課題3金屬資源的利用和保護

1、人類生活離不開金屬人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著不可替代的作用不可替代的作用! !軍事與科技也需要大量的金屬軍事與科技也需要大量的金屬一一. .金屬元素在自然界中的存在金屬元素在自然界中的存在 金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式單質(zhì)形式存在；存在；圖圖52 52 地殼中金屬的百分含量地殼中金屬的百分含量 含有礦物的巖石稱為含有礦物的巖石稱為礦礦石。石。鐵礦石等都是常見鐵礦石等都是常見的礦石的礦石 其余大多數(shù)以其余大多數(shù)以化合物化合物的形式存在

2、。金屬化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以在自然界中以礦物礦物的形的形式存在。式存在。元素名元素名稱稱質(zhì)量分質(zhì)量分數(shù)數(shù)/元素名元素名稱稱質(zhì)量分質(zhì)量分數(shù)數(shù)/鋁鋁7.73鎂鎂2.00鐵鐵4.75鋅鋅0.008鈣鈣3.45銅銅0.007鈉鈉2.74銀銀0.00001鉀鉀2.47金金0.0000005赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁鋁士士礦礦黃銅礦黃銅礦輝銅礦輝銅礦Fe2O3常見幾種金屬礦物的成分常見幾種金屬礦物的成分 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦赤銅礦 Cu2O罕見的銅礦石罕見的銅礦石毛赤銅礦毛赤銅礦(Cu2O ) 我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)我國是世界上已知礦物種

3、類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鎢、鉬、鈦、錫、銻鈦、錫、銻等儲量居世界前列，等儲量居世界前列，銅、鋁、錳銅、鋁、錳等等儲量在世界觀上也占有重要地位。儲量在世界觀上也占有重要地位。 大自然向人類提供了豐富的大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵鐵。二二. .鐵的冶煉鐵的冶煉為紀念為紀念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公

4、司煉鐵高爐上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐現(xiàn)象：現(xiàn)象：紅色紅色粉末粉末變成變成黑色黑色，澄清，澄清的石灰水變渾濁。的石灰水變渾濁。點燃尾氣有點燃尾氣有藍色藍色火焰火焰一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O2CO + O2 2CO2用酒精燈點燃尾氣用酒精燈點燃尾氣的作用是的作用是防止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣實驗步驟：實驗步驟：1、檢查裝置氣密性、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點燃右邊點燃右邊酒精燈酒精燈4、通入一氧化碳通入一氧化碳氣體氣體5、點

5、燃酒精噴燈給氧化鐵加熱、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄滅右邊熄滅右邊酒精燈酒精燈注意：注意： 1）實驗前要先通）實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；與空氣混合發(fā)生爆炸； 2） 實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還冷卻，防止高溫下的生

6、成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸?？煞乐故宜刮?。黃鐵礦黃鐵礦 FeS2赤鐵礦赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦磁鐵礦 Fe3O4在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫高溫石灰石、石灰石、鐵礦石鐵礦石焦炭、空氣焦炭、空氣化學(xué)方程式：化學(xué)方程式： 高爐是個豎直的高爐是個豎直的圓筒形圓筒形爐子，爐殼用爐子，爐殼用鋼板鋼板制成，內(nèi)制成，內(nèi)部用部用耐火磚耐火磚作襯里。作襯里。 煉鐵的主要原料是煉鐵的主要原料是鐵礦石、鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣

7、焦炭、石灰石和空氣。 高溫下，用還原劑高溫下，用還原劑（主要是一（主要是一氧化碳氧化碳）從）從鐵礦石里把鐵還原出來鐵礦石里把鐵還原出來 鐵礦石鐵礦石焦炭焦炭熱空氣熱空氣爐爐渣渣出出口口生鐵生鐵出口出口石灰石石灰石高爐煉鐵圖：高爐煉鐵圖：煉鋼和煉鐵的比較煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉生鐵冶煉煉鋼煉鋼原料原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石 生鐵、廢鋼生鐵、廢鋼原理原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。氧化物中將鐵還原出來。 用氧氣或鐵的氧化用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余物除去生鐵中多余的碳元素的碳元素主要主要設(shè)備設(shè)備高爐高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐

