課題3

金屬資源的利用和保護(hù)（一）金屬材料建筑橋梁器械車輛、飛機(jī)、艦艇生活用具其它

用途自然金(主要成分為Au)單質(zhì)形式存在的金屬自然界以單質(zhì)形式存在的銀

化學(xué)性質(zhì)

不活潑沙里淘金化合物形式存在的金屬褐鐵礦（Fe2O3·nH2O)

磁鐵礦的主要成分為Fe3O4

黃鐵礦的主要成分是FeS2

赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)

菱鐵礦主要成分是FeCO3

鐵礦石中含鐵元素，可以提煉出鐵鐵礦石是混合物金紅石（TiO2）孔雀石(主要成分為Cu2(OH)2CO3)藍(lán)銅礦(主要成分為Cu2(CO3)2(OH)2)閃鋅礦的主要成分是ZnS，常含有Fe、Cd、In、Ga等元素黃銅礦的主要成分是CuFeS2

銅礦，煉銅中國湖南辰州（今沅陵）盛產(chǎn)此礦物，故稱辰砂，古時又稱丹砂或朱砂。1980年在貴州巖屋坪礦山發(fā)現(xiàn)一塊“辰砂王”，晶體長65.4毫米，寬35毫米，高37毫米，凈重237克，質(zhì)純無暇，是辰砂晶體中的罕見珍品。

辰砂化學(xué)成分是HgS，晶體屬三方晶系的硫化物礦物。礦物和條痕都呈朱紅色。辰砂晶體主要是菱面體和厚板形，少數(shù)為短柱形，貫穿雙晶常見。常見的是粒狀，塊狀以及被膜狀集合體。三組完全解理。肉眼識別辰砂的主要依據(jù)是：紅色及紅色條痕，比重大，達(dá)8.0，摩氏硬度低，為2-2.5，金剛光澤。辰砂是典型的低溫?zé)嵋旱V物。

辰砂幾乎是提煉汞的唯一礦物原料。辰砂的單晶體可以做激光調(diào)制晶體，是當(dāng)前激光技術(shù)的關(guān)鍵材料。辰砂還是中藥材之一。世界著名的辰砂產(chǎn)地是西班牙的阿爾瑪?shù)?、意大利的伊德里亞、俄羅斯的尼基托夫卡、美國的新阿爾瑪?shù)?。中國產(chǎn)地有新疆阿爾泰、湖南晃縣和貴州銅仁等。

綠柱石的化學(xué)組成為Be3Al2[Si6O18]，晶體屬六方晶係的環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。晶體常呈六方柱，柱面上有縱紋，集合體有時呈晶簇或針狀，有時可形成偉晶，長可達(dá)5米，重達(dá)18噸。多為淺綠色，成分中富含銫時，呈粉紅色，稱為玫瑰綠柱石；含鉻時，呈鮮艷的翠綠色，稱為祖母；含二價鐵時，呈淡藍(lán)色，稱為海藍(lán)寶石；含三價鐵時，呈黃色，稱為黃綠寶石。玻璃光澤，解理不完全。摩氏硬度7.5-8，比重2.6-2.9。

綠柱石主要產(chǎn)於花崗偉晶巖中，雲(yún)英巖及高溫?zé)嵋好}中也有產(chǎn)出。綠柱石是煉鈹?shù)闹饕V物原料，色澤美麗者是珍貴的寶石，如祖母綠、海藍(lán)寶石。

我國礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有168種，礦物種類比較齊全，其中已探明儲量的有152種，己開發(fā)利用的有132種，在世界45種主要礦產(chǎn)儲藏量價值比較中，我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)的14.6％，居世界第3位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位?！霸诖渚G色的孔雀石等銅礦石上燃燒炭火，會有紅色的銅生成”，反應(yīng)方程式是：Cu2(OH)2CO3

加熱

2CuO+CO2↑+H2O；

。利用氫氣或一氧化碳也可以從氧化銅中置換出銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是：

、

。

“曾青得鐵化作銅”，即濕法煉銅，化學(xué)方程式

：

。寫出CO、C、H2還原氧化銅的化學(xué)方程式

CO+CuO==Cu+CO2△C+2CuO==2Cu+CO2高溫H2+CuO==Cu+H2O△我國古代就已經(jīng)通過“濕法煉銅”的方法來制取銅，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為

