课题3.金属资源的利用与保护(上课用)

1、课题课题3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属活动性顺序表： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱金属元素在自然界中的存在形式金属元素在自然界中的存在形式 自然界除少数很不活泼的金属如自然界除少数很不活泼的金属如金、银金、银等有等有单质形式单质形式存在外存在外, ,其余都其余都以以化合物形式化合物形式存在于地壳和海洋中。存在于地壳和海洋中。自然界以单质形式存自然界以单质形式存在的金在的金自然界以单质形式自然界以单质形式存在的银存在的银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/

2、%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2.74银10-5钾2.47金510-7矿石矿石: :工业上工业上把能用来把能用来提炼金属提炼金属的的矿物矿物赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）黄铁矿黄铁矿: FeS2菱铁矿菱铁矿: FeCO3铝土矿铝土矿: Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O铜铜矿矿石石黄铜矿黄铜矿 CuFeS2辉铜矿辉铜矿 Cu2S铁矿石铁矿石 铁铁矿石矿石如何变成如何变成金属金属？实验：实验：一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁Fe2O3现象现象:红色红色粉末粉末变变

3、成成黑色黑色Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高温高温澄清的石灰澄清的石灰水变浑浊。水变浑浊。CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O用酒精灯点燃尾气的作用是用酒精灯点燃尾气的作用是防止防止CO污染空气污染空气2CO + O2 2CO2点燃点燃一、铁的冶炼一、铁的冶炼 实验结束时，先熄灯，后停止通实验结束时，先熄灯，后停止通COCO，是为，是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。1、先通先通CO还是先点燃酒精灯？

4、为什么？还是先点燃酒精灯？为什么？2、先熄灭酒精灯还是先停止通、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？为什么？先通先通CO,后点燃酒精灯。后点燃酒精灯。原因是为了防止加原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。1、原料：、原料：焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42、原理：、原理： 在高温的条件下，利用一氧化碳与氧在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿石）反应，把铁从氧化铁（铁化铁（铁矿石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。矿石）中还原出来。

5、Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温铁的冶炼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出口生铁出口石灰石石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：高炉是个竖直的圆筒形炉高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是的主要原料是铁矿石、焦铁矿石、焦炭、石灰石和空气炭、石灰石和空气。 高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是要是一一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还原出来 CO2 + C = 2CO高温高温3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2高温高温C+O2=CO2高温高温CaO+SiO2=

6、CaSiO3高温高温CaCO3=CaO+CO2高温高温提供热量提供热量提供还原剂提供还原剂造渣，除去造渣，除去二氧化硅二氧化硅例：例：用用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿的赤铁矿石，理论上可以炼出纯铁多少石，理论上可以炼出纯铁多少 t ?解：解：设理论上可以炼出的纯铁质量为设理论上可以炼出的纯铁质量为x 160 2561000t80 X 160 1000t80% 256 XX= 560t答：可以炼出纯铁560t3CO + Fe2O3 2 Fe +3CO2如果炼出含铁为如果炼出含铁为96%的生铁多少的生铁多少t？生铁的质量生铁的质量560t 96%=583t,可以炼出生铁铁583t。纯物

7、质的质量纯物质的质量= = 不纯物质的质量不纯物质的质量物物质的质量分数质的质量分数不纯物质的质量不纯物质的质量= =纯物质的质量纯物质的质量物物质的质量分数质的质量分数注意：注意： 带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量练习：练习：要炼出含杂质要炼出含杂质3%的生铁的生铁2000吨，需要含四氧化三铁吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？的磁铁矿石的质量是多少？二、金属资源保护二、金属资源保护 一方面，我们一方面，我们每年要向自然界索每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，取大量的金属矿物资源，以提取数以提取数以亿吨计的金属。另一方面，据有

8、以亿吨计的金属。另一方面，据有关资料报导，现在世界上每年因关资料报导，现在世界上每年因腐腐蚀蚀而报废的金属设备和材料相当于而报废的金属设备和材料相当于年产量的年产量的20%40%。这是多么惊人。这是多么惊人的数字呀！防止金属腐蚀已成为科的数字呀！防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。学研究和技术领域中的重大问题。铁在潮湿的空气中很容易生锈铁在潮湿的空气中很容易生锈铁为什么会生锈？铁为什么会生锈？。 铁在空气中锈蚀，实际上是铁在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧氧气气、水水等物质相互作用，发生一系列等物质相互作用，发生一系列复杂的复杂的化学变化化学变化，使铁转化为，使铁转化为铁的化铁的化

9、合物合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！又有水分时，最易生锈！结论：结论： 铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质。它是一种疏松多孔的物质。 铁锈铁锈这种疏松多孔性的物质，能这种疏松多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀铁被完全锈蚀。 铁锈铁锈- 混合物混合物(主要成分主要成分氧氧化铁化铁-Fe2O3)结构疏松多孔结构疏松多孔氧化铁氧化铁与铝壶表面的与铝壶表面的氧化铝氧化铝膜性质比较膜性质比较 铁锈

10、铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我自我保护保护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触讨论：讨论：用化学药品如硝酸钠之类在高温下用化学药品如硝酸钠之类在高温下将金属表面氧化，形成比较能抗锈将金属表面氧化，形成比较能抗锈蚀的保护层。根据金属材质的不同蚀的保护层。根据金属材质的不同、化学药品的不同、施工程序的不、化学药品的不同、施工程序的不同等会产生不同的颜色，最普遍的同等会产生不同的颜色，最普遍的是非常接近黑色的深蓝黑色。是非常接近黑色的深蓝黑色。怎样防止铁制品的锈蚀？怎

11、样防止铁制品的锈蚀？ 自行车的构件如自行车的构件如支架、链条、钢圈支架、链条、钢圈等，分别采取了什等，分别采取了什么防锈措施？么防锈措施？资料一：资料一：据有关资料报道，现在世界上每据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的年产量的20% 20% 40%40%。资料二：资料二：矿物的储量有矿物的储量有限，而且不能再生。可限，而且不能再生。可供开采的年限如图所示。供开采的年限如图所示。金属资源保护金属资源保护保护金属资源的主要途径：保护金属资源的主要途径：1、防止金属的腐蚀、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用、金属的回收和利用3、

12、有计划合理地开采矿物、有计划合理地开采矿物4、寻找金属代用品、寻找金属代用品我会做我会做1、下列做法能防止铁制品生锈的下列做法能防止铁制品生锈的是（）是（）A、自行车脏了用清水冲洗、自行车脏了用清水冲洗B、用废酸液冲洗铁制污水管道、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、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、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干擦干C、D 课 题 3 金属资源的利用和保护2、如图所示实验，装置、如图所示实验，装置中出现的现象是（中出现的现象是（ ）A、铁丝不变化、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化、试管中的液面不变化D、

13、试管中的液面上升、试管中的液面上升D 课 题 3 金属资源的利用和保护3、下列关于金属资源的说法，不正确的是、下列关于金属资源的说法，不正确的是（ ） A、自然界中除少数不活泼的金属如金、银、自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在存在 B、自然界中的金属资源是取之不尽的、自然界中的金属资源是取之不尽的 C、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以、防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境保护金属资源和环境 D、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保、合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径护金属资源的有效途径B 课 题 3 金属资源的利用和保护4、手机、笔记本电脑等电子产品中使用、手机、笔记本电脑等电子产品中使用的锂电池，具有体积小、充电时间短、的锂电池，具有体积小、充电时间短、