8、轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品產(chǎn)品生鐵生鐵鋼鋼高溫例例1：用：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？注意：注意： 帶入化學(xué)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是帶入化學(xué)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是 純凈物的質(zhì)量純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵1000t80% 70%96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：生鐵的質(zhì)量：練習(xí)：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵的生鐵3200噸，需要噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？的赤鐵礦石多少噸？生鐵生鐵鐵鐵氧化鐵氧化鐵赤鐵礦石赤鐵礦石3200t（1-2%）

9、70%80%=4571.5t赤鐵礦石赤鐵礦石:鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡三三.金屬資源保護金屬資源保護1.1.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護金屬資源的保護金屬資源的保護資料一：資料一：根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量和目前消根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量和目前消耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示。所示。資料二：資料二：據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20% 40% 40%。思考 1 、金屬資源

10、短缺對人類社會發(fā)展意味著、金屬資源短缺對人類社會發(fā)展意味著什么呢？什么呢？ 2 、金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？、金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？ 3、如何保護金屬資源？、如何保護金屬資源？鐵軌的銹蝕鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕各種鐵制品的銹蝕 為了減少損失，為了減少損失，需要探究需要探究金屬銹金屬銹蝕的原因蝕的原因、防護防護的方法的方法和和廢金屬廢金屬的回收利用的回收利用金屬銹蝕給人類金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損帶來了巨大的損失。失。取取3 3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入3 3支試管中支試管中進行下面的實驗進行下面的實驗步驟一、在試管步驟一、在試管

11、1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中水中步驟二步驟二、在試管、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水塞緊橡皮塞中注滿迅速冷卻的沸水塞緊橡皮塞步驟三步驟三、在試管、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣）再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞一周后一周后鐵釘浸沒一半在水中：鐵釘浸沒一半在水中： 鐵在空氣、水的界面處生銹鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）： 鐵未生銹鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑

12、等）：鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）： 鐵未生銹鐵未生銹全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空氣中干燥空氣中。（緩慢氧（緩慢氧化，放熱）化，放熱）請解釋下列實驗的現(xiàn)象請解釋下列實驗的現(xiàn)象液面處鐵液面處鐵銹較多銹較多干燥劑干燥劑干燥空氣中干燥空氣中部分浸沒水中部分浸沒水中浸沒水中浸沒水中部分浸沒食鹽水中部分浸沒食鹽水中1 1鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化作用。（緩慢氧化, ,放熱）放熱）2.2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3 3鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵鐵Fe2O3,

13、 ,紅棕色紅棕色. . 結(jié)論結(jié)論:在空氣中銹蝕，實際上是在空氣中銹蝕，實際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化學(xué)變化化，使鐵轉(zhuǎn)化為，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物鐵的化合物的過程。的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！生銹！鐵銹成分復(fù)雜，主要是鐵銹成分復(fù)雜，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一種疏松多孔的物質(zhì)是一種疏松多孔的物質(zhì) 鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被的空隙，不斷向

14、里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。完全銹蝕。 氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較 鐵銹鐵銹 (e23)氧化鋁氧化鋁 (Al2O3)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點若不除去結(jié)果若不除去結(jié)果疏松多孔疏松多孔完全銹蝕完全銹蝕致密結(jié)實致密結(jié)實使鋁使鋁“自我保自我保護護”與空氣（氧氣）與空氣（氧氣）接觸接觸與水與水接觸接觸鐵生銹的條件：鐵生銹的條件： 與氧氣（或空氣）接觸與氧氣（或空氣）接觸 與水接觸與水接觸其它影響因素：溫度、鹽等其它影響因素：溫度、鹽等思考：思考：根據(jù)銅綠的化學(xué)式根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分分析銅生銹的條件又是什么？析銅生銹的條件又是什么？ 與氧

15、氣、水和二氧化碳接觸與氧氣、水和二氧化碳接觸實驗：探究鐵生銹的條件實驗：探究鐵生銹的條件想一想想一想4.4. 加快加快鐵鐵生生銹銹速率的情速率的情況況酸酸性污染物的存在性污染物的存在( (酸雨酸雨) )加快生加快生銹銹速度速度離離子化合物的存在子化合物的存在( (氯化氯化鈉鈉) )高溫高溫( (加快化加快化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速度速度) )較不活潑較不活潑金金屬屬接接觸觸（置置換反應(yīng)換反應(yīng)) )經(jīng)經(jīng)刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲表面表面( (增增加接加接觸觸面面) )保持鋼鐵表面的清潔干燥。保持鋼鐵表面的清潔干燥。鍍金屬保護層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍金屬保護層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍鋅，