。Fe+CuSO4===Cu+FeSO41886年美國的霍爾和法國的赫魯特，各自獨立的發(fā)明了熔鹽電解熔鋁法，他們用冰晶石作熔劑，將氧化鋁熔融，然后電解，得到金屬鋁。電解氧化鋁的化學(xué)方程式為：

。2Al2O3====4Al+3O2通電生活和生產(chǎn)中使用最多的金屬是什么？

人類每年要向地殼和海洋索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸的金屬。其中，提取量最大的是鐵。有關(guān)鐵的知識介紹1、鐵元素在自然界中的存在2、人體中的鐵元素成年人體中含鐵元素約3-5克,70%存在于血紅蛋白中;人體缺鐵會造成缺鐵性貧血.動物的肝臟、莧菜、芹菜、番茄中含有較多的鐵元素；日常生活中提倡使用鐵制廚具。顏色：硬度：延展性：電熱導(dǎo)性：密度：熔沸點：銀白色，金屬光澤質(zhì)軟良好良好7.86克/厘米31535℃、2750℃鐵的性質(zhì)一、鐵（純鐵）的物理性質(zhì)鐵的物理性質(zhì)鐵能被磁體吸引，并能被磁化1、鐵跟氧氣的反應(yīng)現(xiàn)象：火星四射、生成黑色固體、放出大量的熱（1）在純氧中：條件：點燃化學(xué)方程式：3Fe+2O2====Fe3O4二、鐵（純鐵）的化學(xué)性質(zhì)點燃(2)在空氣中鐵能不能被點燃？鐵能不能和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？生銹現(xiàn)象劇烈氧化緩慢氧化2、鐵跟酸的反應(yīng)稀鹽酸少量鐵粉淡綠色FeCl2溶液鐵與鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)Fe+2HCl==FeCl2+H2↑Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑現(xiàn)象：（1）鐵絲表面產(chǎn)生氣泡

（2）溶液由無色變?yōu)闇\綠色使用鐵制品時，應(yīng)盡量避免跟酸接觸Fe+CuSO4===FeSO4+Cu3、鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)我國古代人民智慧的體現(xiàn)之一：

曾青得鐵則化為銅---濕法煉銅3、鐵跟金屬化合物（如硫酸銅）溶液的反應(yīng)CuSO4+Fe===Cu+FeSO4現(xiàn)象（1）鐵絲表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)

（2）溶液由藍(lán)色變成淺綠色濕法煉銅曾青得鐵則化為銅

人類使用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年以前，不過那時的鐵是從太空掉下的隕鐵（其中含鐵90％以上）。我國在商代就開始用鐵，在河北、北京、河南的某些地區(qū)出土過用隕鐵打制的鐵刃銅鉞。我國最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國已掌握了冶鐵技術(shù)我國古代煉鐵圖我國現(xiàn)代煉鐵為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票

問題：你知道工業(yè)煉鐵的主要原料、反應(yīng)原理嗎？原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣設(shè)備：高爐磁鐵礦的主要成分為Fe3O4

菱鐵礦主要成分是FeCO3

黃鐵礦的主要成分是FeS2

常見的鐵礦石赤鐵礦(主要成分為Fe2O3）

鐵元素一、煉鐵1、原料：鐵礦石焦炭石灰石赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4菱鐵礦FeCO3黃鐵礦FeS2提供熱量、產(chǎn)生還原劑想一想：上述原料中選哪些比較好呢？把礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣哪種更好?2、反應(yīng)原理高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

產(chǎn)生還原劑的反應(yīng)還原氧化鐵的反應(yīng)C+O2==CO2C+CO2==2CO高溫高溫3、實驗裝置一氧化碳氧化鐵石灰水123練習(xí)：1、實驗室里用一氧化碳還原氧化鐵得到鐵，實驗過程中，先通一會一氧化碳的目的是

。

2、煉鐵廠以焦炭、赤鐵礦、空氣等為主要原料煉鐵，反應(yīng)過程如下：趕走玻璃管內(nèi)的空氣，防止爆炸？？有關(guān)雜質(zhì)問題的計算例1、1000t含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含（Fe2O3)氧化鐵的質(zhì)量是多少？其中含鐵多少？氧化鐵的質(zhì)量：

1000t×（1-20%）=800t所含物質(zhì)的質(zhì)量=

不純物質(zhì)的總質(zhì)量×所含物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鐵的質(zhì)量=氧化鐵的質(zhì)量×鐵在氧化鐵中質(zhì)量分?jǐn)?shù)

