課題3_金屬資源利用和保護

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自主預習 閱讀書本閱讀書本1 14 41 15 5頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列問題：頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列問題： 1. 1.地球上的金屬資源除少數(shù)很不活潑的金屬如地球上的金屬資源除少數(shù)很不活潑的金屬如 、 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屬，在自然界中是以礦物的形以化合物形式存在的金屬，在自然界中是以礦物的形式存在的。式存在的。 2. 2.金屬在地殼中的分布最多的是：金屬在地殼中的分布最多的是： ，其次，

2、其次是是 。 3. 3.赤鐵礦的顏色是赤鐵礦的顏色是 ，化學式，化學式 ；磁鐵礦；磁鐵礦的化學式的化學式 。氧化鐵的化學式。氧化鐵的化學式 ；氧化亞；氧化亞鐵的化學式鐵的化學式 。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； 含有礦物的巖石稱為含有礦物的巖石稱為礦石。礦石。鐵礦石等都是常見的礦石。鐵礦石等都是常見的礦石。 其余大多數(shù)以其余大多數(shù)以化合物化合物的形式的形式存在。金屬化合物在自然界中存在。金屬化合物在自然界中以以礦物礦物

3、的形式存在。的形式存在。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志地位。儲量在世界觀上也占有重要志地位。 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

4、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。自主預習閱讀書本閱讀書本1 15 51 16 6頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列問題：頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列問題：1.1.煉鐵的原理：煉鐵的原理： 。2.2.實驗室的煉鐵的步驟（如圖實驗室的煉鐵的步驟（如圖8 82020）：要先點燃酒精燈）：要先點燃酒精燈目的是目的是 然后再通入然后再通入COCO其目的其目的 ；過一會再點燃酒精噴燈過一會再點燃酒精噴燈, ,反應(yīng)條件是反應(yīng)條件是 ；加熱一會看；加熱一會看到玻璃管中的現(xiàn)象是到玻璃

5、管中的現(xiàn)象是 ，該反應(yīng)的化學方程式，該反應(yīng)的化學方程式為為 ，看到澄清的石灰水，看到澄清的石灰水 ，化學反應(yīng)方程式化學反應(yīng)方程式 。 3. 3.工業(yè)煉鐵的原料：工業(yè)煉鐵的原料： 、 、 。石灰石的作。石灰石的作用用 ；焦炭的作用；焦炭的作用 、 ；焦炭在高爐中發(fā)生的兩個化學反應(yīng)；焦炭在高爐中發(fā)生的兩個化學反應(yīng)的方程式：的方程式： 、 ；高爐煉鐵的；高爐煉鐵的原理的化學反應(yīng)方程式原理的化學反應(yīng)方程式 。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

6、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C2H5OH+3O2= CO2+3H2O點燃點燃實驗步驟：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氣體體5、點燃酒精噴、點燃酒精噴燈

7、燈給氧化鐵加熱給氧化鐵加熱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，然后熄滅熄滅右邊酒精燈右邊酒精燈注意：實驗前要先通注意：實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫防止高溫下的生成物鐵重新被氧化下的生成物鐵重新被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。，同時還可防

8、止石灰水倒吸。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、空氣化學方程式：化學方程式：高爐是個豎直的高爐是個豎直的圓筒形圓筒形爐子，爐子，爐殼用爐殼用鋼板鋼板制成，內(nèi)部用制成，內(nèi)部用耐耐火磚火磚作襯里。煉鐵的主要原作襯里。煉鐵的主要原料是料是鐵礦石、焦炭、石灰石鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣和空氣。 高溫下，用還原劑（主高溫下，用還原劑

9、（主要是一要是一氧化碳氧化碳）從鐵礦）從鐵礦石里把鐵還原出來石里把鐵還原出來 鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐高爐煉鐵圖：煉鐵圖：物理性質(zhì)物理性質(zhì)化學性質(zhì)化學性質(zhì)金屬的利用金屬的利用金屬的保護金屬的保護5、有位同學設(shè)計了下列實驗有位同學設(shè)計了下列實驗（裝置及所用藥品如圖所示），（裝置及所用藥品如圖所示），仔細觀察后回答下列問題。仔細觀察后回答下列問題。（1）在給氧化鐵加熱時，要先通）在給氧化鐵加熱時，要先通入一氧化碳氣體后加熱，其目的入一氧化碳氣體后加熱，其目的是是 。（2）在）在C處看到的現(xiàn)象是處看到的現(xiàn)象是 ，說明反，說明反應(yīng)后有應(yīng)后有 生成。生成。（3）本實驗設(shè)計中，在）本實驗

10、設(shè)計中，在B處所采取措施的目的是處所采取措施的目的是 ，其優(yōu)點是，其優(yōu)點是 。 排盡玻璃管中的空氣，以免排盡玻璃管中的空氣，以免CO與空氣混合后加熱發(fā)生爆炸與空氣混合后加熱發(fā)生爆炸 .澄清石灰水變渾濁澄清石灰水變渾濁 二氧化碳二氧化碳 防止一氧化碳污染環(huán)境防止一氧化碳污染環(huán)境 充分利用能源充分利用能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。 據(jù)有關(guān)資料報導，現(xiàn)在全世界每

11、年被腐據(jù)有關(guān)資料報導，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的20%40%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.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護全浸在水中全浸在水中干燥空氣中干燥空氣中一半在水中一半在水中食鹽水中食鹽水中稀稀H2SO4中中 一周后一周后鐵釘沾了酸液鐵釘沾了酸液: 鐵釘嚴重銹蝕鐵釘嚴重銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒一半在水中：鐵釘浸沒一半在水中： 鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界

12、面處生銹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稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食鹽水中食鹽水中干燥空氣中干燥空氣中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, ,紅棕色紅棕色. . 結(jié)論結(jié)論:在

13、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)生一系列復雜的物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化學變化化，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！鐵銹成分復雜，主要是鐵銹成分復雜，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