金属资源的利用和保护讲义

金属资源的利用和保护一 金属在自然界的存在方式少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在，如金、银等，其余大多数金属以化合物形式存在，常见矿石：1．铁矿石：赤铁矿(主要成分为Fe 2O 3)、黄铁矿(主要成分是FeS 2)、菱铁矿(主要成分是FeCO 3)2．铝土矿(主要成分为Al 2O 3)3．黄铜矿(主要成分是CuFeS 2)、辉铜矿(主要成分为Cu 2S)二 铁的冶炼1．实验室炼铁的原理炼铁的原理是利用一氧化碳还原氧化铁【实验步骤】①连接实验装置②检查装置气密性③加入铁粉（黑色）和澄清石灰水④固定到铁架台⑤通入CO （排出装置内的空气，以免加热时CO 与空气混合不纯可能发生爆炸） ⑥点燃酒精灯（尾气处理：点燃有毒的CO 使其变为无毒CO 2，以免污染大气） ⑦点燃酒精喷灯⑧熄灭酒精喷灯⑨待玻璃管冷却到室温后停止通入CO （防止被还原的铁在较高温下又被空气中氧气氧化） ⑩熄灭酒精灯【实验现象】红色的氧化铁粉末变成黑色；澄清石灰水变浑浊【实验结论】Fe 2O 3被CO 还原成铁，同时生成CO 23CO + Fe 2O 3 2Fe + 3CO 2 实验中涉及的另外两个化学反应为：2．工业炼铁把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程、工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，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里还原出来，其主要反应原理如下：C + O 2 CO 2 CO 2 + C 2CO 3CO + Fe 2O 3 2Fe + 3CO 2 说明：①工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气②石灰石的作用是除去矿石中的二氧化硅，使其转化成炉渣而除去，反应原理如下：CaCO 3CaO + CO 2↑ CaO + SiO 2 CaSiO 3 CO 2 + Ca(OH)2 === CaCO 3↓+ H 2O 2CO + O 2 2CO 2 【同步训练】1．某化合物可发生如下反应：M + 3H 2 2Fe + 3H 2O ，则该化合物的化学式为（ ）A ．FeOB ．FeCO 3C ．Fe 2O 3D ．Fe 3O 42．下列各说法正确的是（ ）A ．在铁板表面镀上一层锌成为白铁，白铁是铁锌合金高温 点燃高温 高温高温点燃高温B．铁是地壳中含量最多的金属元素C．炼铁高炉炼出来的是生铁不是钢D．从高炉排出来的废气，可以直接放空气3．在一定条件下，能使氧化铁还原为铁的一组物质是（）A H2、CO、CB N2、CO、CC CO2、CO、H2D O2、CO、C4．如图所示为炼铁实验装置，按下列要求进行回答：(1)写出有标号的仪器名称：①___________ ②___________(2)在给氧化铁加热时，要先通入一氧化碳气体后加热，其目的是A装置中观察到的现象是：__________________________ B装置中观察到的现象是：________________________说明反应后有生成。

装置C处气体燃烧时产生__________色火焰。

B：_____ ___ ____________C：_________________________（4）有位同学设计了下列实验（装置及所用药品如图所示），仔细观察后回答下列问题本实验设计中，在B处所采取措施的目的是，其优点是。

5.写出下列各变化的化学方程式：①②③④二、有关杂质的计算根据化学方程式进行计算时，要使用纯净物，因为化学方程式所表达的是纯净物发生化学变化时的相互关系，各化学方程式所规定的多是纯净物之间的数量关系方法：（1）若题目给出的质量为不纯物质的质量，应先由混合物求出参加反应的纯净物的实际质量，运算公式为：纯物质的质量＝不纯物质的质量×物质的质量分数纯物质的质量＝不纯物质的质量×（1－物质的质量分数）（2）利用化学方程式求出纯净物的质量（3）根据所给质量分数，折合成含有该物质的不纯物的质量，运算公式为：不纯物质的质量＝纯物质的质量÷物质的质量分数【同步训练】1．含碳酸钙75%的石灰石100吨，高温煅烧后，可得氧化钙多少吨？2．某钢铁厂每天需要消耗8000t 含Fe2O3 75%的赤铁矿，请问该厂理论上每天可生产含铁96%的生铁多少吨？（相对原子质量：Fe=56 O=16 C=12）三、金属的腐蚀和防护1．铁制品锈蚀的条件实验目的探究铁钉生锈的条件实验步骤如图所示，试管①内铁钉在水面部分与O2和H2O充分接触；试管②内铁钉与H2O接触，但不与O2接触；试管③内铁钉在干燥的空气中，只与O2接触，每天观察铁钉锈蚀的情况，连续观察一周，认真做好记录实验解析和结论试管①中铁钉在水面部分生锈；试管②、③中铁钉没哟生锈。

铁制品锈蚀的条件是与氧气、水分接触铁制品生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生的一系列复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，铁锈很疏松，不能阻止内层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，因此铁制品可以全部被锈蚀2．防止铁制品生锈的措施铁制品生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触，若隔绝空气和水，就能在一定程度上防止铁制品生锈，具体的方法有：（1）保持铁制品表面的清洁、干燥（2）表面涂保护膜：如涂油、刷漆、镀上耐磨、耐腐蚀的金属层（3）制成耐腐蚀的合金如不锈钢等注意：铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。

