課題3-金屬資源的利用和保護(hù)(2012新人教版)

人類(lèi)生活離不開(kāi)金屬金屬有廣泛的用途，對(duì)于人類(lèi)社會(huì)起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬一、金屬在自然界中的存在2、化合物：化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，如鐵、鋁、鋅、錫、鈉和鈣等1、單質(zhì)：少數(shù)化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬，如金、銀等一.金屬資源概況

地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式存在；自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3其余大多數(shù)金屬是以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。把含有某種金屬的礦物叫礦石?？兹甘疌u2(OH)2CO3赤銅礦

Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）罕見(jiàn)的鐵礦石

七彩針鐵礦這不是一種稀有礦物，也沒(méi)有完整的結(jié)晶，但它因暈彩而呈現(xiàn)出七彩顏色十分吸引人。罕見(jiàn)的銅礦石

毛赤銅礦(主要成分是Cu2O

)

金紅石（主要成分是TiO2）

閃鋅礦（主要成分是ZnS，常含有

Fe、Cd、In、Ga等元素）其它礦石

鋁土礦（主要成分是Al2O3）

我國(guó)是世界上已知礦物種類(lèi)比較齊全的少數(shù)國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)量在世界上也占有重要志地位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位。

大自然向人類(lèi)提供了豐富的金屬礦物資源，人類(lèi)每年要提煉數(shù)以?xún)|噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。一、鐵的冶煉

生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8—18我國(guó)古代煉鐵圖

早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開(kāi)始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元1世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。二.鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐

鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它們?cè)谀撤N程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國(guó)成立后，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量只有15．8萬(wàn)噸，居世界第26位；1996年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，居世界前茅。（1）實(shí)驗(yàn)步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)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(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈（2）注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時(shí)CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù)通CO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(shí)還可防止石灰水倒吸。實(shí)驗(yàn)室：一氧化碳還原氧化鐵CO澄清石灰水氣囊Fe2O3變渾濁磁鐵澄清石灰水→通

CO停

現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)室里一氧化碳還原氧化鐵3.點(diǎn)燃尾氣的作用是：防止尾氣中的CO排放到空氣中，污染空氣。圖8—20一氧化碳還原氧化鐵紅色粉末逐漸變成黑色；點(diǎn)燃尾氣有藍(lán)色火焰澄清的石灰水變渾濁。注意：1.先通CO，目的是排盡裝置中的空氣，防止不純引起爆炸。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，繼續(xù)通CO，目的是防止還原出的鐵重新被氧化。實(shí)驗(yàn)室里一氧化碳還原氧化鐵相關(guān)的化學(xué)方程式：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2OFe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫2CO+O22CO2點(diǎn)燃圖8—20一氧化碳還原氧化鐵

該實(shí)驗(yàn)中說(shuō)明了一氧化碳具有哪些化學(xué)性質(zhì)?（1）原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O4（2）原理：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(lái)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣（3）設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量2、工業(yè)煉鐵：(4)產(chǎn)品：生鐵例題：用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出純鐵多少?解：設(shè)理論上可以煉出的純鐵質(zhì)量為x1602×561000t×80％X

1601000t×80%2×56XX=560t答：可以煉出純鐵560t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2如果煉出的是含鐵為96%的生鐵多少？生鐵的質(zhì)量560t÷96%=583t可以煉出生鐵鐵583t。練習(xí)：1、某鋼鐵廠每天需消耗5000t含F(xiàn)e2O376％的赤鐵礦石，該廠理論上可以日產(chǎn)含F(xiàn)e98％的生鐵的質(zhì)量是多少?2、冶煉2000t含雜質(zhì)3％的生鐵，需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少?二、金屬資源保護(hù)

一方面，我們每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以?xún)|噸計(jì)的金屬。另一方面，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%。這是多么驚人的數(shù)字呀！防止金屬腐蝕已成為科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域中的重大問(wèn)題。資料一：人類(lèi)每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以?xún)|噸計(jì)的金屬。金屬礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。1、金屬的腐蝕和防護(hù)圖8—23鐵釘銹蝕條件的探究活動(dòng)與探究鐵生銹條件的探究現(xiàn)象分析結(jié)論試管Ⅰ試管Ⅱ

試管Ⅲ生銹不生銹不生銹鐵既與水接觸，又與氧氣接觸鐵只與水接觸鐵只與氧氣接觸水和氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹

鐵制品銹蝕的過(guò)程，實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過(guò)的蒸餾水，且要加入植物油？

