金屬資源的綜合利用和保護措施

1、金屬資源的綜合利用和保護措施元素名稱質(zhì)量分數(shù)/%元素名稱質(zhì)量分數(shù)/%鋁（Al）7.73鎂（Mg）2.00鐵（Fe）4.75鋅（Zn）0.008鈣（Ca）3.45銅（Cu）0.007鈉（Na）2.74銀（Ag）0.000 01鉀（K ）2.47金（Au）0.000 000 5金屬元素在地殼中的含量新課導入金屬資源存在的方式： 少數(shù)很不活潑的金屬（Au、Ag）以單質(zhì)形式存在，大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。金屬資源的存在：廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中。 我國是已知礦物種類較齊全的少數(shù)國家之一。（鎢、鉬、鈦、錫等儲量居世界前列；銅、鋁等儲量也很高）我國的礦產(chǎn)資源：自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)

2、形式存在的銀赤鐵礦（主要成分是Fe2O3 ） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。黃鐵礦（主要成分是FeS2） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。菱鐵礦（主要成分是FeCO3） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。褐鐵礦（主要成分是Fe2O3nH2O） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。磁鐵礦（主要成分是Fe3O4） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。黃銅礦（主要成分是CuFeS2） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。輝銅礦（主要成分是Cu2S） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。藍銅礦（主要成分是Cu2(CO3)2(OH)2） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。孔

3、雀石（主要成分是Cu2(OH)2CO3） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。罕見的銅礦石毛赤銅礦（主要成分是Cu2O） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。其它礦石金紅石（主要成分是TiO2） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。鋁土礦（主要成分是Al2O3） 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。閃鋅礦 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。中國的礦產(chǎn)與數(shù)字中國已探明儲量的金屬礦產(chǎn)有54種。 鐵礦：全國已探明的鐵礦區(qū)有1834處。 錳礦：全國已探明的錳礦區(qū)共有213處。 鉻鐵礦：有56處產(chǎn)地。 銅礦：已探明礦區(qū)910處。 鋁土礦：有310處產(chǎn)地。 鉛鋅礦：有產(chǎn)地700多處。 鎳礦：有

4、產(chǎn)地近百處。 鉬礦：有產(chǎn)地222處。 鎢礦：探明產(chǎn)地252處。 錫礦：探明產(chǎn)地293處。汞礦：探明汞產(chǎn)地103處。銻礦：探明銻產(chǎn)地111處。 金礦：探明礦區(qū)1265處。 銀礦：探明產(chǎn)地569處 。學習目標 1知道常見的金屬（鐵、鋁等）礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法； 2會根據(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應物或生成物進行有關計算； 3了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。 自然界中以單質(zhì)形式存在的金屬我們可以直接地利用，那么以化合物形式出現(xiàn)的金屬礦物質(zhì)呢？例如從赤礦石怎么得到鐵呢？思考 早在我國的春秋戰(zhàn)國時期，我們就開始使用和煉制鐵器。下面的兩幅圖就是煉鐵爐。生熟煉鐵爐二生熟煉鐵

5、爐一鐵的冶煉 鐵器時代是人類發(fā)展史中一個極為重要的時代。人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是天空中落下來的隕鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，含鐵量較高。在很久以前，人們就曾用這種天然鐵制作過刀刃和飾物，這是人類使用鐵的最早情況。地球上的天然鐵是少見的，所以鐵的冶煉和鐵器的制造經(jīng)歷了一個很長的時期。當人們在冶煉青銅的基礎上逐漸掌握了冶煉鐵的技術之后，鐵器時代就到來了。鐵的冶煉一、鐵的冶煉1原料焦炭、石灰石、鐵礦石黃鐵礦 FeS2赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦 Fe3O42設備高爐煉鐵高爐3原理 在高溫下，利用焦炭與氧氣反應放出的二氧化碳再與碳反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。Fe2

6、O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫過量空氣焦炭焦炭高溫高溫赤鐵礦高溫CO2COFe 紅色的Fe2O3變黑，同時產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體。4現(xiàn)象一氧化碳還原氧化鐵實驗室裝置一氧化碳氧化鐵石灰水5實驗室模擬冶煉的注意事項 加熱前要通入一段時間的CO，排盡硬質(zhì)試管中的空氣(防止爆炸)。 酒精噴燈要“遲到早退”（防止氧化）。 尾氣處理（燒掉）：CO有毒（防止污染空氣）。1、煉鐵的方法還可以用來煉制：錳、鋅、鎳、鉛等。 如：MnO2 + 2CO Mn + 2CO22、冶煉金屬的其它方法電解法如：2Al2O3 4Al + 3O2電解 例題：用1 500t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵

7、96%的生鐵的質(zhì)量是多少？ 解：1、1 500t赤鐵礦石中含有氧化鐵的質(zhì)量為 ： 1 500t80%=1 200t 2、 設：1 200t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。 160 2561 200t x 160 1 200t256 x=x = 840t3、折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為：840t96%=875t答：理論上可以煉出含鐵96%的生鐵875t。Fe2O3 + CO 2Fe + 3CO2高溫含雜質(zhì)物質(zhì)的化學方程式的計算含雜質(zhì)物質(zhì)的化學方程式的計算 例題：用1 500t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？ 1、 解 設：可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為

