的含量很低，如金、银等。工业上

2、把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。常见用来冶铁的矿物叫铁矿石，能冶铝的矿物叫铝矿石等。用何种矿石冶炼金属，不但看矿石中的有效金属元素含量，还要看矿石中的杂质含量的高低。常用来冶铁的矿石有赤铁矿（主要成分是FqO），磁铁矿（主要成分是FqQ）,菱铁矿（主要成分是FeCO）,黄铁矿（主要成分FeS2）等。这四种矿石中主要成分的含铁量分别为70%72.4%48.3%46.7%。赤铁矿和磁铁矿中铁的含量很高，黄铁矿中不但含铁量低，而且含有有害元素硫，若用其冶铁，会产生大量的二氧化硫，污染环境。所以，黄铁矿最不适宜用于冶铁。二、钢铁冶炼我国冶铁的历史悠久，早在春秋战国时期我国就开始了大量冶炼钢铁。1.冶铁

3、冶铁原理工业上用一氧化碳还原铁矿石。3COFe2Q»2Fe+3CO【实验一】实验室用下图所示的装置还原氧化铁。在硬质玻璃管中加入适量的氧化铁，通入一氧化碳一会儿后，加热，一段时间后，玻璃管中的红色粉末逐渐变黑色（可用磁铁在玻璃管外吸引，此黑色粉末能够被吸起，可见黑色粉末是铁粉）。试管中澄清的石灰水变浑浊,证明有二氧化碳生成。最后点燃，是为了防止未反应的一氧化碳污染环境。原料冶铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石。铁矿石提供冶铁的资源，不用赘述。焦炭燃烧能够提供冶铁所需的热量，同时，焦炭燃烧后产生的二氧化碳在咼温下再与焦炭反应，生成一氧化碳，提供冶铁的还原剂。c+Q輕COCQ+CA2C0石灰

4、石的用途是造渣。铁矿石中除含有铁的化合物外，还含有熔点极大的其它杂质，如Si02等。石灰石可在高温下与这些杂质反应，生成熔点较低的硅酸盐等，形成矿渣，从而易与铁水分离。设备冶铁的设备是咼炉。（如右图所示）冶铁的原料从高炉顶部依次加入，从炉底通入热空气，首先是焦炭与氧气反应，然后再与焦炭反应，生成还原剂一氧化碳。一氧化碳与铁矿石反应，得到高温下的铁水，从炉底的出铁口排出；同时杂质与石灰石反应，生成矿渣，从炉底的出渣口排出。产品高炉冶铁所得的产品是生铁，生铁中含碳量很高，在2%-4.3%之间。三、含一种杂质（且不参与化学反应）的计算实际生产的原料中常含有杂质，在计算中理应考虑到杂质的问题。如果杂质

5、不参与反应，在计算时，要除去杂质。代入化学方程式计算的量必须是物质的质量，而且还必须是纯物质的质量，同时还必须是全部参与化学反应的纯物质的质量（或全部是由化学反应生成的物质的质量）。【例】用1000t含氧化铁80%勺赤铁矿石，理论上能够炼冶出含铁96%的生铁的质量是多少？【解】1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000tX80%=800t设：800t氧化铁理论上能够炼出铁的质量为x。Fe2O+3CO輕2Fe+3CO160112800tx160:112=800t:x解得：x=560t折算成含铁96%勺生铁的质量为：560t-96%=583t答：1000t含氧化铁80%勺赤铁矿石，理论上可炼出含

6、铁96%勺生铁5831四、金属资源的保护1. 铁的锈蚀铁的年产量虽然是所有金属中产量最高的，但铁的锈蚀也很严重，每年因锈蚀而损失的铁相当于全世界年产量的三分之一。铁的锈蚀由哪些因素影响呢？【实验二】将洁净的无锈铁铁钉（或铁丝）、试管、经煮混迅速冷却的蒸馏水（用蒸馏水的目的是为了排除水中的氧气）、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，用下图所示的装置实行实验。甲乙丙甲装置中放入一根洁净的铁钉（或铁丝），加入少量蒸馏水淹没铁钉（或铁丝）的一部分;乙装置中加入一根铁钉（或铁丝），加入较多的蒸馏水淹没铁钉（或铁丝），并加入少量植物油封信蒸馏水（防止空气溶入）；丙装置中只放入一根洁净的铁钉（或铁丝），试管口塞上包

