教育专题：83金属资源的利用和保护

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,世界跨径最大的斜拉桥,苏通大桥,苏通大桥总长,8206,米,，斜拉桥主孔跨度,1088,米,，列世界第一；主塔高度,306,米,列世界第一；斜拉索的长度,580,米,列世界第一。,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,课题,3,金属资源的利用和保护,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（如铂、金、银等）有,单质形式,存在；,地壳中金属的百分含量,铝,7.73%,铁,4.75%,钙,3.45%,钠,2.74%,钾,2.47%,镁,2.00%,含有矿物的岩石称为,矿石,铁矿石等都是常见的矿石,其余大多数以,化合物,的形式存在。金属化合物在自然界中以,矿物,的形式存在。,孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,赤铜矿,Cu,2,O,常见几种金属矿物的成分,赤铁矿,磁铁矿,菱铁矿,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,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、钛、锡、锑,等储量居世界前列，,铜、铝、锰,等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,金属矿物资源,，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，提取量最大的是,铁,。,一,.,铁的冶炼 （金属资源的利用）,现象：,红色,粉末变成黑色，产生气体使澄清的石灰水变浑浊。,一氧化碳还原氧化铁,高炉是个竖直的,圆筒形,炉子，炉壳用,钢板,制成，内部用,耐火砖,作衬里。炼铁的主要原料是,铁矿石、焦炭、石灰石和空气,。,高温下，用还原剂（主要是一,氧化碳,）从铁矿石里把铁还原出来,补充：炼钢,视频：工业上生铁炼钢,据有关资料报导，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,20%40%,钢铁的最大的弱点就是容易生绣,二,.,金属资源保护,1.,金属的腐蚀和防护,铁轨的锈蚀,铁钉的生锈,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究,金属锈蚀的原因,、,防护的方法,和,废金属的回收利用,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。,取,3,枚洁净无锈的铁钉，分别放入,3,支试管中进行下面的实验,步骤一、在试管,1,中加入,少量的蒸馏水,，使铁钉的一半浸没在水中,步骤二,、在试管,2,中注满迅速,冷却的沸水,塞紧橡皮塞,步骤三,、在试管,3,中加入少量,干燥剂,（生石灰或无水氯化钙）,再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞,铁,在空气中锈蚀，实际上是,铁,跟,氧气,、,水,等物质相互作用，发生一系列复杂的,化学变化,，使铁转化为,铁的化合物,的过程,铁锈成分复杂，主要是,Fe,2,O,3,XH,2,O,它是一种,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的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。,在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验,一处：用湿棉球湿润；,一处：用干布檫干,一处：用干布檫干后，涂上一层食油；,放置一昼夜，观察菜刀三处表面发生的变化,铁,铁锈,与空气（氧气）,接触,与水,接触,怎么防止钢铁生锈呢？,在车船的表面喷油漆,在机械表面涂防锈油,在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷,此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。（为什么？）,如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬,镀铜？,总结：防止钢铁制品生锈的方法：,铝比铁更容易跟氧气和其他物质发生化学反应。铝在空气中与氧气反应，生成的氧化铝形成,一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，,防止铝继续与氧气反应，从而起来“自我保护”的作用,（,1),隔绝空气或氧气,(2),隔绝水,具体方法,:,1.“,穿外衣”,加一层,保护膜,（如：刷油漆、涂油、电镀、致密的氧化膜）,2.