2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)里層的鐵呢？

3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？防止蒸餾水中溶有氧氣，隔絕氧氣。不能，因?yàn)殍F銹是疏松的。思考隔絕氧氣或水1、金屬的腐蝕和防護(hù)（1）鐵制品銹蝕條件的探究在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能銹蝕鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O（2）鐵制品的防護(hù)措施防止鐵生銹的原理－－就是破壞鐵生銹的條件①隔絕空氣②隔絕水改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成保護(hù)層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈2，防止鐵生銹的措施怎么防止鋼鐵生銹呢？在車(chē)船的表面噴油漆在機(jī)械表面涂防銹油在臉盆、茶缸、飯缽等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅討論1.通過(guò)鐵制品銹蝕條件的探究，你對(duì)防止鐵制品銹蝕有什么建議？保持鐵制品表面的潔凈與干燥；在鐵制品表面涂一層保護(hù)膜（涂油、刷漆、燒制搪瓷等）；

在鐵制品表面鍍耐磨、耐腐蝕的金屬（如鉻、鎳、鋅、錫等）；

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在鐵制品表面生成一層致密的氧化膜等。將鐵制成耐腐蝕的合金如不銹鋼；2.自行車(chē)的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？圖8—24自行車(chē)的防銹措施鍍鉻、鎳刷油漆涂油2、金屬資源的保護(hù)圖8—25據(jù)估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限

礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限如圖8—25所示（不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。2、金屬的回收利用；

怎樣保護(hù)金屬資源？討論1、防止金屬的腐蝕；3、有計(jì)劃、合理地開(kāi)采礦物；4、尋找金屬的代用品；圖8—26金屬的回收利用5、物盡其用。

據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20%，而且還可節(jié)約金屬資源和95%的能源。1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t的鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的鐵和90%以上的金得到了回收利用。

廢舊金屬的回收利用還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會(huì)造成地下水和土壤的污染，威脅人類(lèi)健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染，這是一舉兩得的好事。你知道嗎？

有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。在對(duì)自然環(huán)境威脅最大的幾種物質(zhì)中，電池里就包含了汞、鉛、鎘等多種，若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，或者隨手丟棄，滲出的汞及重金屬物質(zhì)就會(huì)滲透于土壤、污染地下水，進(jìn)而進(jìn)入魚(yú)類(lèi)、農(nóng)作物中，破壞人類(lèi)的生存環(huán)境，間接威脅到人類(lèi)的健康。

電池的組成物質(zhì)在使用過(guò)程中，被封存在電池殼內(nèi)部，并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期機(jī)械磨損和腐蝕，使得內(nèi)部的重金屬和酸堿等泄露出來(lái)，進(jìn)入土壤或水源，就會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入人的食物鏈。廢電池的危害

廢舊金屬的回收利用的意義：

1、可以節(jié)約金屬資源；2、可以減少對(duì)環(huán)境的污染。

3、由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源；4、降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價(jià)廉的金屬制品。課堂評(píng)價(jià)練習(xí)

一、選擇題1.據(jù)估計(jì)每年因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的1/4，下列防銹措施中不正確的是（）①涂油②刷漆③鍍金屬④烤藍(lán)⑤經(jīng)常用雨水沖洗

A.⑤B.②④C.①②③

④D.①④A2.下列有關(guān)使用鐵器時(shí)的注意事項(xiàng)中，正確的是（）A.避免接觸干燥的空氣B.能盛放鹽酸C.不能盛放硫酸銅溶液D.避免接觸潮濕空氣

CD3.下列關(guān)于金屬資源的說(shuō)法中，你不贊成的是（）A.地球上除少數(shù)不活潑金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都是以化合物形式存在B.防止金屬銹蝕，回收利用廢舊金屬可以保護(hù)金屬資源和環(huán)境C.地球上的金屬資源是取之不盡的D.合理開(kāi)采礦物尋找金屬代用品都是保護(hù)金屬資源的有效途徑C4.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最慢的是（）A.在干燥、致密、不透氣的土壤中B.在潮濕、疏松、透氣的土壤中C.在潮濕、致密、不透氣的土壤中D.在潮濕、疏松、透氣的酸性土壤中5.下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車(chē)臟了用清水沖洗

B、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

D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干CDA

6.（1）下列家庭生活垃圾：①?gòu)U舊書(shū)刊報(bào)紙②廢電池③廢棄橡膠、塑料制品④易拉罐飲料瓶⑤廢棄電線(xiàn)⑥破舊鐵鍋、鋁壺⑦變質(zhì)剩飯菜⑧瓜皮果殼⑨廢棄玻璃物品等，其中可回收利用的有＿＿＿＿＿＿＿＿?；厥绽门c保護(hù)金屬資源的相關(guān)聯(lián)的是＿＿＿＿。（2）請(qǐng)你聯(lián)系實(shí)際再提出兩條節(jié)約金屬資源的建議:＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥尋找金屬的代用品,防止金屬腐蝕7.某同學(xué)改進(jìn)CO還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：1.若先給氧化鐵加熱,再通CO，后果是________________