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1、课题3 金属资源的利用和保护,白庙中心学校 徐中,世界跨径最大的斜拉桥苏通大桥,苏通大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的长度580米,列世界第一。,人类生活离不开金属,金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!,军事与科技也需要大量的金属,一.金属元素在自然界中的存在,金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质形式存在；,图52 地壳中金属的百分含量,铝 7.73%,铁 4.75%,钙 3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,含有矿物的岩石称为矿石铁矿石等都是常见的矿石,其余大多数以化
2、合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。,常见几种金属矿物的成分,磁铁矿,褐铁矿,赤铁矿,Fe3O4,Fe2O3XH2O,Fe2O3,孔雀石Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,赤铁矿,黄铁矿,菱铁矿,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要志地位。,大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。,矿产与数字,中国已探明储量的金属矿产有54种。铁矿：全国已探明的铁矿区有1834处。
3、锰矿：全国已探明的锰矿区共有213处 铬铁矿：有56处产地。铜矿：已探明矿区910处。铝土矿：有310处产地。铅锌矿：有产地700多处。镍矿：有产地近百处。钼矿：有产地222处。钨矿：探明产地252处。锡矿：探明产地293处。汞、锑矿：探明汞产地103处、锑产地111处。金矿：探明矿区1265处。银矿，探明产地569处。,二.铁的冶炼,将化合物中的金属元素提取出来的过程称之为金属的冶炼，在我国冶炼量最大的就是铁。,思考：根据你所学的化学知识，可通过哪些途径得到金属材料 铁？,红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳,1.实验
4、室用一氧化碳还原氧化铁,用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气,实验步骤：,.按下图组装仪器，并检查其气密性。,把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。,把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。,当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。,原料：铁矿石、焦炭、石灰石,2.工业炼铁：,反应的化学方程式：,CO是还原剂；,Fe2O3是氧化剂,原理：焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,CO作还
5、原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,赤铁矿（主要成分Fe2O3）,想一想：你认为哪种矿石最不适宜作为 工业炼铁的原料？,除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？,70%,72.4%,48.3%,46.7%,将铁矿石中的 SiO2转变为炉渣,（Fe2O3）,生铁,出铁口,炉渣,出渣口,高炉气体,高炉气体,产生一氧化碳 提供热量,原料,1、原料：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,2、原理：,在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来,石灰石、铁矿石焦炭、空气,3
6、、设备：高炉,化学方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含铁量,小结：,4、产品：生铁,补充：炼钢,视频：工业上生铁炼钢,高温,例:某钢铁厂每天需要消耗1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,有关杂质问题的计算,辅助练习1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中 含氧化铁的质量是多少？,氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t,纯物质的质量=不纯物质的质量物质的质量分数,辅助练习2、计算560t铁存在于多少吨铁的质量分数为96%的生铁中？,生铁的质量：560t96%=583.3t,不纯物质的质量=纯物质的质量物质的质量分数,
7、高温,解法2：,注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物质量,赤铁矿石氧化铁铁生铁,1000t80%70%96%=583.3t,生铁的质量：,反馈练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？,生铁铁氧化铁赤铁矿石,3200t（1-2%）70%80%=4571.5t,赤铁矿石:,高温,据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%,钢铁的最大的弱点就是容易生绣,三.金属资源保护,1.金属的腐蚀和防护,铁轨的锈蚀,铁钉的生锈,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用,金属锈蚀
8、给人类带来了巨大的损失。,取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验,步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水塞紧橡皮塞步骤三、在试管3中加入少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙）再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞,一周后,铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈,全浸在水中,一半在水中,干燥空气中,铁生锈条件的探究,生锈,不生锈,不生锈,铁既与水接触，又与氧气接触,铁只与水接触,铁只与氧气接触,在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈
9、。（缓慢氧化，放热）,铁,在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程,铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质,铁锈,铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。,铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。,铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3 XH2O。,(Fe2O3 XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝
10、不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。),铁生锈的条件：,要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；,铁制品锈蚀的条件:,反应物要能相互接触；,生成物不会对反应起阻碍作用。,4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O(缓慢氧化),在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验,一处：用湿棉球湿润；一处：用干布檫干一处：用干布檫干后，涂上一层食油；,放置一昼夜，观察菜刀三处表面发生的变化,铁,铁锈,与空气（氧气）接触,与水接触,怎么防止钢铁生锈呢？,在车船的表面喷油漆,在机械表面涂防锈油,在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷,此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。（为什么？）如
11、：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬,镀铜？,三角架：,钢线(辐条）：,链条：,刷漆,镀一层耐腐蚀的金属,涂油等,平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！,自行车防锈措施有哪些？,讨论：,钢圈：,小结：金属防腐蚀的方法：,改变金属的本质制成合金钢，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形成氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净,图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限,2.金属资源保护,为什么要保护金属资源？,矿物的储量是有限的，而且不能再生。,讨论,对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？废品收
12、购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？,图8-26 金属的回收利用,回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。,讨论,废弃金属的回收有什么意义？,可节约金属资源 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源 降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品 可减少金属对环境的污染,2、怎样保护金属资源呢?,防止金属的腐蚀。,金属的回收与利用。,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,寻找金属代用品。如以塑代钢。,（5）物尽其用,小结,铁生锈的主要
13、条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。防止铁生锈的方法为：保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝”等制成合金钢,保护金属资源的有效途径是：防止金属腐蚀回收利用废旧金属合理有效的开采矿物寻找金属的代用品,（1）汞与稀盐酸（2）铝与硫酸铜溶液（3）银与硫酸锌溶液（4）锌与硝酸银溶液（5）钠与稀硫酸,1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。,2、回答下列问题：（1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？（2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？（3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才 能用带有油的布擦？,1、245gKClO3完全分解能制得多少O2？若用电解水的方式制等量的O2，则需水几克？2.某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76的赤铁矿石，该厂理论上可以日产Fe98的生铁多少t?若用含90%Fe3O4的磁铁矿石来代替，则需含90%Fe3O4的磁铁矿 石多少t?,
