金屬資源的利用和保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)講解

1、金屬資源的利用和保護(hù)（基礎(chǔ)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知道一些常見的金屬（鐵）等礦物；掌握煉鐵的原理及有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算。了解防止金屬生銹的簡單方法，知道廢棄金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收金屬的重要性?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、幾種常見的金屬礦物地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，除金、銀等少數(shù)很不活潑的金屬有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物的形式存在。幾種常見的金屬礦物的名稱和主要成分見下表：【要點(diǎn)詮釋】金屬元素在地殼中的含量由大到?。轰X鐵鈣、鈉鉀鎂。工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。在自然條件下，鐵、鋁等金屬無單質(zhì)存在，因?yàn)檫@些金屬的活動(dòng)性較強(qiáng)，會(huì)與氧氣、水等作用生成化合物。人類最先使用銅，而

2、后鐵，使用鋁只有一百多年的歷史，主要與三種金屬的化學(xué)性質(zhì)、冶煉難易有關(guān)。要點(diǎn)二、工業(yè)煉鐵工業(yè)上冶煉鐵的原料、主要反應(yīng)原理、主要設(shè)備見下表：【要點(diǎn)詮釋】1.鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程。（1）在高爐中焦炭的作用是提供熱量和生成還原劑一氧化碳。C+O2CO2 （放熱反應(yīng)）C+CO22CO（2）石灰石的作用是除 SiO2 等雜質(zhì)，將礦石中的 SiO2 轉(zhuǎn)化為爐渣 CaSiO3。CaCO3CaO+CO2CaO+ SiO2CaSiO3（3）冶煉過程中的主要化學(xué)方程式：原料鐵礦石、焦炭、石灰石等主要反應(yīng)原理在高爐中焦炭的作用是提供熱量（碳和氧氣反應(yīng)生成，放熱），和碳反應(yīng)生成還原劑一氧化碳。C+CO22C

3、OFe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2主要設(shè)備高爐金屬礦物赤鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2SC+O2CO2C+CO22COFe2O3 +3CO2Fe +3CO22.高爐煉出的鐵是生鐵，主要成分是鐵，還含有 C、P、S 等元素，所以生鐵是鐵和其它元素的合金。要點(diǎn)三、一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)探究1.實(shí)驗(yàn)裝置：2.反應(yīng)的化學(xué)方程式(煉鐵的原理)：Fe2O3+3CO2Fe+3CO23.實(shí)驗(yàn)步驟：檢查裝置的氣密性。將適量的氧化鐵粉末放入玻璃管內(nèi)，并固定裝置。（3）向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w，并點(diǎn)燃燈。（4）待裝置內(nèi)的空氣完全排凈后，點(diǎn)燃

4、噴燈給氧化鐵加熱。當(dāng)玻璃管內(nèi)紅色粉末變?yōu)楹谏珪r(shí)，停止加熱。待玻璃管內(nèi)的固體冷卻至常溫后，停止通入一氧化碳?xì)怏w，并熄滅燈。4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變?yōu)楹谏?，澄清的石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰?！疽c(diǎn)詮釋】實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1.先通入一氧化碳?xì)怏w的目的：排凈裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合，加熱時(shí)發(fā)生。2.實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通入一氧化碳?xì)怏w，直到玻璃管冷卻的目的：防止高溫下的鐵與空氣接觸被氧化。同時(shí)，還可防止試管內(nèi)的澄清石灰水被倒吸。3.尾氣的處理：尾氣中的一氧化碳，所以尾氣要經(jīng)過處理，可點(diǎn)燃使其生成無毒的氣體。4.若實(shí)驗(yàn)中沒有高溫度。噴燈，也可用燈代替，不過要在火焰上加一個(gè)金屬網(wǎng)罩，使火力更

5、加集中，提要點(diǎn)四、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算化學(xué)方程式所表示的都是純凈物發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系，生成物也是純凈物的各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系，但實(shí)際上絕對(duì)純凈的物質(zhì)是沒有的。因此當(dāng)參與反應(yīng)或生成的是含雜質(zhì)的物質(zhì)時(shí)，必須先把含有雜質(zhì)的物質(zhì)換算成純物質(zhì)的量，才能進(jìn)行計(jì)算。而實(shí)際煉鐵中所用的礦石是不純的，煉出的生鐵也是不純的，因此進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)要注意換算。計(jì)算公式：【要點(diǎn)詮釋】1.化學(xué)方程式所表達(dá)的物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系都是參加反應(yīng)的純凈物間的關(guān)系。做題時(shí)要重視審題，看清題目中所給的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是純度還是雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如用 200t 含雜質(zhì) 20%的赤鐵礦石用于煉鐵，參加反應(yīng)的純凈物不是 200t20%，而是