“,打强心针”,在铁中加入其它金属改变其内部结构，（如：制成不锈钢）,保持钢铁表面的清洁干燥。,镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，,钢圈镀铬、镍。,涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧,涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。,形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上的烤蓝。,在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加,Cr,、,Ni,）,防止铁锈蚀的主要措施：,2.,怎样保护金属资源呢,?,一,.,防止金属的腐蚀,二,.,回收利用废旧金属,三,.,合理有效开采矿物,四,.,寻找金属的代用品,五,.,物尽其用,（,1,）汞与稀盐酸 （,2,）铝与硫酸铜溶液,（,3,）银与硫酸锌溶液 （,4,）锌与硝酸银溶液,（,5,）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。,2,、回答下列问题：,（,1,）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？,（,3,）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？,例：某赤铁矿含,Fe,2,O,3,80%,，用,3000 t,这种矿石，可炼出含杂质,4%,的生铁多少吨？,分析：计算时应注意把反应物和生成物都换算成纯物质的量，再代入化学方程式计算,解：设,3000 t,这种矿石，可炼出生铁质量为,x,，,根据题设：纯,Fe,2,O,3,质量,3000 t80%,2400 t,纯,Fe,质量,x,（,1,4%,）,x,96%,代入化学方程式中：,Fe,2,O,3,3CO,2Fe,3CO,2,160,112,2400 t,x,96%,x,1750 t,答：可炼出含杂质,4%,的生铁,1750 t,若赤铁矿石中,Fe,2,O,3,的质量分数为,80%,，,600 t,这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为,7%,的生铁多少吨？,解：设可炼出含杂质质量分数为,7%,的生铁的质量为,x,Fe,2,O,3,3CO,2Fe,3CO,2,160,112,600 t80%,x,（,1,7%,）,x,365 t,答案：可炼出含碳等杂质质量为,7%,的生铁,365 t,点拨：这类题很容易出错，错误原因主要在于没有理解哪些是不纯物的质量，哪些是纯净物的质量赤铁矿和生铁都是混合物，而在化学方程式的计算中，所涉及到的都是纯净物的质量，只要牢牢把握住这一点，所有含杂质的计算都可迎刃而解,练习：,1,、某钢铁厂每天需消耗,5000t,含氧化铁,76,的赤铁矿石，该厂理论上可以日产,Fe98,的生铁多少,t?,2,、冶炼,2000t,含杂质,3,的生铁，需要含,90%Fe,2,O,3,的赤铁矿石多少,t?,4,某钢铁厂每天需消耗,5000 t,含,Fe,2,O,3,76%,的赤铁矿石，该厂理论上可日产含,Fe 98%,的生铁多少吨？,指导建议：首先将不纯物的量转化成纯物质量,Fe,2,O,3,质量,5000 t76%,3800,t,设生铁质量为,x,，则纯铁质量,98%,x,然后再根据方程式进行计算,Fe,2,O,3,3CO,=,2Fe,3CO,2,160,112,3800 t,98%,x,1603800 t,112(98%,x),x,2714,.,3 t,冶炼,2000 t,含杂质,3%,的生铁，需要含,Fe,3,O,4,90%,的磁铁矿石多少吨？,指导建议：纯铁质量,2000 t,（,1,3%,）,1940,t,设磁铁矿石质量为,x,，则,Fe,3,O,4,质量为,90%,x,反应原理：,Fe,3,O,4,4CO=3Fe,4CO,2,232,168,90%,x,1940 t,232(90%,x),1681940 t,x,2976,.,7 t,所以磁铁矿质量为,2976,.,7 t,1,、,245gKClO,3,完全分解能制得多少,O,2,？若用电解水的方式制等量的,O,2,，则需水几克？,2.,某钢铁厂每天需消耗,5000t,含氧化铁,76,的赤铁矿石，该厂理论上可以日产,Fe98,的生铁多少,t?,若用含,90%Fe,3,O,4,的磁铁矿,石来代替，则需含,90%Fe,3,O,4,的磁铁矿 石多少,t?,例题：用,1000 t,含氧化铁,80,的赤铁矿石，理论上可以,炼出含铁,96,的生铁多少,t?,解：设理论上可以炼出含铁,96,的生铁的质量为,x,Fe,2,O,3,-2 Fe,160 256,1000t80,x96%,160 256,1000t80,x96%,x=,256 1000t80,16096%,=583 t,答：略。,