课题3 金属资源的利用和保护(2012新人教版)

课题3
金属资源的利用和保护
图以单质形式存在的银
把握一个今天，胜似两个明天。
金属活动性顺序表：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
一、金属在自然界中的存在 1、单质：少数化学性质较不活泼 的金属，如金、银等 2、化合物：化学性质较活泼的金 属，如铁、铝、锌、锡、钠和钙等
高温
X= 560t
生铁的质量560t÷ 96%=583t 答：可以炼出纯铁560t。 可以炼出生铁铁583t。
练习：
1、某钢铁厂每天需消耗5000t含 Fe2O376％ 的赤铁矿石，该厂理论上可 以日产含Fe98％的生铁的质量是多少?
2、冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含 Fe3O490%的磁铁矿石的质量是多少?
高温
化学方程式： C+O2
点燃
CaSiO3
设备: 高炉
产品: 生铁
例题：用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石， 理论上可以炼出纯铁多少 ? 如果炼出的是含铁为96%的生铁多少？
解：设理论上可以炼出的纯铁质量为x
3CO + Fe2O3 2 Fe + 3CO2 160 2×56 1000t×80％ X 160 1000t×80% 2×56 X
讨论
1.通过铁制品锈蚀条件的探究，你对 防止铁制品锈蚀有什么建议？
保持铁制品表面的洁净与干燥；
在铁制品表面涂一层保护膜（涂油、 刷漆、烧制搪瓷等）； 在铁制品表面镀耐磨、耐腐蚀的金属 （如铬、镍、锌、锡等）； 将铁制成耐腐蚀的合金如不锈钢； 通过化学反应在铁制品表面生成一层致 密的氧化膜等。
2.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？
废旧金属的回收利用的意义：
1、可以节约金属资源； 2、可以减少对环境的污染。 3、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； 4、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。
课堂评价练习
一、选择题 1.据估计每年因生锈而损失的钢铁约占世界年产量 的1/4，下列防锈措施中不正确的是（ A ） ①涂油 ②刷漆 ③镀金属 ④烤蓝 ⑤经常用雨水冲洗 A. ⑤ B. ②④ C. ①② ③ ④ D. ①④ 2.下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的是 （ CD ） A.避免接触干燥的空气 B.能盛放盐酸 C.不能盛放硫酸铜溶液 D.避免接触潮湿空气
一、铁的冶炼
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使 用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主 要的金属材料。
生熟炼铁炉二
生熟炼铁炉一
图8—18 我国古代炼铁图
图8—19 为纪念1996年中国钢产量 突破1亿吨而发行的邮票
图8—22 上海宝山钢铁公司炼铁高炉
实验室里一氧化碳还原氧化铁
现象： 澄清的石灰水变浑浊。 点燃尾气有蓝色火焰
工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。 常见的矿石有： 铁矿石
磁铁矿 （主要成分是Fe3O4）
赤铁矿 (主要成分为Fe2O3）
菱铁矿
黄铁矿 （主要成分是FeS2）
罕见的铁矿石
七彩针铁矿 这不是一种稀有矿物， 也没有完整的结晶，但它因晕彩而呈现 出七彩颜色十分吸引人。
铜矿石
赤铜矿（主要 成分是 Cu2O）
图8—23 铁钉锈蚀条件的探究
铁生锈条件的探究
现象
试管Ⅰ
生锈
分析
结论
同时存在 的环境中 铁能生锈
铁既与水接触， 水和氧气 又与氧气接触
试管Ⅱ 不生锈 铁只与水接触 试管Ⅲ 不生锈 铁只与氧气接触
铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气 中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。
思考
1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且 要加入植物油？ 防止蒸馏水中溶有氧气，隔绝氧气。 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里 层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 不能，因为铁锈是疏松的。 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生
孔雀石(主要成分 为Cu2(OH)2CO3)
辉铜矿 （主要成分是Cu S）
蓝铜矿 (主要成分是Cu2(CO3)2(OH)2)
黄铜矿 （主要成分是CuFeS2）
罕见的铜矿石
毛赤铜矿 (主要成分是Cu2O )
其它矿石
金红石 （主要成分是TiO2）
铝土矿 （主要成分是 Al2O3）
闪锌矿 （主要成分是ZnS，常含有 Fe、Cd、In、Ga等元素）
3.下列关于金属资源的说法中，你不赞成的 是（ C ） A.地球上除少数不活泼金属如金、银等有单 质形式存在外，其余都是以化合物形式存在 B.防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保 护金属资源和环境
C.地球上的金属资源是取之不尽的
D.合理开采矿物寻找金属代用品都是保护金
属资源的有效途径
