金属资源利用及保护

金属资源的利用和保护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.金属资源概况

地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在；自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝士矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3其余大多数金属是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。把含有某种金属的矿物叫矿石。孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）金属元素在地壳中的含量元素名称质量分数/%铝铁钙钠钾镁锌铜银金7.734.753.452.742.472.000.0080.0070.000010.0000005赤铁矿(Fe2O3) 磁铁矿(Fe3O4) 菱铁矿(FeCO3)铝土矿(Al2O3) 黄铜矿(CuFeS2)辉铜矿(Cu2S)

答：工业上人类每年要从矿石中提炼数以亿吨计的金属，其中提取量最大的是铁。春秋战国时期，我国就开始炼铁了。二、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。二.铁的冶炼为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉

钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产量只有15．8万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量首次突破1亿吨，居世界前茅。1、实验室：一氧化碳还原氧化铁（1）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1、实验室：一氧化碳还原氧化铁（2）相关的化学方程式：Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2

===CaCO3↓+H2O2CO+O2===2CO2高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气点燃一氧化碳还原氧化铁（1）实验步骤：①实验开始时，先通

，排出玻璃管内的空气，然后

②实验结束时，要先

，继续

直到

一氧化碳点燃酒精喷灯加热停止加热通一氧化碳玻璃管冷却为止一、铁的冶炼二.铁的冶炼铁矿石.焦炭.石灰石.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温（1）主要设备：高炉（3）原理：在

条件下，利用

与

反应生成的一氧化碳把铁从

中还原出来。高温焦炭氧气铁矿石（4）主要反应的化学方程式①生成一氧化碳C+O2==CO2点燃CO2+C===2CO高温②一氧化碳还原氧化铁（2）原料:铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：C+O2===CO2点燃CO2+C===2CO高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温【拓展训练】钢铁厂高炉炼铁的主要原料是赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等，主要反应过程如下图所示：（1）在上图方框中写出有关反应的化学式。（2）写出②、③两步反应的化学方程式。第②步反应：

第③步反应：

焦炭过量空气、高温焦炭、高温赤铁矿、高温铁① ② ③CO2COCO2+C2CO高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温一、含杂质物质的化学方程式的计算（2）不纯物质、纯净物和纯度之间的关系：①纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度②不纯物质的质量=

化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系，因此当反应物或生成物含杂质时，应首先换算成纯净物质的质量，再进行计算。纯物质的质量÷纯度③纯度=纯物质的质量不纯物质的质量×100%。（1）

X=含铁96%的生铁的质量：答：高温1000t×80%=800tFe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2160112800tX160800t112X=560t112×800t160560t÷96%=583t理论上可炼出含铁96%的生铁583t。例1:用1000t含Fe2O380％的赤铁矿石,理论上可以炼出含Fe96％的生铁多少t?（Fe:56,O:16)＝1、解：1000t赤铁矿石中氧化铁的质量为：设：800t氧化铁可炼出铁的质量为X。2、若赤铁矿石中氧化铁的质量分数为80%，600吨这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？解：设可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁质量为X。Fe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2高温160112600t×80%X(1-7%)·160112480tX93%·X=480t×112=160×93%=361.29t答：可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁质量为361.29t。（Fe:56,O:16)【计算】①氧化铁（Fe2O3）的相对分子质量是多少？(Fe=56；O=16；C=12)解：Fe2O3的相对分子质量=56×2+16×3=160②5000t含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是多少吨？解：Fe2O3质量=5000t×84%=4200t③5000t含氧化铁84%的赤铁矿，可炼得铁是多少吨？解：设可炼得铁的质量为XFe2O3+3CO＝＝＝2Fe+3CO2高温160 1124200t X160 1124200tXX==4200t×112160=2940t答：可炼得铁的质量为2940t。【拓展训练】2、要炼出含杂质4%的生铁160吨，需要含Fe3O480%的磁铁矿多少吨？解：160t生铁中含铁的质量为：160t×96%=153.6t设：四氧化三铁的质量为X。Fe3O4+4CO＝＝＝3Fe+4CO2高温232 168X 153.6t232168X 153.6t=X=153.6t×232168=212.1t需要含Fe3O4为80%的磁铁矿为：212.1t÷80%=265.1t答：需要含Fe3O480%的磁铁矿265.1吨。解：设锌的质量为X答：样品中锌的质量分数为Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑652X0.1g3.25g×100%＝65.0%样品中锌的质量分数为：65.0%。例2:实验室用5g不纯的Zn与足量的稀HCl反应得到0.1gH2,则样品中Zn的质量分数是多少?(Zn:65,H:1,Cl:35.5)652=X0.1gX=65×0.1g2=3.25g=5g第八单元

金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护第二课时P18~21资料一：人类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。金属矿物的储量有限，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下图所示（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）。二.金属的腐蚀和防护

人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的铁约占世界年产量的四分之一！！如何防锈？二、金属资源保护1、金属的腐蚀和防护铁制品锈蚀条件的探究金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废旧金属的回收利用研究性学习:铁的生锈过程