=800t×=560t56×256×2+16×3例2、某煉鐵廠煉出的生鐵中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，含鐵560t，那么煉的生鐵的質(zhì)量是多少噸？生鐵的質(zhì)量：560t÷96%=583.3t不純物質(zhì)的質(zhì)量=

純物質(zhì)的質(zhì)量÷物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例3：用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？赤鐵礦石—

氧化鐵—

鐵—

生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：氧化鐵氧化鐵中的鐵元素，即煉出的純鐵練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？生鐵—鐵—氧化鐵—赤鐵礦石3200t×（1-2%）÷70%÷80%=5600t赤鐵礦石:純鐵氧化鐵的質(zhì)量學(xué)完本節(jié)課，我們應(yīng)知道：1、煉鐵的原料是：鐵礦石、焦炭、石灰石2、煉鐵的原理是：CO作為還原劑，在高溫下把鐵礦石還原成鐵3CO+Fe2O3

===2Fe+3CO2高溫3、如果用化學(xué)方程式計算，應(yīng)用純凈物的質(zhì)量代入計算4、鐵的質(zhì)量=鐵礦石的質(zhì)量×純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×純凈物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5、鐵礦石質(zhì)量=鐵的質(zhì)量÷純凈物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)÷純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

小結(jié)

一定要記住，在化學(xué)方程式的計算中，只能把純凈物的質(zhì)量代入計算。

純凈物的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量×該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

練習(xí)1、用1000噸含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？練習(xí)2：

要煉出含雜質(zhì)3％的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵90％的磁鐵礦石多少噸？反饋練習(xí)：1、根據(jù)下圖回答下面的問題：(氣體X是CO、CO2、H2的一種或幾種)（1）如果A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中紅色粉末變黑色，則X氣體一定含有

，可能含有

.（2）如果C中澄清石灰水變渾濁，A中不變，B中紅色粉末變黑色，則X氣體中一定含有

，可能含有

.CO2,COCOH2H2

2、現(xiàn)有含雜質(zhì)的氧化鐵樣品10克（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），為測定該樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)用右圖所示的裝置進(jìn)行實驗，得到如下兩組數(shù)據(jù)：反應(yīng)前氧化鐵完全反應(yīng)后甲組洗氣瓶和石灰水的質(zhì)量為190g洗氣瓶和石灰水的質(zhì)量為196g乙組玻璃管和氧化鐵樣品的質(zhì)量為57．9g玻璃管和剩余固體的質(zhì)量為55．2g你認(rèn)為應(yīng)選擇___組的數(shù)據(jù)來計算樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其結(jié)果為________。乙90%

3、某興趣小組用下列裝置做煉鐵原理的實驗。與鐵礦石（Fe2O3）反應(yīng)的CO必需純凈干燥，同時還需測定鐵礦石的純度（假設(shè)每一步反應(yīng)都完全進(jìn)行）（1)如果按氣體從左向右流向時,上述儀器組裝連接的順序應(yīng)是

接

，

接

，

接

，

接

。（2）裝置乙的作用是

，裝置丙的作用是

。AEDFGHIB驗證并吸收反應(yīng)生成的CO2除去反應(yīng)物中的CO2

（3）實驗前鐵礦石的質(zhì)量為10克，實驗后測得乙、丙質(zhì)量分別增加6.6克和0.5克，則鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（4）若無丙裝置，則測得Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

（偏大、偏小、無影響）。

80%偏大（5）這個實驗還存在的不足之處是

。沒有進(jìn)行尾氣處理，會污染空氣使人中毒

4、乙醇是以高粱、玉米、薯類等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制得的，屬于可再生能源。在汽油中加入適量的乙醇，可節(jié)省石油資源，減少汽車尾氣的污染。乙醇完全燃燒時生成CO2和H2O。如果氧氣不充足，乙醇燃燒可能還有CO生成。現(xiàn)用如下圖所示裝置進(jìn)行實驗，確證乙醇燃燒產(chǎn)物中有CO、CO2和H2O。請回答下列問題：能證明產(chǎn)物中有H2O的現(xiàn)象是____________________________________；能確證產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_________________________、___________________________。實驗時，可觀察到裝置B中石灰水變渾濁，D中石灰水無變化。B裝置的作用______________________，C裝置的作用是_________________________，