7、有干燥剂的棉团，并塞上试管口。大约一周后观察，可见甲装置中的铁钉（或铁丝）有明显锈蚀（特别是气液交界面附近锈蚀更加严重；乙、丙装置中都未见明显的锈蚀现象。【归纳总结】乙装置中铁接触水，但没有与空气（氧气）接触，不能生锈，可见，没有空气，铁制品不会生锈；丙装置中，铁接触空气（氧气），但没有接触水，也不能生锈，可见，没有水，铁制品也不会生锈；甲装置中，铁既接触空气，又接触水，铁明显锈蚀。可见，铁的锈蚀，是铁与空气（氧气）、水三种物质共同作用的结果。铁的锈蚀还受其它一些因素的影响，如铁制品表面含有酸、碱、盐的溶液，会加速铁制品的锈蚀。所以保持铁制品表面的清洁非常重要。铁锈的主要成分是氧化铁的水合物（

8、主要成分是FqQXH20,般情况下，我们能够视铁锈为FqQ），铁锈是疏松的，不但不能隔绝氧气，而且能吸水，会加速铁制品的锈蚀。所以，铁制品生锈后，应该擦拭去表面的锈蚀，以防止铁制品锈蚀的加剧。铁锈蚀的防护铁生锈是铁与空气（氧气）、水共同作用的结果，破坏铁制品锈蚀的任何一个条件，都能够阻止铁制品的锈蚀。所以，隔绝空气或水，都能够防止铁制品的锈蚀。一般来说，铁制品的防护能够选择如下方法： 保持铁制品表面的干燥； 在铁制品的表面涂油、涂一层漆或将铁制品表面烤黑（生成一层四氧化三铁）； 在铁制品表面镀一层不易锈蚀的金属，如镀铬、锌等； 改变金属的内部结构，将金属制成不易锈蚀的合金。如制成不锈钢等。铁制

9、品的部位不同，采用的方法也不同。比如，自行车的龙头、钢圈等处可采用镀一层不易锈蚀的金属（一般镀铬）；自行车车架，一般采用涂漆的方法；自行车链条、轴承等处一般采用涂油的方法防锈。2. 金属资源的保护金属资源是有限的矿物的储量是有限的，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量,并根据当前世界上这些金属的消耗速度，有人估计了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、一些国家的金属储量和金属回收利用等）。可见金属资源是非常有限的。节省和有效利用金属资源意义非常重大。保护资源的措施除了上面提到的防止金属锈蚀的措施外，保护金属资源的途径还有： 充分回收利用金属；金属回收不但能够有效节

10、约矿物资源，还能够节约金属冶炼的能源，降低冶炼成本，减降对环境的污染。 有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。 寻找金属的代用品。习题参考答案1. (1)不易生锈，干燥的空气中缺少空气(氧气)。易生锈，潮湿的空气中铁制品既接触空气，也接触水，故易生锈。易生锈，生锈的条件不但具备，而且盐溶液能加速铁制品的锈蚀；不易生锈，因为植物油中，既缺少空气(氧气)，也缺少水。2. (1)沙漠地区缺水，故制品不易锈蚀；被雨水淋湿的自行车，必须先用干布擦净后才能用带油的布擦。否则，被油封堵住水分后，自行车仍可锈蚀。3. ZnCOZnOCOf,2ZnO+C邑2Zn+COf,2CihO+CH4Cu+CO