请思考： 哪种条件下,铁最易生锈?为什么?棉花和干燥剂ABC1、现象：试管A中的铁钉

；试管B、C内的铁钉

。2、原因分析：试管A中的铁钉

；试管B中的铁钉只与

，没有与

；试管C中的铁钉只与

，没有与

。生锈没有生锈既与水接触，又与空气接触。水接触空气接触。空气接触水接触

1、铁生锈的实质：铁与空气中的

和

等发生化学反应的过程。2、铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁

。(1)要有能够发生反应的物质(2)反应物要能相互接触(3)生成物不会对反应起障碍作用研究性学习:铁的生锈过程铁制品锈蚀的条件:氧气水蒸气Fe2O3·XH2O想一想1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？

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？

3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O1，铁制品锈蚀原理小结铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应的过程2，铁生锈条件铁与氧气、水同时接触生成物不会对反应阻碍作用铁锈的特点：蔬松多孔

3，铁制品的防护措施防止铁生锈的原理：改变金属内部结构就是破坏铁生锈的条件①隔绝空气②隔绝水防止铁生锈方法只要采取任何一种方法都可以防止铁生锈改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的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2，防止铁生锈的措施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？答：自行车的构件防锈方法如下：支架：涂上油漆链条：加入润滑油隔绝空气

钢圈：是用不锈钢做的归纳小结：同学们，现在你能告诉我，是什么原因使我变成这个样子了？我今后应如何保护自己？我生病了，我现在浑身起色斑，身上有小孔，我这是怎么了？答：应该将我洗干净，保持干燥，再涂上油，或刷上油漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬。金属防锈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？废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？二、金属资源保护2、金属资源保护（1）防止金属腐蚀（2）回收和利用废旧金属

据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金得到了回收利用。

废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。你知道吗？（3）合理开采矿物（4）寻找金属的代用品（5）物尽其用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小结铁生锈的主要条件是与空气和水（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

物尽其用知识实践反馈练习铁可以拉制成铁丝，是因为它具有______性；铁锅可以用来炒菜，是因为铁是_____的导体。要完成FeFeSO4的转化，可以让铁和________或_______

发生置换反应。盛入在油罐车内的石油产品振荡时可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地的铁链，是利用了铁具有_____

的性质。钢铁生锈，实际上是铁、_________等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防止铁制品生锈，最常用的方法是____________

。延展传热硫酸硫酸铜导电氧气、水蒸气破坏铁制品锈蚀的条件知识实践反馈练习

在下列条件下，铁最容易生锈的是A.有氧气存在B.有水存在C.在潮湿空气中D.表面有油污下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的是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.要充分接触潮湿空气()()CC7、右图是用一氧化碳还原氧化铁的实验：（1）该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是

；（2）A中发生的化学方程式是：

（3）B中反应的现象是：

ABCFe2O3+3CO===2Fe+3CO2（4）C处点燃的目的是

；（5）反应停止后，同学们对冷却后硬质玻璃管内的固体物质的组成产生了兴趣，大家纷纷提出自已的猜想，请将你的猜想写出：①猜想一：

；②猜想二：

。排尽硬质玻璃管中的空气防止发生爆炸高温

澄清石灰水变浑浊将尾气中的CO燃烧掉，防止一氧化碳污染空气固体物质中只是由铁组成固体物质为铁和氧化铁组成的混合物练习巩固请说出铁有哪些主要的物理性质；

2、请写出铁与氧气、盐酸、硫酸及硫酸铜溶液反应的化学方程式，并注明反应类型；答：①铁的熔沸点高②纯铁是银白色且有金属光泽的固体。③硬度较软密度较大；④有良好的延展性和导电、导热性。①3Fe+2O2===Fe3O4点燃（化合反应）②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(置换反应）③Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（置换反应）④Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（置换反应）金属的防护(1)隔绝开空气或氧气(2)隔绝水思考讨论回答：采用哪些措施可防止铁的锈蚀？例如自行车钢圈、链条齿轮、大杠的防锈方法及医用器械等的防锈方法。具体方法:1.“穿外衣”——加一层保护膜（如：刷油漆、涂油、电镀、致密的氧化膜）2.“打强心针”——在铁中加入其它金属改变其内部结构，（如：制成不锈钢）再见反馈练习1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A.在潮湿、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮湿、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是()CBA.水面上的船头部分B.水面附近的船体部分C.水面下的船底部分D.各部分都一样速度生锈3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（）①在铁制品表面镀锌②在铁制品表面涂油脂③保留铁件表面的铁锈作保护层④在铁器表面刷油漆⑤自行车脏了用清水冲洗⑥用废酸液冲洗铁制污水管道⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B我会做3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是()A回收利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀D回收利用电池中的石墨电极

C

⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。⑶用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是___________________________________。C南方比北方天气潮湿，铁更易生锈ABC铁在干燥空气中铁在有水而无空气（氧气）时铁在有空气和水时用植物油液封用橡皮塞塞紧管口我会做

4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸②废电池③废弃橡胶、塑料制品④易拉罐饮料瓶⑤废弃电线⑥破旧铁锅、铝壶⑦变质剩饭菜⑧瓜皮果壳⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利

用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收利用与保护金

属资源的相关联的是＿＿＿＿＿＿。（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

①②③④⑤⑥⑨②④⑤⑥防止金属腐蚀寻找金属的代用品我会做1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中（）（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中2、下列做法能防止铁制品生锈的是（）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(3)、(4)C、D

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