16、馬口鐵鍍錫，鋼圈鍍鉻、鎳。鍍鋅，馬口鐵鍍錫，鋼圈鍍鉻、鎳。涂非金屬保護層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉涂非金屬保護層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表盆、杯子表面燒涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。面。形成氧化膜保護層：槍套上形成四氧化三鐵、形成氧化膜保護層：槍套上形成四氧化三鐵、 鋸鋸條上的烤藍。條上的烤藍。在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如不銹鋼（加不銹鋼（加Cr、Ni）5 5、防止鐵銹蝕的主要措施：、防止鐵銹蝕的主要措施：金屬防腐蝕的方法：金屬防腐蝕的方法：v改變金屬的本質(zhì)改變金屬的本質(zhì)制成合金鋼，如不

17、銹鋼制成合金鋼，如不銹鋼v形成保護層形成保護層刷油漆、涂油、燒制搪瓷、電鍍上一刷油漆、涂油、燒制搪瓷、電鍍上一層耐腐蝕的金屬、通過化學(xué)方法使表層耐腐蝕的金屬、通過化學(xué)方法使表面形成氧化物薄膜等面形成氧化物薄膜等v改善腐蝕環(huán)境等等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈保持鐵制品表面干燥和潔凈 自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？別采取了什么防銹措施？1 1、防止金屬的腐蝕，、防止金屬的腐蝕， 2 2、廢舊金屬的回收利用，、廢舊金屬的回收利用，3 3、有計劃、合理地開采礦物，、有計劃、合理地開采礦物， 4 4、尋找金屬的代用品。、尋找金屬

18、的代用品。怎樣保護金屬資源？怎樣保護金屬資源？課堂小結(jié)課堂小結(jié)1、鐵生銹的主要條件是與、鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。接接觸。2、破壞鐵生銹的條件就能、破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹。3、防止鐵生銹的方法為：、防止鐵生銹的方法為：保持鐵制品表面干燥和潔保持鐵制品表面干燥和潔凈凈 在鐵制品表面刷油漆、涂在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、油、鍍鉻、 “烤藍烤藍” 等等制成合金鋼制成合金鋼4、保護金屬資源的有效、保護金屬資源的有效途徑是：途徑是：防止金屬腐蝕防止金屬腐蝕廢舊金屬回收利用廢舊金屬回收利用合理有效的開采礦物合理有效的開采礦物尋找金屬的代

19、用品尋找金屬的代用品我會做我會做1、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？、通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中）部分浸入食鹽水中（4）浸沒有植物油中）浸沒有植物油中2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車臟了用清水沖洗、自行車臟了用清水沖洗B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道、用廢酸液沖洗鐵制污水管道C、在鐵制籃球架上刷一層油漆、在鐵制籃球架上刷一層油漆D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干（2）(3)、C、D3、隨著人們生活

20、質(zhì)量的提高，各種電池使用量大、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進行集中處理的問題被提到議幅度增加，廢電池進行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是事日程上來。其首要原因是 ( ) A 回收利用電池外殼的金屬材料回收利用電池外殼的金屬材料B 防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對土壤和水源防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬對土壤和水源的污染的污染C減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕減輕電池中滲漏的液體對其他物品的腐蝕D回收利用電池中的石墨電極回收利用電池中的石墨電極 C 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙）下列家庭生活垃圾：廢舊書刊報紙 廢電池廢電池 廢棄橡膠、塑料

21、制品廢棄橡膠、塑料制品 易拉罐飲料瓶易拉罐飲料瓶 廢棄電線廢棄電線 破舊鐵鍋、鋁壺破舊鐵鍋、鋁壺 變質(zhì)剩飯菜變質(zhì)剩飯菜 瓜瓜皮果殼皮果殼 廢棄玻璃物品等，其中可回收利廢棄玻璃物品等，其中可回收利用的有?；厥绽门c保護金用的有?；厥绽门c保護金屬資源的相關(guān)聯(lián)的是。屬資源的相關(guān)聯(lián)的是。（2）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建）請你聯(lián)系實際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議議:； （1）汞與稀鹽酸）汞與稀鹽酸 （2）鋁與硫酸銅溶液）鋁與硫酸銅溶液（3）銀與硫酸鋅溶液）銀與硫酸鋅溶液 （4）鋅與硝酸銀溶液）鋅與硝酸銀溶液（5）鈉與稀硫酸）鈉與稀硫酸5、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。6、回答下列問題：、回答下列問題： （1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制