8、x。Fe2O3 + CO 2Fe + 3CO2高溫 160 2561 500t 80% 96% x 160 1 500t 80% 256 96% x=X=875t答：理論上可以煉出含鐵96%的生鐵875t。熟練后也可以這樣直接轉(zhuǎn)化： 全球每年因腐蝕而報廢的金屬材料相當于年產(chǎn)量的2040！ 其中，鋼鐵制品因生銹的損失每年約占世界總產(chǎn)量的四分之一。 鋼鐵的最大弱點是容易生銹，怎樣防銹呢？二、金屬資源保護1金屬的腐蝕和防護鐵生銹條件的實驗探究 實驗用品：潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花、干燥劑氯化鈣等。 （1）把鐵釘?shù)囊话虢]在蒸餾水中； （2）鐵釘完全浸沒在蒸餾水中，再滴

9、入2mL的植物油 （3）鐵釘放入試管中，在瓶口放置干燥劑，再塞上塞子。 注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周，做好記錄。一周后，三個鐵釘?shù)淖兓闆r鐵釘?shù)囊话虢胝麴s水中鐵釘全部浸入蒸餾水，滴加2mL植物油干燥試管中鐵生銹條件的探究A常溫下，在干燥的空氣中，鐵很難跟氧氣反應。B在隔絕空氣情況下，鐵不與水反應。C在含水分的空氣中鐵與水和氧氣發(fā)生復雜的化學反應，生成鐵銹。結(jié)論鐵生銹的條件 鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣、水共同作用的結(jié)果。溫度、鹽等對鐵的生銹也有一定的影響。 鐵在潮濕的空氣中最容易生銹。 鐵銹的主要成分是Fe2O3xH2O，鐵銹很疏松，所以鐵可以完全被銹蝕。 鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣

10、等發(fā)生化學反應的過程。屬于緩慢氧化反應。鐵生銹的實質(zhì)鐵銹主要成分防止鐵生銹的方法A保持鐵表面的清潔干燥，隔絕空氣和水B涂保護膜D制造耐腐蝕的合金 鍍金屬保護層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等。 涂非金屬保護層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂搪瓷等。C形成致密氧化物薄膜保護層如槍套上形成四氧化三鐵、 鋸條上的烤藍。E電化學保護 鐵與氧氣反應反應物條件生成物反應類型鐵與氧氣點燃Fe3O4劇烈的氧化反應鐵與氧氣和水常溫鐵銹（主要成分是Fe2O3xH2O）緩慢氧化 1根據(jù)銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件是什么？思考與氧氣、水和二氧化碳接觸。 2為什么鋁不容易被腐蝕？金屬腐蝕的條件是

11、什么？ 鋁與氧氣反應生成致密的氧化鋁薄膜，覆蓋在鋁的表面，可保護里層的鋁不再與氧氣反應。 金屬腐蝕的條件：要有能夠發(fā)生反應的物質(zhì)；反應物要能相互接觸；生成物不會對反應起阻礙作用。關于金屬腐蝕 金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化，造成設備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，使國民經(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值，超過每年各項大災（火災、風災及地震等）損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸！2金屬資源保護 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

12、計一些礦物可供開采的年限如下圖所示。AlAgSnPbAuZnCuFe16年195年42年27年26年26年17年257年據(jù)估計一些礦物可供開采的年限（4）尋找金屬的代用品（1）防止金屬的腐蝕（2）廢舊金屬的回收利用（3）有計劃，合理地開采礦物金屬資源的保護措施：廢舊金屬的回收金屬的回收利用1煉鐵的原料：焦炭、石灰石、鐵礦石2煉鐵的原理：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高溫3防止鐵生銹的方法：課堂小結(jié)A保持鐵表面的清潔干燥，隔絕空氣和水B涂保護膜（涂油、上漆、鍍耐腐蝕金屬）C形成致密氧化物薄膜保護層（如：烤藍） D尋找金屬的代用品A防止金屬的腐蝕 B回收利用廢舊金屬 C有計劃，合理地開采礦物金屬資源4金屬資源的保護：D制造耐腐蝕的合金E電化學保護課堂練習 1菜刀在下述情況下，發(fā)生銹斑的嚴重程度順序是（ ） 切濕咸菜后放置。切酸菜后放置。切完菜后洗凈擦干。切完菜后洗凈擦干，再抹一點花生油。切完菜后用水沖洗。 A B C DC 2在下列各種情況下，埋在地下的鑄鐵 輸氣管道被腐蝕速度最慢的是（ ） A在潮濕、疏松、透氣的土壤中 B在含沙粒較多、潮濕透氣的土壤中 C在疏松、透氣、干燥的土壤中 D在干燥、致密、不透氣的土壤中D 3在面盆、痰盆等鐵制品煉燒