6、 200t(1-20%)。純物質(zhì)和不純物質(zhì)之間的關(guān)系：純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量純度。要點(diǎn)五、金屬資源的保護(hù)和利用1.鐵銹蝕的條件及防銹蝕方法鐵生銹的條件：鐵與水、氧氣同時(shí)接觸。防止鐵生銹的方法：保持鐵制品表面的潔凈和干燥。在鐵制品表面形成保護(hù)膜：刷漆、涂油、鍍一層其它金屬、在鐵制品表面形成致密的氧化物保護(hù)膜。改變鐵制品的結(jié)構(gòu)，制成不銹鋼。2.保護(hù)金屬資源的有效途徑為： 數(shù)學(xué)庫防止金屬銹蝕。廢舊金屬的回收利用。合理有效的開采礦物。尋找金屬的替代品等?！疽c(diǎn)詮釋】鐵銹的主要成分是氧化鐵（Fe2O3）。鐵銹與鋁、鋅表面的氧化膜不同，前者疏松，后者致密?！镜湫屠}】類型一、考查金屬的冶煉及有關(guān)計(jì)算1

7、.工業(yè)煉鐵是把鐵礦石和焦炭等原料一起加入高爐，在高溫下通入空氣進(jìn)行一系列反應(yīng)把鐵還原出來。(1)赤鐵礦(主要成分為 Fe2O3)在高爐里反應(yīng)生成單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式是。(2)請(qǐng)計(jì)算 5000t 含氧化鐵 84的赤鐵礦中，氧化鐵的質(zhì)量是t?！尽浚?）Fe2O3 +3CO2Fe +3CO2（2）4200 t】【（1）煉鐵的原理就是用還原劑 CO，把鐵從鐵的氧化物中還原出來。（2）5000t 含氧化鐵 84的赤鐵礦中，純的氧化鐵的質(zhì)量是 5000t844200t?！究偨Y(jié)升華】化學(xué)方程式中各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系都是純物質(zhì)的質(zhì)量，不純物質(zhì)要先換算成純物質(zhì)的量，再進(jìn)行計(jì)算。舉一反三：【變式】（2011.市）里，

8、用如右圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、鐵或鐵等固體物質(zhì)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是（）實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有生成實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵反應(yīng)后，取玻璃管中的固體物質(zhì)加入稀鹽酸有氣體產(chǎn)生，證明一定有鐵生成該實(shí)驗(yàn)不用增加尾氣處理裝置【】D類型二、考查金屬資源的保護(hù)和利用2.金屬材料在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)人類每年從自然界提取大量的金屬，其中提取量最大的是鐵。用赤鐵礦(主要成分為 Fe2O3)和一氧化碳煉鐵的化學(xué)方程式為。(2)金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生，所以保護(hù)金屬資源尤為重要。保護(hù)金屬資源的有效途

9、徑是（答出兩條即可)。【】(1) Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2(2)防止金屬腐蝕、回收利用廢舊金屬、合理有效開采礦物、尋找金屬的代用品等。【】一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和；保護(hù)金屬資源的途徑有防止金屬腐蝕、回收利用廢舊金屬、合理有效開采礦物、尋找金屬的代用品等?！究偨Y(jié)升華】要記住煉鐵的原理、了解金屬材料和金屬資源的保護(hù)方法。3.（桂林市）下列認(rèn)識(shí)不正確的是（ A鋼是很純的鐵C隔絕空氣和水可以防止鐵生銹】A）B鐵銹的主要成分是 Fe2O3D被腐蝕的鐵制品應(yīng)該加以回收【】鋼是含有少量碳及其它金屬的鐵；鐵生銹是鐵與氧氣、水共同作用的結(jié)果。【總結(jié)升華】生鐵（含碳量為 2%4.3%）和鋼（含碳量為 0.03%2%）都是鐵合金。4.（大連市）鋁、銅、鐵是生活中常見的金屬。(1)鋁在空氣中具有很好的抗腐蝕性能的原因是。(2)用銅制電線主要是利用銅具有良好的性。(3)鐵制品銹蝕，實(shí)際上是鐵跟空氣中的發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。防止鐵制欄桿銹蝕的法是?！尽浚?）鋁在空氣中氧化表面形成致密的氧化物薄膜（2）導(dǎo)電性（3）水、氧氣刷漆【】鐵與氧氣、水同時(shí)接觸就會(huì)生銹。防止鐵制品腐蝕?！究偨Y(jié)升華】要了解常見金屬的性質(zhì)、用途及防護(hù)方法等。舉一反三：【變式 1】（山東） 為預(yù)防自行車生銹，下列做法中不合理的是