3.金属资源的利用和保护资料

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,*,课题3 金属资源的利用和保护,课题3 金属资源的利用和保护,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,一.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（如金、银等）有,单质形式,存在；,图52 地壳中金属的百分含量,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。,元素名称,质量分数/,元素名称,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,0.00001,钾,2.47,金,0.0000005,赤铁矿,黄铁矿,FeS,2,菱铁矿,FeCO,3,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,Fe,2,O,3,常见几种金属矿物的成分,孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,赤铜矿,Cu,2,O,磁铁矿,（主要成分Fe,3,O,4,）,罕见的铜矿石,毛赤铜矿(,Cu,2,O,),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,。,铁矿石,铁,矿石,如何变成,金属,？,二.铁的冶炼,为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,现象：,红色,粉末变成,黑色,，澄清的石灰水变浑浊，,点燃尾气产生,蓝色,火焰,实验室用一氧化碳还原氧化铁,相关的化学方程式：,Fe,2,O,3,+ 3CO 2Fe + 3CO,2,CO,2,+ Ca(OH),2,CaCO,3,+ H,2,O,2CO + O,2,2CO,2,点燃,高温,用酒精灯点燃尾气的作用是,防止一氧化碳污染空气,实验结束时，先熄灯后停CO，是为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倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。,操作中应注意些什么？,1、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？,2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？,先通后点的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。,实验步骤：,1、检查装置气密性,2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置,3、,点燃右边,酒精灯,4、,通入一氧化碳,气体,5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热,6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热,7、待玻璃管内固体冷却后,停止通入一氧化碳,，然后,熄灭右边酒精灯,笔记,：先点燃B灯，反应完成后先熄灭A灯，继续通CO至装置冷却，再熄灭B灯。,实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。,1、原料：,黄铁矿 FeS,2,赤铁矿 Fe,2,O,3,菱铁矿 FeCO,3,磁铁矿 Fe,3,O,4,2、原理：,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,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe+3CO,2,高温,石灰石、,铁矿石,焦炭、空气,3、设备：高炉,化学方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含铁量,2.工业炼铁,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,工业上,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,炼铁时各物质的作用：,石灰石：把杂质转化为炉渣,焦炭：,燃烧放热提高炉温，并将生成的CO,2,还原为具有还原性的CO,，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。,CO,2,+ C = 2CO,高温,3CO+Fe,2,O,3,=2Fe+3CO,2,高温,C+O,2,=CO,2,点燃,CaO+SiO,2,=CaSiO,3,高温,CaCO,3,=CaO+CO,2,高温,提供热量,提供还原剂,造渣，除去二氧化硅,主要反应:,例：,用1000 t含氧化铁80的赤铁矿,石，理论上可以炼出纯铁多少 t ?,解：,设理论上可以炼出的纯铁质量为x,160 256,1000t80 X,160 1000tX80%,256 X,X= 560t,答：,可以炼出纯铁560t。,3CO + Fe,2,O,3,2 Fe +3CO,2,如果炼出含铁为96%的生铁多少t？,生铁的质量560t 96%=583t,可以,炼出生铁铁583t。,纯物质的质量=,不纯物质的质量,物质的质量分数,不纯物质的质量=纯物质的质量物质的质量分数,注意：,带入化学方程式计算的数据应是,纯净物的质量,练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？,炼钢和炼铁的比较,生铁冶炼,炼钢,原料,铁矿石、焦炭、空气、石灰石,生铁、废钢,原理,在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe+3CO,2,用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素,主要,设备,高炉,转炉、平炉、电炉,产品,生铁,钢,高温,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。,铁为什么会生锈？,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，使铁钉既与水接触，又与空气接触。