4.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀 最慢 的是（ A ） A. 在干燥、致密、不透气的土壤中 B. 在潮湿、疏松、透气的土壤中 C. 在潮湿、致密、不透气的土壤中 D. 在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中 5.下列做法能防止铁制品生锈的是（ C D ） A、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆 D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？
在铁制品表面涂一层保护膜如：涂油、刷 漆、烧涂搪瓷；镀上一层耐磨、耐腐蚀的 金属铬、镍（钢圈）、锌（白铁皮）、锡 （马口铁）等；高温灼烧金属，进行“烤蓝” 处理（锯条）等；
制成耐腐蚀的合金如不锈钢等。
怎么防止钢铁生锈呢？
镀铜
在 在机械表面涂防锈油 车 此外，还可以 船 在钢铁表面镀 的 上一层能起保 表 护作用的其他 面 金属。如：在 喷 在脸盆、茶缸、饭 钢铁表面镀锡、 油 钵等表面烧涂搪瓷 镀锌、和镀铬 漆
7.某同学改进CO还原氧化铁实验装置如下图：
1.若先给氧化铁加热,再通CO，后果是_________ 防止不纯，引起爆炸 ； _________________ 高温 Fe2O3 + 3 CO === 2 Fe + 3CO 2.写出A中反应的方程式：__________________； 2 3.根据B装置现象可以判断反应是否发生，则B中 澄清石灰水 试剂为____________； 收集气体，防止污染空气 4.C装置作用________________________； 5.C装置收集气体利用____________性质。 CO难溶于水
刷油漆
镀铬、镍
图8—24 自行车的防锈措施
涂油
2、金属资源的保护
矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明 的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗 速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如图8— 25所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家 的金属储备量和金属的回收利用等）。
图8—25 据估计一些矿物可供开采的年限
二、金属资源保护 一方面，我们每年要向自然界索取 大量的金属矿物资源，以提取数以亿 吨计的金属。另一方面，据有关资料 报导，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%。这是多么惊人的数字呀！ 防止金属腐蚀已成为科学研究和技术 领域中的重大问题。
1、金属的腐蚀和防护 活动与探究
红色粉末逐渐变成黑色；
图8—20
一氧化碳还原氧化铁
注意：1.先通CO，目的是排尽装置中的空气，防止不纯 引起爆炸。 2.实验结束后，先熄灭酒精灯，继续通CO，目的是防止 还原出的铁重新被氧化。
3.点燃尾气的作用是：防止尾气中的CO排放到空 气中，污染空气。
气囊 Fe2O3 CO
澄清石灰水
磁铁 停 通 CO
6.（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸
②废电池
④易拉罐饮料瓶 ⑥破旧铁锅、铝壶
③废弃橡胶、塑料制品
⑤废弃电线 ⑦变质剩饭菜
⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其 ①②③④⑤⑥⑨ 中可回收利用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收 利用与保护金属资源的相关联的是＿＿＿＿。 ②④⑤⑥
（2）请你联系实际再提出两条节约金 防止金属腐蚀 属资源的建议:＿＿＿＿＿＿＿＿； 寻找金属的代用品 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
锈的原理吗？
隔绝氧气或水
1、金属的腐蚀和防护 （1）铁制品锈蚀条件的探究
在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀 铁锈的主要成分是Fe2O3 · 2O xH
（2）铁制品的防护措施 防止铁生锈的原 理－－就是破坏 铁生锈的条件 ①隔绝空气 ②隔绝水
讨论 1、在实际生活和生产中我们应该采取
防止铁制品生锈的具体方法为： 保持铁制品表面洁净和干燥；
Fe2O3 + 3 CO === 2 Fe + 3CO2
原料： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 流程：
焦炭
过量空气 高温 赤铁矿 高温
高温
CO2
焦炭 高温
CO
Fe
2CO CO2 CO2+C 高温 Fe2O3 + 3 CO === 2 Fe + 3CO2 CaCO3 高温 CaO+ CO2↑ CaO + SiO2
1.我国古代将炉甘石[ZnCO3]. 赤铜[Cu2O]和 木炭混合加强热到8000C左右，得到外观似 金子的药金，已知其中发生一个分解反应， 两个置换反应，写出其中化学方程式。 高温 [ 分解反应 ] ZnCO3 = ZnO+CO2 高温 C+ 2 ZnO= 2 Zn + CO2 [ 置换反应 ] 高温 C+ 2Cu2O = 4 Cu+CO2 不是 Zn Cu [1]药金成分是______合金，是黄金吗？___ 根本就没有金 原因是___________ 用_________________ 加稀硫酸或稀盐酸看 是否有气泡 化学方法证明药金不是黄金