课题3_金属资源的利用和保护

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自主预习 阅读书本阅读书本14141515页的有关内容，完成下列问题：页的有关内容，完成下列问题： 1. 1.地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如 、 等有等有 形式存在外，其余都以形式存在外，其余都以 形式存在。形式存在。以化合物形式存在的金属，在自然界中是以矿物的形以化合物形式存在的金属，在自然界中是以矿物的形式存在的。式存在的。 2. 2.金属在地壳中的分布最多的是：金属在地壳中的分布最多的是： ，其次，其次是是

2、 。 3. 3.赤铁矿的颜色是赤铁矿的颜色是 ，化学式，化学式 ；磁铁矿；磁铁矿的化学式的化学式 。氧化铁的化学式。氧化铁的化学式 ；氧化亚；氧化亚铁的化学式铁的化学式 。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； 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿石。矿石。铁矿石等都是常见的矿石。铁矿石等都是常见的矿石。 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式的形式存在。金属化合物在自然界中存在。金属化合物在自然界中以以矿物矿物的形式存

3、在。的形式存在。赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3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罕见的铜矿石毛赤铜矿(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

4、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。自主预习阅读书本阅读书本15151616页的有关内容，完成下列问题：页的有关内容，完成下列问题：1.1.炼铁的原理：炼铁的原理： 。2.2.实验室的炼铁的步骤（如图实验室的炼铁的步骤（如图8 82020）：要先点燃酒精灯）：要先点燃酒精灯目的是目的是 然后再通入然后再通入COCO其目的其目的 ；过一会再点燃酒精喷灯过一会再点燃酒精喷灯, ,反应条件是反应条件是 ；加热一会看；加热一会看到玻璃管中的现象是到玻璃管中的现象是 ，

5、该反应的化学方程式，该反应的化学方程式为为 ，看到澄清的石灰水，看到澄清的石灰水 ，化学反应方程式化学反应方程式 。 3. 3.工业炼铁的原料：工业炼铁的原料： 、 、 。石灰石的作。石灰石的作用用 ；焦炭的作用；焦炭的作用 、 ；焦炭在高炉中发生的两个化学反应；焦炭在高炉中发生的两个化学反应的方程式：的方程式： 、 ；高炉炼铁的；高炉炼铁的原理的化学反应方程式原理的化学反应方程式 。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炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉现象：现象：红色红色粉末粉末变成变成黑色黑色，澄清，

6、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 + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O2CO + 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C2H5OH+3O2= CO2+3H2O点燃点燃实验步骤：实验步骤：1、检查装置气密性、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边点燃右边酒精灯酒精灯4、通入一氧化碳通入一氧化碳气气体体5、点燃酒精喷、点燃酒精喷灯灯给氧化铁加热给

7、氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热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，然后熄灭熄灭右边酒精灯右边酒精灯注意：实验前要先通注意：实验前要先通CO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，防止加热时防止加热时CO与空气混合发生爆炸与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停；实验完毕后，停止加热时要继续通止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，至玻璃管内固体冷却，防止高温防止高温下的生成物铁重新被氧化下的生成物铁重新被氧化，同时还可防止石灰水倒吸同时还可防止石灰水倒吸。黄铁矿

8、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：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

9、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高炉炼铁图：炼铁图：物理性质物理性质化学性质化学性质金属的利用金属的利用金属的保护金属的保护5、有位同学设计了下列实验有位同学设计了下列实验（装置及所用药品如图所示），（装置及所用药品如图所示），仔细观察后回答下列问题。仔细观察后回答下列问题。（1）在给氧化铁加热时，要先通）在给氧化铁加热时，要先通入一氧化碳气体后加热，其目的入一氧化碳气体后加热，其目的是是 。（2）在）在C处看到的现象是处看到的现象是 ，说明反，说明反应后有应后有 生成。生成。（3）本实验设计中，在）本实验设计中，在B处所采取

10、措施的目的是处所采取措施的目的是 ，其优点是，其优点是 。 排尽玻璃管中的空气，以免排尽玻璃管中的空气，以免CO与空气混合后加热发生爆炸与空气混合后加热发生爆炸 .澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊 二氧化碳二氧化碳 防止一氧化碳污染环境防止一氧化碳污染环境 充分利用能源充分利用能源铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失。失。 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导

11、，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣三三.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中 一周后一周后铁钉沾了酸液铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈铁钉

12、完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中干燥空气中干燥空气中1 1铁生锈是铁与氧气、水等物质相互铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化作用。（缓慢氧化, ,放热）放热）2.2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3 3铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁铁Fe2O3, ,红棕色红棕色. . 结论结论:在空气中锈蚀，实际上是

13、在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，能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，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。完全锈蚀。 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (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“自我保自我保护护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触想一想想一想4.4. 加快加快铁铁生生锈锈速率的情速率的情况况酸酸性污染物的存在性污染物的存在( (酸雨酸雨)