D裝置的作用是_________________________。此裝置存在的不足之處是

。應(yīng)用所學(xué)的知識解決問題下面三組實驗會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？說明什么問題？可以證明鐵生銹的條件嗎？ABC1．黃金是一種貴重的金屬。在人類漫長的歷史上，黃金是許多人夢寐以求的，并有“沙里淘金”、“真金不怕火煉”之說。這說明黃金在自然界中主要以

形式存在，也說明黃金的化學(xué)性質(zhì)在自然條件下非常

。2．全世界每年因生銹損失的鋼鐵，約占世界年產(chǎn)量的四分之一。鐵與氧氣、水等反應(yīng)生成鐵銹，鐵銹的主要成分是_________；請你談?wù)勆钪杏^察到的保護(hù)鋼鐵制品的兩條有效措施：______________________________；______________________________。Fe2O3

在表面刷漆或噴漆；在表面涂上機(jī)油；在表面鍍上一層其他金屬；使其表面氧化生成致密的氧化膜

3．下列有關(guān)金屬的說法中，正確的是（）A．生鐵、不銹鋼都是純鐵B．銅在潮濕的空氣中也不會生銹C．鋼鐵制品表面涂油是為了更加美觀

D．鋁合金硬度大、密度小，用于飛機(jī)制造4．“垃圾是放錯了位置的資源”，應(yīng)該分類回收。生活中廢棄的鐵鍋，鋁制易拉罐、銅導(dǎo)線，可歸為同一類回收，它們屬于()A．金屬或合金B(yǎng)．氧化物C．礦石D．有機(jī)物

DA5．現(xiàn)有①汽車外殼、②機(jī)器上的齒輪、③門把手、④鋸條等幾種常見的鐵制品。下列各種防銹方法，各適用于哪種器件?在表面刷漆或噴漆_________(填序號，下同)；在表面涂上機(jī)油_________；在表面鍍上一層其他金屬_________；使其表面氧化生成致密的氧化膜_________。6．如圖所示，電線桿的鐵絲拉線上M、N、P三處，最容易生銹的地方是()。A．M處B．N處

C．P處D．不能判斷B①②③④7．下列說法中錯誤的是()。A．地殼中的鐵都是以化合物形式存在B．鋸條上的烤藍(lán)是一層致密的氧化膜C．生鐵和鋼都不能完全溶解在鹽酸中D．鐵制品生銹產(chǎn)生的鐵銹可以起保護(hù)作用，因而不要及時清除。8．煉鐵選用的鐵礦石不僅要求含鐵量高，而且要“有害元素”少。今有鐵礦石：黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)、赤鐵礦(Fe2O3)、褐鐵礦(2Fe2O3·3H2O)、磁鐵礦(Fe3O4)，你認(rèn)為不適宜煉鐵的礦石應(yīng)是()。A．黃鐵礦B．菱鐵礦C．赤鐵礦D．磁鐵礦DA9．安徽省銅陵市是中國著名的“銅都”，銅礦蘊(yùn)藏豐富，煉銅歷史悠久。（1）該地產(chǎn)的一種礦石叫輝銅礦，主要成分為硫化亞銅（Cu2S），其中銅的化合價是

，銅元素與硫元素的質(zhì)量比是

。（2）當(dāng)?shù)剡€產(chǎn)一種礦石叫孔雀石，成分為Cu2(OH)2CO3，加熱時生成三種氧化物。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，反應(yīng)類型是

。反應(yīng)中生成的黑色氧化物在一定的條件下能被還原，生成紅色固體，在該反應(yīng)中可加入的還原劑有

、

等。+14：1分解反應(yīng)CCO10．鋼鐵的生產(chǎn)與使用是人類文明和社會進(jìn)步的一個重要標(biāo)志。我們每年向自然界索取大量的金屬礦物資源。隨著金屬材料使用量的增大和礦物資源的緊缺，人們對資源保護(hù)的意識日趨增強(qiáng)。保護(hù)金屬資源的有效途徑為(請寫出兩條)：①_____________________________________________________________；②_______________________________________________________________。．防止金屬銹蝕；金屬的回收利用；有計劃、合理地開采礦物；尋找金屬的代用品。。11．如右圖所示關(guān)于鐵的性質(zhì)的實驗中，將一枚潔凈的鐵釘放在試管內(nèi)的濕棉花上，并用裝有U形導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管，U形管內(nèi)裝有紅墨水，約一周后，能觀察到鐵絲表面有_________(寫名稱)生成，U形管_________(填“A”