11、f4. 2714.3t5. 2976.7t6. 家中的刀、剪等能够采用的防锈措施有：用后用干抹布擦拭干净，保持表面干燥，涂沫一层植物油；家具等铁制品可用的防锈措施有：用后用干抹布擦拭干净，保持表面干燥，涂油，上漆等。用干抹布擦拭干净、涂油等，简单方便，但防锈效果不太理想，不适于长期保存；上漆相对效果较好，但不适用于刀、剪等长期摩擦部位的防锈，价格也较上述方法资料废旧电池的污染一颗钮扣电池弃入大自然后，能够污染60万升水，相当于一个人一生的用水量。而中国每年要消耗这样的电池70亿只电池中含有汞，汞：汞即水银，是一种液体金属。比重13.6，熔点-39.3C、沸点357C。汞在常温下即可蒸发，其蒸气

12、无色无味，比空气重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特别是汞的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.010.02毫克/升的水中生活就会中毒；人若食用0.1克汞就会中毒致死。电池中还有镉：镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质。震惊世界的日本“痛痛痛”就是因镉污染而致。废电池是危害我们生存环境的一大杀手！一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，并造成永久性公害。在对自然环境威胁最大的几种物质中，电池里就包含了汞、铅、镉等多种，汞具有强烈的毒性，对人体中枢神经的破坏力很大，上世纪五十年代发生在日本的震惊中外的水俣病

13、就是因为汞污染造成的；铅能造成神经紊乱、肾炎等；镉在人体内极易引起慢性中毒，主要病症是肺气肿、骨质软化、贫血，很可能使人体瘫痪；而铅进入人体后最难排泄，它干扰肾功能、生殖功能。若把废电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，惨出的重金属可能污染地下水和土壤，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康。电池在我们生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我们生活和工作的每一个角落。我国是电池生产和消费大国，当前年产量达140亿枚，占世界产量1/3。如果以全国约3.6亿个家庭，每户每年用10枚计，消费量已是36亿。若加上集团消费，每年“涌现”上百亿枚废旧电池当不在话下。这些电池若未得到

14、妥善处理，将直接或间接地危害人们的身体健康。实施并倡导废旧电池分类收集活动为越来越多的人们所理解，并得到越来越多的重视、支持和参与。从我做起，从身边每一件小事做起，是我们的座右铭。关爱身边环境、参与废旧电池的分类回收利用是我们每一个人的责任和义务。个人的行为也许微不足道，但把我们每个人的力量联合起来，便足以托起一种文明，一种与自然共生的文明，一种可持续发展的文明。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上，如铅、汞、镉等。这些有毒物质通过各种途径进入人体内，长期积蓄难以排除，损害神经系统、造血功能和骨骼，甚至能够致癌。铅：神经系统（神经衰弱、手足麻木）、消化系统（消化不良、腹部绞痛）、血

15、液中毒和其他的病变。汞：精神状态改变是汞中毒的一大症状。脉搏加快，肌肉颤动，口腔和消化系统病变。电池报废后若处理不当，汞会慢慢溢出进入土壤水体，将通过农作物进入食物链，给人体健康造成很大威胁。一节一号电他就可使一平方米土地失去农用价值。而人们食用了被汞污染的水、食物后，就会发生汞中毒，轻则出现怕羞、孤独、烦躁、抑郁、自觉口中有金属味等现象，重则出现手指、舌、眼、脑袋震颤等“汞毒性震颤”现象。镉、锰：主要危害神经系统。以下列举几种电池的危害性：1钮扣电池钮扣电池含有汞，当其废弃在自然界里，外层金属锈蚀后，汞就会慢慢从电池中溢出来，进入土壤或在下雨之后进入地下水，再通过农作物进入人体，损伤人的内脏。在微生物的作用下，无机汞能够转变成甲基汞，聚积在鱼类的身体里，人食用了这种鱼后，甲基汞会进入人的大脑细胞，使人的神经系统受到严重破坏，重者会发疯致死。日本水俣病就是甲基汞所致。2充电电池充电电池一般都含有有害重金属镉，在自然界中渗出后，污染土地和水流，最终进入人体。镉会使骨质疏松，并造成骨骼变形、骨痛，并引起肝和肾受损等等严重后果。3普通电池普