因而铁锈应及时除去。

而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能3．金属资源的保护和利用保护金属资源的途径（1）防止金属腐蚀。

防止金属腐蚀可采用将金属与空气和水隔绝，在金属表面涂油、刷漆、镀上耐磨、耐腐蚀的金属层，制成耐腐蚀的合金等措施（2）回收利用废旧金属。

废旧金属的回收利用不仅可以节约金属资源，还可以节约冶炼金属消耗的能源，并且减少对环境的污染（3）合理开采矿物。

有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益地乱采矿（4）寻找金属的代用品。

如用塑料代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等4．金属资源的保护和利用的意义：节约金属资源，减少环境污染【同步训练】1．如图：在一烧杯中放有一根铁钉，使其一半在液面以上，一半在液面以下，然后置于空气中，则铁钉最容易生锈的部位是（）A．a点B．b点C．c点D．无法判断3．铁锈的主要成分是（）A．氧化铁B．四氧化三铁C．硫酸亚铁D．氧化亚铁4．通常铝制品很耐腐蚀的原因是（）A．铝的化学性质很不活泼B．铝的化学性质很活泼C．铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜D．铝的密度较小5将下面五种选项的序号分别填在横线上，每项只能用一次A.缓慢氧化B.疏松多孔C.受空气和水的共同作用D.使铁器与空气隔绝E.没有水分存在铁不易生锈①钢铁锈蚀条件________ ②钢铁锈蚀的过程属于________ ③铁锈状态________④使铁保持干燥________ ⑤铁器表面喷漆________【综合训练】1．下列有关金属的说法正确的是（）A．铜的导电性是金属中最好的，故用于制作电线B．铜、黄铜、锡、焊锡都属于纯净物中的单质C．铝比铁金属活动性强，但铝制品比铁制品耐腐蚀D．镀锌的“白铁皮”不易生锈，说明锌没有铁活泼2、“目前世界上有近20亿的人患有缺铁性贫血”。

这里的“铁”是指（）A.铁元素B.铁单质C.氧化铁D.铁合金3、某些食品包装袋内常有一小包物质，用来吸收氧气和水分，以防止食品腐败，常称“双吸剂”。

下列物质必是“双吸剂”的是（）A 炭粉B 铁粉C 氯化钙D 生石灰4、下列说法正确的是（）A 生铁会完全溶解在盐酸里B 铁矿石用于炼铁是因为铁矿石中含有大量单质铁C 铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁D 盛水的铁桶最易生锈的部位是水面附近5．下列叙述中，结论和理由都正确，且理由是该结沦的合理解释的是（）A．在干燥的空气中铁容易生锈，因为铁是一种化学性质活泼的金属B．硫酸铜溶液不能用铁制容器盛放．因为铁能跟硫酸铜溶液反应C．炼铁时必须加入石灰石，因为石灰石分解产物具有还原性D．铝在潮湿的空气中不易被腐蚀，铜在潮湿的空气中易生成铜绿而被腐蚀，是因为铜的化学性质比铝活泼5．在铁的某种氧化物中，铁元素和氧元素的质量之比为7︰3，则该氧化物中铁原子和氧原子的个数之比为（）A．1︰1 B．2︰3 C．3︰2 D．3︰46、根据如图所示关系回答问题（1）写出下图各物质化学式A B C D E（2）写出①反应的化学方程式7．要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？课后作业1．铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法中，正确的是（）A．铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁B．铁在干燥的空气中容易生锈C. 铁是地壳里含量最多的金属元素D．用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素2．下列变化属化学变化的是（）A．铁受热熔化成铁水B．铁在潮湿的空气中生锈C．用砂纸打磨铁制品表面的锈D．冶炼时将铁矿石粉碎3．在车、船等铁制品表面刷上一层油漆的主要目的是（）A．预防破裂B．防止磨损C．美化环境D．防止生锈4．炼铁的主要原料是（）A．石灰石、焦炭、生铁B．焦炭、氯酸钾、二氧化锰C．石灰石、焦炭、铁矿石D．铁矿石、氧气、二氧化锰5．“垃圾是放错了位置的资源”，应该分类回收。

生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜导线，可归为同一类回收，下列说法错误的是（）A．铁锅、铝制易拉罐、铜导线放在一筐里称为铁、铝、铜合金B．废品回收节约了资源，保护了环境C．回收废品人人有责，人人有利D．有毒垃圾要进行特殊处理6、列举出二种生活上为防止铁生锈所采用的方法（1）（2）7．（5分）铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右。

铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分是Fe2O3）等。

（1）写出炼铁中赤铁矿石被还原为铁的化学反应式：；（2）细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，请写出化学反应式；（3）最近科学家冶炼出了纯度高达99.9999％的铁，你估计它不会具有的性质是（）A．硬度比生铁低B．在潮湿的空气中放置不易生锈C．能与硫酸铜反应D．能与稀盐酸反应8、有1吨含Fe2O380%赤铁矿，可炼成含杂质2%的生铁多少吨9、将1.5克含杂质的铁粉放入足量的硫酸铜溶液中（杂质不起反应），完全反应后，共得铜1.6克，求铁粉中杂质的质量分数？。