知识精讲：金属资源的利用和保护

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1、课题3金属资源的利用和保护知识精讲【基础知识精讲】※课文全解一、铁的冶炼在自然界中没有单质铁存在，要想得到单质铁只能通过铁矿石冶炼．自然界中常见的含铁矿石有磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿（Fe2O3），黄铁矿（FeS2），菱铁矿（FeCO3）等，它们是炼铁的主要原料．在初中阶段，我们只研究磁铁矿和赤铁矿的冶炼．磁铁矿和赤铁矿所含的主要成分都是铁的氧化物，可以利用还原剂将它们变成单质铁．反应原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2但在实际生产过程中，把铁矿石炼成铁是一个复杂的过程．工业上炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石

2、灰石和空气；炼铁的主要设备是高炉，冶炼过程如下：（1）在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳；C＋O2CO2（2）二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳．CO2＋C2CO（3）一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应，生成铁．3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2为了确保CO只与Fe2O3反应，还需将矿石中含的杂质SiO2除去．石灰石高温分解成氧化钙，CaCO3CaO＋CO2↑，氧化钙再与二氧化硅反应，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸钙），硅酸钙作为炉渣会从铁水中分离出来，从而达到除去二氧化硅的目的．由于铁矿石的成分复杂，所以在

3、实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，所以在计算成本或产量时应考虑到杂质问题．二、含杂质物质的化学方程式计算化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量关系8∕8但在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的，或多或少都含有杂质，当进行计算时所含杂质改变了各物质间的质量关系．因此当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算．纯物质质量＝不纯物质总量×纯物质所占质量分数如：有1000g含Fe2O380%的赤铁矿，

4、其中Fe2O3的质量＝1000g×80%＝80g，再如，有1000kg含杂质4%的生铁，则纯铁质量应是：1000kg×（1－4%）＝960kg．例：某赤铁矿含Fe2O380%，用3000t这种矿石，可炼出含杂质4%的生铁多少吨？分析：计算时应注意把反应物和生成物都换算成纯物质的量，再代入化学方程式计算．解：设3000t这种矿石，可炼出生铁质量为x，根据题设：纯Fe2O3质量＝3000t×80%＝2400t　　　　　纯Fe质量＝x·（1－4%）＝x·96%代入化学方程式中：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160　　

5、　　　　1122400t　　　　　x·96%x＝＝1750t答：可炼出含杂质4%的生铁1750t．三、金属资源的保护常用的金属普遍有比较活泼的化学性质，所以大多数金属易被腐蚀，给人类造成巨大损失．就拿钢铁来说，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%，多么触目惊心！多么可惜呀！防止金属腐蚀已成为科学研究中的一个重大问题．1．钢铁的生锈和防锈钢铁的生锈，实际上是铁跟空气中的氧气、水等物质发生一系列的化学反应，生成铁锈．铁锈是一种复杂的铁的氧化物的水合物，可用Fe2O3·x

6、H2O表示．8∕8针对铁生锈的条件，人们想出了种种方法跟金属生锈作斗争．最常见的方法是给容易生锈的钢铁穿上“防护盔甲”．你看，大街上跑着的五颜六色小轿车，喷上了亮闪闪的油漆；自行车的钢圈、车把镀上了抗蚀能力强的铬或镍；金属制品、机器零件出厂前，在表面涂上一层油脂等等，都是用的这种方法．更彻底的方法是给钢铁“服用免疫药”，即在钢铁中加入适量的铬和镍，制成“不锈钢”．这种钢具有很强的抵御水和氧气侵蚀的能力；另外还有一种特殊的做法，是将钢铁制品表面做上另一种铁锈——四氧化三铁，它呈蓝黑色，它跟氧化铁的性质不同，它也像铝的

7、氧化物那样致密，对钢铁也有保护作用，这种做法叫烤蓝．你看，战士用的枪支，建筑用的钢筋、铁板，都不是铁原来的银白色，而是黑黝黝的，闪烁着蓝光，这就是经过了烤蓝处理2．金属资源保护矿物的储量有限，而且不能再生．总有一天，这些金属资源会消耗殆尽的．怎样保护金属资源呢？除了前面介绍的应防止金属的腐蚀外，另一条有效途径是金属的回收和利用．在能源紧张的今天，铝作为贮存能源的“银行”备受青睐．富裕的电力无法贮存，可用来炼铝，炼1千克铝耗电十七八度，铝锭又不锈蚀能长期存放．回收铝所需的能量只有炼铝的1/20，是回收钢铁的1/8，而

8、且回收起来极少损耗．所以国外大量采用铝质包装箱、周转箱．连汽水瓶、罐头盒都是铝膜制的软罐头，建筑行业的脚手架也用铝质的，这一切都为了便于回收，节约能源．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对环境有害的金属元素，如果将废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康．将汞等金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以