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1、课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护浏阳市集里中学浏阳市集里中学 张艳辉张艳辉第八单元 金属和金属材料自然界以单质形式自然界以单质形式存在的金存在的金自然界以单质形自然界以单质形式存在的银式存在的银一、金属资源概况一、金属资源概况P14赤赤铁铁矿矿 主主要要成成分分是是FeFe2 2OO3 3磁磁铁铁矿矿 主主要要成成分分是是FeFe3 3OO4 4黄黄铁铁矿矿 主主要要成成分分是是FeS2菱铁矿菱铁矿 主要成分是主要成分是FeCO3 铝铝土土矿矿 主主要要成成分分是是 Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O黄铜矿黄铜矿 CuFeS2辉铜矿辉
2、铜矿 Cu2S铜铜矿矿石石 自然界自然界除少数很不活泼的金属如除少数很不活泼的金属如金、金、银银等有等有单质形式单质形式存在外存在外,其余都以其余都以化合化合物形式物形式存在于地壳和海洋中。存在于地壳和海洋中。P14金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝（Al）7.73镁（Mg）2.00铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007钠（Na）2.74银（Ag）0.00001钾（K）2.47金（Au）0.0000005P14铁矿石铁矿石 铁铁矿石矿石如何变成如何变成金属金属？1、原料：、
3、原料：黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一在高温下，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氧化碳把铁从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气3 3、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：化学方程式：二、铁的冶炼二、铁的冶炼（工业上）（工业上）P16铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：CO2+C=2CO高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温C+O2=CO2高温高温CaO+S
4、iO2=CaSiO3高温高温CaCO3=CaO+CO2高温高温提供热量提供热量提供还原剂提供还原剂造渣，除去造渣，除去二氧化硅二氧化硅高炉炼铁ABC一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验室实验室P16AB CA处现象：处现象：红色红色粉末变成粉末变成黑色黑色CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2点燃点燃用酒精灯点燃尾气的用酒精灯点燃尾气的作用是作用是防止防止CO污染空气污染空气B处现象处现象:澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。C处现象处现象:尾气燃尾气燃烧发出烧发出蓝色蓝色火焰火焰Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2高温高温高温高温作用作用:检验是否
5、生成检验是否生成CO2 1、先通、先通CO还是先点燃酒精喷灯？为什么？还是先点燃酒精喷灯？为什么？2、反应结束时是先停止通、反应结束时是先停止通CO还是先熄灭酒还是先熄灭酒精喷灯？精喷灯？为什么？为什么？3、尾气还可以如何处理？、尾气还可以如何处理？据有关资料报导，现在全世界据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易钢铁的最大的弱点就是容易生锈生锈三三.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀
6、 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人金属锈蚀给人类带来了巨大类带来了巨大的损失。的损失。全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中实验：探究铁生锈的条件实验：探究铁生锈的条件 一周后一周后铁钉沾了酸液铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生
7、锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中干燥空气中干燥空气中1 1铁铁生生锈锈是是铁铁与与氧氧气气、水水等等物物质相互作用。（缓慢氧化质相互作用。（缓慢氧化,放热）放热）2.2.在在有有酸酸性性和和盐盐条条件件下下会会加加快快生生锈速率锈速率3 3铁铁锈锈（混混合合物物）的的主主要要成成分分是氧化铁是氧化铁Fe2O3,红棕色红棕色.结论结论:在在空气中锈蚀，实际上是空气中锈蚀，实际
8、上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质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，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。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
9、铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”与与空气（氧气）空气（氧气）接触接触与水与水接触接触怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在在机械表面涂防锈油机械表面涂防锈油在在面盆、杯子、面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的其他起保护作用的其他金属。金属。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和
10、镀铬镀铜镀铜保持钢铁表面的清洁干燥。保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；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。白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、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、用橡胶或塑料在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。包在钢铁表面。形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、铁、锯条上的烤蓝。锯条上的烤蓝。在在钢钢铁铁里里加加入入金金属属或或非非金金属属形形成成耐耐腐腐蚀蚀合合金：如不锈钢（加金：如不锈钢（加
11、Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：防止铁锈蚀的主要措施：一一.防止金属腐蚀防止金属腐蚀 二二.回收利用废旧金属回收利用废旧金属三三.合理有效地开采矿物合理有效地开采矿物 四四.寻找金属的代用品寻找金属的代用品自行车的构件如支架、链条、钢圈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？等，分别采取了什么防锈措施？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又分析铜生锈的条件又是什么？是什么？在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。化碳等作用生成了铜绿。推理依据是推理依据是按
12、铜绿的化学式可知：铜绿含按铜绿的化学式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，四种元素，若无空气中的若无空气中的O2、H2O、CO2 等对铜发生作用则铜绿中等对铜发生作用则铜绿中不可能含不可能含O、C、H等元素。用白醋浸等元素。用白醋浸泡可除去铜锈泡可除去铜锈。三、三、有关生有关生产实际产实际中含中含杂质问题杂质问题的的计计算算 小练笔:100克含克含CaCO3 80%的石灰石中含的石灰石中含CaCO3的的质质量是量是 克克.200200克含克含杂质杂质3%3%的生的生铁铁中含中含铁质铁质量是量是 克克.100 g 80%=克克00 g（%）=克克例：用例：用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤
13、铁矿的赤铁矿石，理论上可以炼出纯铁多少石，理论上可以炼出纯铁多少 t?解：解：设理论上可以炼出的纯铁质量为设理论上可以炼出的纯铁质量为x160 2561000t80 X 160 1000tX80%256 XX=560t答：答：可以炼出纯铁可以炼出纯铁560t。3CO +Fe2O3 2 Fe +3CO2如果炼出含铁为如果炼出含铁为96%的生铁多少的生铁多少t？生铁的质量生铁的质量560t 96%=583t可以炼出生铁炼出生铁583t。变式训练:7 7、用、用500t500t含氧化含氧化铁质铁质量分数量分数为为64%64%的赤的赤铁矿铁矿，可以，可以炼炼出含出含杂质杂质5%5%的生的生铁铁多少吨？多少吨？练习：练习：8、某钢铁厂每天需消耗、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁含氧化铁76的赤铁矿石，该厂理论上可以日产的赤铁矿石，该厂理论上可以日产Fe98的生铁多少的生铁多少t?9、冶炼、冶炼2000t含杂质含杂质3的生铁，需要含的生铁，需要含Fe3O4 90的磁铁矿石多少的磁铁矿石多少t?