《金属资源的利用和保护》参考课件1.ppt

金属元素在自然界中的存在形式（金属元素在自然界中的存在形式（1）单质：单质：少数化学性质不活泼的金属，如少数化学性质不活泼的金属，如金、银以单质形式存在。金、银以单质形式存在。自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银金属元素在自然界中的存在形式（金属元素在自然界中的存在形式（2） 化合物：化合物：化学性质较活泼的大多数金属，化学性质较活泼的大多数金属，以化合物形式存在。以化合物形式存在。闪锌矿闪锌矿孔雀石孔雀石赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）常见的矿石硫铁矿(主要成分是FeS2 )磁铁矿（主要成分是Fe3O4）赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）常见的矿石硫铁矿(主要成分是FeS2 )磁铁矿（主要成分是Fe3O4）金属元素在地壳中的含量元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝（Al）7.73镁（Mg）2.00铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007钠（Na）2.74银（Ag）0.00001钾（K ）2.47金（Au）0.0000005赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿Fe2O3矿石矿石: :工业上把能用来提炼金属的矿物。工业上把能用来提炼金属的矿物。铁矿石铁矿石 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O黄铜矿黄铜矿 CuFeS2辉铜矿辉铜矿 Cu2S铜铜矿矿石石一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁一一.铁的冶炼铁的冶炼现象：现象：红色粉末逐渐变成黑色，红色粉末逐渐变成黑色， 澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。 点燃尾气有蓝色火焰点燃尾气有蓝色火焰用酒精灯用酒精灯点燃或用点燃或用气球收集气球收集尾气：因尾气：因为为CO有毒，有毒，防止污染防止污染空气空气一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O2CO + O2 2CO2一一.铁的冶炼铁的冶炼实验步骤： .按下图组装仪器，并检查其气密性。点燃出气口处的酒精灯点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集或用气球收集)，防止，防止一氧化碳污染空气一氧化碳污染空气. 实验开始时，先通入纯净的一氧化碳，（排净实验开始时，先通入纯净的一氧化碳，（排净玻璃管内空气，防止加热时发生爆炸。玻璃管内空气，防止加热时发生爆炸。) 。待排尽后，。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。 实验结束时先停止加热，继续通一氧化碳直到实验结束时先停止加热，继续通一氧化碳直到玻璃管冷却，防止高温的铁被氧化。（熄灭尾部的玻璃管冷却，防止高温的铁被氧化。（熄灭尾部的酒精灯）酒精灯）黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气化学方程式：化学方程式：一一.铁的冶炼铁的冶炼炼铁的主要原料是炼铁的主要原料是铁铁矿石、焦炭、石灰石矿石、焦炭、石灰石和空气和空气。 原理：高温下，用还原理：高温下，用还原剂（主要是一原剂（主要是一氧化氧化碳碳）从铁矿石里把铁）从铁矿石里把铁还原出来还原出来 2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是_ 。（填或）加热 通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是 。 B中反应的化学方程式是 ， B中观察到的现象是_ 。 (4)该装置的不足之处是 。铁架台铁架台试管Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O澄清的石灰水变浑浊 在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯) = m(不纯 )纯度m(不纯) = m(纯) 纯度有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算例 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t设：理论上可炼出铁的质量为XFe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56800 X160 800t x=560t256 x高温=折合为含铁96%的生铁的质量为560t96%=583t答：1000t可炼出生铁为583t。练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质3%的生铁的生铁2000吨，需要含吨，需要含四氧化三铁质量分数为四氧化三铁质量分数为90%的磁铁矿石多少？的磁铁矿石多少？解：纯铁的质量解：纯铁的质量： 2000t(1-3%) =1940t设：可炼出四氧化三铁的质量为XFe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高温232 x x=2679t168 1940t= 折合为磁铁矿石的质量为2679t90%=2977t答：磁铁矿石的质量为2977t。资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当与年产量的而报废的金属设备和材料相当与年产量的20%-40% 。资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。根据已资料二：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，并目前这些金属的消耗探明的一些矿物的储藏量，并目前这些金属的消耗速度，有人估速度，有人估 计一些矿物、可供开采的年限如课计一些矿物、可供开采的年限如课本图所示（不包括今后新探明的矿物储量，一些国本图所示（不包括今后新探明的矿物储量，一些国家的金属储备和金属的回收利用等）。家的金属储备和金属的回收利用等）。二二.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护取取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管支试管中进行下面的实验中进行下面的实验步骤一、在试管步骤一、在试管1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在，使铁钉的一半浸没在水中水中步骤二步骤二、在试管、在试管2中注满迅速中注满迅速冷却的沸水冷却的沸水塞紧橡皮塞塞紧橡皮塞步骤三步骤三、在试管、在试管3中加入少量中加入少量干燥剂干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙）再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞 一周后一周后铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空气中干燥空气中。（缓慢氧（缓慢氧化，放热）化，放热）在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 Fe2O3 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。完全锈蚀。 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触请解释下列实验的现象液面处铁液面处铁锈较多锈较多干燥剂干燥剂干燥空气中干燥空气中部分浸没水中部分浸没水中浸没水中浸没水中部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中1 12 23 34 4想一想想一想怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油在面盆、杯子、在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的其他起保护作用的其他金属。金属。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜讨论讨论 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？讨论讨论我会做我会做1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？、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）在干燥的空气中（2）在潮湿的空气中）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中）部分浸入食盐水中（4）浸没有植物油中）浸没有植物油中2、下列做法能防止铁制品生锈的是（）、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、自行车脏了用清水冲洗B、用废酸液冲洗铁制污水管道、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、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、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干(3)、(4)C、D我会做我会做3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大、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防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染的污染C减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀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回收利用电池中的石墨电极 C 我会做我会做 4、（、（1）下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸）下列家庭生活垃圾：废旧书刊报纸 废电池废电池 废弃橡胶、塑料制品废弃橡胶、塑料制品 易拉罐饮料瓶易拉罐饮料瓶 废弃电线废弃电线 破旧铁锅、铝壶破旧铁锅、铝壶 变质剩饭菜变质剩饭菜 瓜瓜皮果壳皮果壳 废弃玻璃物品等，其中可回收利废弃玻璃物品等，其中可回收利用的有。回收利用与保护金用的有。回收利用与保护金属资源的相关联的是。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）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议议:；