课题3金属资源利用和保护(1).ppt

金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；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FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3矿石矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。矿石。孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分FeFe3 3O O4 4）现象：现象：红色红色粉末变粉末变成成黑色黑色，澄清的石，澄清的石灰水变浑浊。灰水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火火焰焰一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验室实验室实验室实验室相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2点燃点燃点燃点燃高温高温高温高温用酒精灯点燃尾气的用酒精灯点燃尾气的作用是作用是防止防止一氧化碳污染空气一氧化碳污染空气一一.铁的冶炼铁的冶炼1、原料：、原料：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 Fe3O42、原理：、原理：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3 3 3 3、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量含铁量含铁量一一.铁的冶炼铁的冶炼工业上工业上工业上工业上高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉炉子，炉壳用子，炉壳用钢板钢板制成，内制成，内部用部用耐火砖耐火砖作衬里。炼铁作衬里。炼铁的主要原料是的主要原料是铁矿石、焦铁矿石、焦炭、石灰石和空气炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主要是高温下，用还原剂（主要是一一氧化碳氧化碳）从铁矿石里把铁）从铁矿石里把铁还原出来还原出来 工业上工业上有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算例例:1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理论上可炼出含铁论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多的生铁的质量是多少少？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设：理论上可炼出铁的质量为XFe2O3+3CO =2Fe+3CO2 160 2X56800 t X160 800t x=560t161256 x高温高温=折合为含铁折合为含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t96%=583t答：答：1000t可炼出生铁为可炼出生铁为583t。练习：练习：要炼出含杂质要炼出含杂质3%3%的的生铁生铁20002000吨，需要含四氧吨，需要含四氧化三铁质量分数为化三铁质量分数为90%90%的磁的磁铁矿石多少？铁矿石多少？解：铁的质量解：铁的质量：2000t(1-3%)=1940t设：可炼出四氧化三铁的质量为设：可炼出四氧化三铁的质量为XFe3O4+4CO =3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高温高温 232 x x=2679t 168 1940t=折合为磁铁矿石的质量为折合为磁铁矿石的质量为2679t90%=2977t答：磁铁矿石的质量为答：磁铁矿石的质量为2977t。二二.金属资源保护金属资源保护生活启示生活启示生活中随处可见铁器生锈的场生活中随处可见铁器生锈的场景，事实上，每年全世界有景，事实上，每年全世界有30%的钢铁都因为锈蚀而浪费的钢铁都因为锈蚀而浪费掉了，让我们先看一组图片。掉了，让我们先看一组图片。资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐资料一：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蚀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，并目前这些金属的已探明的一些矿物的储藏量，并目前这些金属的消耗速度，有人估消耗速度，有人估 计一些矿物、可供开采的年限计一些矿物、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，如课本图所示（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）。一些国家的金属储备和金属的回收利用等）。1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈蚀的原因金属锈蚀的原因、防护的方法防护的方法和和废金属的废金属的回收利用回收利用 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。锈蚀的条件。铁生锈条件的探究铁生锈条件的探究一、在试管一、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，使铁钉的一半浸没在水中在水中二二、在试管、在试管2中注入中注入冷却的沸水，使其侵没铁钉，上面冷却的沸水，使其侵没铁钉，上面加上植物油并加上植物油并塞紧橡皮塞塞紧橡皮塞三三、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铁生锈条件的探究铁生锈条件的探究现象现象现象现象分析分析分析分析结论结论结论结论试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管试管生锈生锈生锈生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈不生锈铁既与水接触，铁既与水接触，铁既与水接触，铁既与水接触，又与氧气接触又与氧气接触又与氧气接触又与氧气接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与水接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触铁只与氧气接触在水、在水、在水、在水、氧气同氧气同氧气同氧气同时存在时存在时存在时存在的环境的环境的环境的环境中铁能中铁能中铁能中铁能生锈生锈生锈生锈。（缓慢氧（缓慢氧化，放热）化，放热）在在空气中锈蚀，实际上是空气中锈蚀，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 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。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”与与空气（氧气）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1234想一想想一想阅读教材阅读教材阅读教材阅读教材P19P19页，回答下列问题：页，回答下列问题：页，回答下列问题：页，回答下列问题：1 1、试管、试管、试管、试管中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？加入植物油？加入植物油？加入植物油？2 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？3 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？锈的原理吗？锈的原理吗？锈的原理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。是为了防止蒸馏水中溶有氧气。是为了防止蒸馏水中溶有氧气。是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。不能，因为铁锈是疏松的。不能，因为铁锈是疏松的。不能，因为铁锈是疏松的。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在机械表面涂防锈油机械表面涂防锈油在在面盆、杯子、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1、在实际生活和生产中我们应该采取哪、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？些具体方法来防止铁制品生锈呢？防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：v 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净v 在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行温灼烧金属，进行温灼烧金属，进行温灼烧金属，进行“烤蓝烤蓝烤蓝烤蓝”处理等处理等处理等处理等v 制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢讨论讨论2、自行车的构件如支架、链条、钢圈、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？等，分别采取了什么防锈措施？答：刷漆、涂答：刷漆、涂油、镀铬等油、镀铬等（2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属（1）防止金属腐蚀防止金属腐蚀讨论讨论废弃金属的回收有什么意义？废弃金属的回收有什么意义？v 可节约金属资源可节约金属资源v 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源弃金属并再利用可节约能源v 降低金属制品的生产成本，可方便人们降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品v 可减少金属对环境的污染可减少金属对环境的污染（3）合理开采矿物）合理开采矿物（4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品（5）物尽其用）物尽其用二、金属资源保护二、金属资源保护2、金属资源保护、金属资源保护（1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀（2）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属（3）合理开采矿物）合理开采矿物（4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品（5）物尽其用）物尽其用小结小结铁铁铁铁生锈的主要条件是与空生锈的主要条件是与空生锈的主要条件是与空生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接气和水（或水蒸气）直接气和水（或水蒸气）直接气和水（或水蒸气）直接接触。接触。接触。接触。破坏铁生锈的条件就能防破坏铁生锈的条件就能防破坏铁生锈的条件就能防破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。止铁生锈。止铁生锈。止铁生锈。防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：防止铁生锈的方法为：保持铁制品表面干燥和洁保持铁制品表面干燥和洁保持铁制品表面干燥和洁保持铁制品表面干燥和洁净净净净 在铁制品表面刷油漆、涂在铁制品表面刷油漆、涂在铁制品表面刷油漆、涂在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、油、镀铬、油、镀铬、油、镀铬、“烤蓝烤蓝烤蓝烤蓝”等等等等制成合金钢制成合金钢制成合金钢制成合金钢保护金属资源的有效保护金属资源的有效保护金属资源的有效保护金属资源的有效途径是：途径是：途径是：途径是：防止金属腐蚀防止金属腐蚀防止金属腐蚀防止金属腐蚀回收利用废旧金属回收利用废旧金属回收利用废旧金属回收利用废旧金属合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物合理有效的开采矿物寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品寻找金属的代用品