課題3 金屬資源的利用和保護第八單元金屬和金屬材料 學習目標知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等礦石，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法；會根據(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進行有關(guān)計算；了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法；知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認識回收利用廢舊金屬和金屬資源保護的重要性 世界跨徑最大的斜拉橋蘇通大橋 蘇通大橋總長8206米，斜拉橋主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的長度580米,列世界第一。 人類生活離不開金屬 金 屬 有 廣 泛 的 用 途 ， 對 于 人 類 社 會起 著 不 可 替 代 的 作 用 !軍事與科技也需要大量的金屬 一.金屬元素在自然界中的存在 金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）有單質(zhì)形式存在；自然界中以單質(zhì)形式存在的金自然界中以單質(zhì)形式存在的銀 圖52 地殼中金屬的百分含量 鋁 7.73% 鐵 4.75% 鈣 3.45% 鈉2.74% 鉀2.47% 鎂2.00% 含有礦物的巖石稱為礦石鐵礦石等都是常見的礦石 其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。 常見幾種金屬礦物的成分磁鐵礦褐鐵礦赤鐵礦Fe 3O4 Fe2O3XH2O Fe2O3 孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦 Cu2O 赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁士礦黃銅礦輝銅礦 我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。 大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。 二.鐵的冶煉 現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，產(chǎn)生氣體使澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵 高爐是個豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。 高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來 補充：煉鋼視頻：工業(yè)上生鐵煉鋼 據(jù)有關(guān)資料報導，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的20%40%鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡三.金屬資源保護1.金屬的腐蝕和防護 鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕 為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。 取3枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入3支試管中進行下面的實驗步驟一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中步驟二、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水塞緊橡皮塞步驟三、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯化鈣） 再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞 在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程鐵銹成分復雜，主要是Fe2O3XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì) 鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。 在切過咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相近的三處進行下列實驗一處：用濕棉球濕潤；一處：用干布檫干一處：用干布檫干后，涂上一層食油；放置一晝夜，觀察菜刀三處表面發(fā)生的變化與空氣（氧氣）接觸與水接觸 怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機械表面涂防銹油在面盆、杯子、 等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護作用的其他金屬。（為什么？）如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻 鍍銅？ 總結(jié)：防止鋼鐵制品生銹的方法： 鋁比鐵更容易跟氧氣和其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成的氧化鋁形成一層致密而結(jié)實的膜覆蓋在鋁的表面，防止鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起來“自我保護” 的作用（1)隔絕空氣或氧氣 (2)隔絕水具體方法:1.“穿外衣”加一層保護膜（如：刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜） 2.“打強心針”在鐵中加入其它金屬改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，（如：制成不銹鋼） 保持鋼鐵表面的清潔干燥。鍍金屬保護層：如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等；白鐵皮鍍鋅，馬口鐵鍍錫， 鋼圈鍍鉻、鎳。涂非金屬保護層：如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒 涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。形成氧化膜保護層：槍套上形成四氧化三鐵、 鋸條上的烤藍。在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金：如不銹鋼（加Cr、Ni）防止鐵銹蝕的主要措施： 一 .防 止 金 屬 的 腐 蝕 二 .回 收 利 用 廢 舊 金 屬三.合理有效開采礦物 四.尋找金屬的代用品 （1）汞與稀鹽酸 （2）鋁與硫酸銅溶液（3）銀與硫酸鋅溶液 （4）鋅與硝酸銀溶液（5）鈉與稀硫酸1、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學方程式。2、回答下列問題： （1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？ （2）切過咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？ （3）被雨水淋濕的自行車，為什么須先用干布擦凈后才 能用帶有油的布擦？ 例：某赤鐵礦含F(xiàn)e2O3 80%，用3000 t這種礦石，可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵多少噸？分析：計算時應(yīng)注意把反應(yīng)物和生成物都換算成純物質(zhì)的量，再代入化學方程式計算解：設(shè)3000 t這種礦石，可煉出生鐵質(zhì)量為x，根據(jù)題設(shè)：純Fe2O3質(zhì)量3000 t80%2400 t純Fe質(zhì)量x（14%）x96%代入化學方程式中： Fe2O33CO2Fe3CO2 160112 2400 tx96% x1750 t答：可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵1750 t 若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為80%，600 t 這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7%的生鐵多少噸？解：設(shè)可煉出含雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7%的生鐵的質(zhì)量為x Fe2O33CO 2Fe 3CO2 160 112 600 t80%x（17%） x365 t答案：可煉出含碳等雜質(zhì)質(zhì)量為7%的生鐵365 t點撥：這類題很容易出錯，錯誤原因主要在于沒有理解哪些是不純物的質(zhì)量，哪些是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦和生鐵都是混合物，而在化學方程式的計算中，所涉及到的都是純凈物的質(zhì)量，只要牢牢把握住這一點，所有含雜質(zhì)的計算都可迎刃而解 練習：1、某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76的赤鐵礦石， 該廠理論上可以日產(chǎn)Fe98的生鐵多少t?2、冶煉2000t含雜質(zhì)3的生鐵，需要含90%Fe2O3的赤鐵礦 石多少t? 4某鋼鐵廠每天需消耗5000 t含F(xiàn)e2O3 76%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵多少噸？指導建議：首先將不純物的量轉(zhuǎn)化成純物質(zhì)量 Fe2O3質(zhì)量5000 t76%3800 t設(shè)生鐵質(zhì)量為x，則純鐵質(zhì)量98%x然后再根據(jù)方程式進行計算 Fe2O3 3CO2=Fe3CO2 160112 3800 t98%x 160 3800 t112 98%xx2714.3 t 冶煉2000 t含雜質(zhì)3%的生鐵，需要含F(xiàn)e3O4 90%的磁鐵礦石多少噸？指導建議：純鐵質(zhì)量2000 t（13%）1940 t設(shè)磁鐵礦石質(zhì)量為x，則Fe3O4質(zhì)量為90%x反應(yīng)原理： 加熱 Fe3O4 4CO = 3Fe4CO2 232 16890%x 1940 t 232 90%x168 1940 t x2976.7 t所以磁鐵礦質(zhì)量為2976.7 t 1、245gKClO3完全分解能制得多少O2？若用電解水的方式制等量的O2 ，則需水幾克？ 2. 某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76的赤鐵礦石，該廠理論上可以日產(chǎn)Fe98的生鐵多少t? 若用含90%Fe3O4的磁鐵礦石來代替，則需含90%Fe3O4的磁鐵礦 石多少t? 例題：用1000 t含氧化鐵80的赤鐵礦石，理論上可以 煉出含鐵96的生鐵多少 t ?解：設(shè)理論上可以煉出含鐵96的生鐵的質(zhì)量為xFe2O3 -2 Fe160 2561000t80 x96% 160 256 1000t80 x96% x= 256 1000t80 16096% = 583 t 答：略。