,步骤二,、在试管2中注满,迅速冷却的沸水、植物油，,使铁钉只与水接触，不与空气接触,步骤三,、在试管3中加入,少量干燥剂,（生石灰或无水氯化钙）,塞紧橡皮塞，,使铁钉不与水接触，只与空气接触,铁钉浸没一半在水中,铁在空气、水的界,面处生锈,铁钉完全浸没在水中，上面还加植物油,铁未生锈,铁钉放在干燥的空气中，加干燥剂等,铁未生锈,试管1,试管2,试管3,实 验 现 象,铁生锈条件的探究,现象,分析,结论,试管,试管,试管,生锈,不生锈,不生锈,铁既与水接触，又与氧气接触,铁只与水接触,铁只与氧气接触,在,水、氧气,同时存在,的环境中铁能生锈,。（缓慢氧化，放热）,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。,铁生锈的条件,:铁与空气和水分同时接触,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,Fe,2,O,3,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。,氧化铁,与铝壶表面的,氧化铝,膜性质比较,铁锈,(,e,2,3,),氧化铝,(Al,2,O,3,),结构特点,若不除去结果,疏松多孔,完全锈蚀,致密结实,使铝“自我保护”,铁锈,与空气（氧气）,接触,与水,接触,通过对铁制品锈蚀条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？,1、保持铁制品表面干燥和洁净,2、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬,3、,将铁制品制成合金，如不锈钢,自行车的构件如,支架、链条、钢圈,等，分别采取了什么防锈措施？,刷油漆,涂油,镀铬,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,2、金属资源保护,保护金属资源的主要途径：,1、防止金属的腐蚀,2、金属的回收和利用,3、有计划合理地开采矿物,4、寻找金属代用品,学生练习：,根据铜绿的化学式,Cu,2,(OH),2,CO,3,分析铜生锈的条件又是什么？,与氧气、水、二氧化碳接触,小结,铁,生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。,破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。,防止铁生锈的方法为：,1,、保持铁制品表面干燥和洁净,2,、在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、 “烤蓝” 等,3,、制成合金钢,保护金属资源的有效途径是：,防止金属腐蚀回收利用废旧金属合理有效的开采矿物寻找金属的代用品物尽其用,想一想,阅读教材P18页，回答下列问题：,1、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？,2、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？,3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？,是为了防止蒸馏水中溶有氧气。,不能，因为铁锈是疏松的。,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)、（2）,C、D,4、请你解释以下两个事实：,1）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀？,铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜，保护可铝不再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。,2）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方容易锈蚀？,沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。,5、请你解释以下两个事实：,3、下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸 废电池 废弃橡胶、塑料制品 易拉罐饮料瓶 废弃电线 破旧铁锅、铝壶 变质剩饭菜 瓜皮果壳 废弃玻璃物品等，其中可回收利用的有。回收利用与保护金属资源的相关联的是。,（1）为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序a,。 C装置中NaOH的作用是,。,（2）实验开始时，应,(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是,。,（3）实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为,，反应方程式为,。,（4）除CO外，还有哪些物质可以还原Fe,2,O,3,(请写一物质的化学式)。,4.某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：,d b e,除去残余的二氧化碳,先通一氧化碳再加热,赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸,Fe,2,O,3,+ 3CO 2Fe + 3CO,2,高温,C或H,2,固体由红棕色变成黑色,5、如图所示实验，装置中出现的现象是（ ）,A、铁丝不变化 B、铁丝逐渐消失 C、试管中的液面不变化D、试管中的液面上升,D,6、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、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在 B、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护金属资源的有效途径,B,7、图表资料可以为我们提供很多信息，下列从图表中获取的信息及应用不正确的是（ ）,A、根据金属活动性顺序表，判断金属是否容易被盐酸腐蚀,B、根据金属的熔点数据表，判断金属的导电性强弱,C、根据溶解度曲线图，选择从溶液中获得晶体的方法,D、根据元素周期表，查找元素的原子序数、元素符号、相对原子质量,B,8、下列有关对自行车的做法不合理的是（ ）,A、车架表面喷涂油漆 B、钢圈表面镀防护金属,C、露天放置，日晒雨淋 D、链条表面涂机油,C,(反馈练习),人们的日常生活离不开金属，高科技新材料的开发和应用也需要金属。请回答：,(1)地壳中含量最多的金属元素是,。,(2)根据下图的应用实例，试说出金属具有的两点物理性质,(3)早在春秋战国时期，我国古代人民已经开始炼铁。,写出磁铁矿(Fe,3,O,4,)与CO反应的化学方式,。,钢铁防腐十分重要!请写出一种防止钢铁生锈的方法,。,Al,4CO+Fe,3,O,4,=3Fe+4CO,2,高温,刷油漆,