金属资源的利用和保护

课题3金属资源的利用和保护人类生活离不开金属一.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（如金、银等）有单质形式存在；图5—2地壳中金属的百分含量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。元素名称质量分数/％元素名称质量分数/％铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2.74银0.00001钾2.47金0.0000005赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝士矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）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。金属活动性顺序表：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱金属的存在形式•单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、银等•化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、铝、锌、钠和钙等孔雀石(Cu2(OH)2CO3)闪锌矿一、铁的冶炼一、铁的冶炼现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰一氧化碳还原氧化铁实验室相关的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O2CO+O22CO2点燃高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气3、请根据实验CO与Fe2O3的反应，回答下列问题：问题：1、一氧化碳与氧化铁的反应有下面四步（1）点燃酒精灯给氧化铁加热（2）通入一氧化碳（3）停止通入一氧化碳（4）停止对氧化铁加热；则正确的顺序是()2143问题4、为何反应装置后面还有一个气球？答：收集尾气防止大气污染。问题5、你还有其他处理尾气的方法吗？先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。实验结束后，先熄灯后停气的原因是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。先通CO后点灯先熄灭酒精灯后停止通CO工业炼铁1、原理：高温下用一氧化碳从铁矿石中把铁反应出来。2、主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石3、主要设备：高炉高炉示意图4、主要反应过程（1）焦炭与过量空气高温反应（2）二氧化碳又与焦炭在高温下反应生成一氧化碳（3）一氧化碳与赤铁矿石高温反应试写出各步反应的化学方程式：(1)C＋O2＝CO2(2)CO2＋C＝2CO(3)Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2点燃高温高温问题1：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？答：焦炭的作用是作燃料和生成一氧化碳。石灰石的作用是除去炉渣。5、产物（1）生铁（2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等。（3）炉渣：主要是CaSiO3问题1：高炉煤气能否直接排放？怎么处理？问题2:生铁中的主要成分是什么?答：1:高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以综合利用。2:生铁主要含铁，除此之外还含有2%-4.3%的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温例题：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少t?解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为xFe2O3------------------2Fe1602×561000t×80％x·96%∵1602×561000t×80％x·96%∴x=2×56×1000t×80％160×96%=583t答：略。练习：1、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?2、冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少t?第2课时二、金属资源保护金属资源的保护资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。思考•1、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么呢？•2、金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？•3、如何保护金属资源？铁生锈的条件：•与氧气（或空气）接触•与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？•与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件铁生锈条件的探究现象分析结论试管Ⅰ试管Ⅱ试管Ⅲ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。（缓慢氧化，放热）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。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O它是一种疏松多孔的物质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。氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较铁锈(Ｆe2Ｏ3)氧化铝(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”与空气（氧气）接触与水接触•自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？刷油漆涂油镀铬①保持钢铁表面的清洁干燥。②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上的烤蓝。⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：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。如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬镀铜一.防止金属腐蚀二.回收利用废旧金属三.合理有效地开采矿物四.寻找金属的代用品