上课用金属资源的利用与保护.pptx

上课用金属资源的利用与保护上课用金属资源的利用与保护金属活动性顺序表：金属活动性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱第1页/共41页第2页/共41页 自然界除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在于地壳和海洋中一.金属的存在：自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银金属元素在自然界中的存在形式第3页/共41页金属元素在地壳中的含量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第4页/共41页矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物。赤铁矿Fe2O3磁铁矿（Fe3O4）第5页/共41页黄铁矿:FeS2菱铁矿:FeCO3第6页/共41页铝土矿:Al2O3第7页/共41页 孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿 Cu2O黄铜矿 CuFeS2辉铜矿 Cu2S铜矿石第8页/共41页磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）黄铁矿（主要成分FeS2）菱铁矿（主要成分FeCO3）想一想：假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？70%72.4%48.3%46.7%第9页/共41页图8-22上海宝山钢铁公司炼铁高炉第10页/共41页图8-19为纪念1996 年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票第11页/共41页铁矿石 铁矿石如何变成金属？第12页/共41页二、铁的冶炼1、原料：一氧化碳、铁矿石黄铁矿 FeS2赤铁矿 Fe2O3菱铁矿 FeCO3磁铁矿 Fe3O42、原理：在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量（一）、实验室炼铁（一）、实验室炼铁第13页/共41页实验：一氧化碳还原氧化铁Fe2O3现象：红色粉末变成黑色，Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2高温澄清的石灰水变浑浊。CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O用酒精灯点燃尾气的作用是防止CO污染空气2CO +O2 2CO2点燃第14页/共41页 实验结束时，先熄灯后停CO，是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。1、先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？2、先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。第15页/共41页（1）原料：黄铁矿 FeS2赤铁矿 Fe2O3菱铁矿 FeCO3磁铁矿 Fe3O4（2）原理：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Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石焦炭、空气（3）设备：高炉化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量（二）（二）、工业炼铁、工业炼铁(4)产品：生铁第16页/共41页将铁矿石中的 SiO2转变为炉渣点燃 C+O2 =2CO2高温 C+CO2=2CO（Fe2O3）生铁出铁口炉渣出渣口 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高炉气体高炉气体 产生一氧化碳 提供热量第17页/共41页CO2+C=2CO高温3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温C+O2=CO2高温CaO+SiO2=CaSiO3高温CaCO3=CaO+CO2高温提供热量提供还原剂造渣，除去二氧化硅第18页/共41页有关杂质问题的计算辅助练习1、1000t 含杂质20%的赤铁矿石中 含氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t纯物质的质量=不纯物质的质量物质的质量分数不纯物质的质量=纯物质的质量物质的质量分数第19页/共41页例：1000t 含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？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。第20页/共41页练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁质量分数为90%的磁铁矿石多少？解：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。第21页/共41页第22页/共41页第23页/共41页第24页/共41页第25页/共41页二、金属资源保护资料一：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于年产量的20%40%。资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。可供开采的年限如图所示。第26页/共41页铁为什么会生锈？第27页/共41页取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水、植物油步骤三、在试管3中加入少量干燥剂（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，塞紧橡皮塞第28页/共41页现象分析结论铁钉生锈铁钉不生锈铁钉不生锈现象和对比铁生锈与H2O有关铁生锈与O2和H2O都有关铁生锈与O2有关现象和对比在进行乙实验时，往往会发现铁钉有少量锈斑，其原因是 ，其改进方法为。水中溶解有少量的O2将蒸馏水煮沸后，迅速冷却后再使用铁锈的结构，因此铁生锈后将铁锈及时除去，这是因为。疏松应该铁锈吸收空气中的水和O2使锈蚀速度加快实验第29页/共41页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完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”与空气（氧气）接触与水接触第30页/共41页铜锈铜锈主要成分的化学式是由此你推测铜生锈应该和、有关。Cu2(OH)2CO3H2OO2CO2第31页/共41页讨论通过对铁制品锈蚀条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？1 1、保持铁制品表面干燥和洁净、保持铁制品表面干燥和洁净2 2、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝烤蓝”处理等处理等3 3、制成合金钢，如不锈钢、制成合金钢，如不锈钢第32页/共41页三角架：钢线(辐条）：链条：刷漆镀一层耐腐蚀的金属涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！自行车防锈措施有哪些？讨论：钢圈：第33页/共41页 加保护膜镀（镀锌铁又被称为）金属 白铁皮第34页/共41页 加保护膜和；（方程式为：）烤蓝 发黑 Fe+H2O Fe3O4+H2 3 4 4 第35页/共41页 加保护膜涂。油 第36页/共41页 加保护膜刷。油漆 第37页/共41页最后，金属资源保护保护金属资源的主要途径：1、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用3、有计划合理地开采矿物4、寻找金属代用品5、物尽其用第38页/共41页第39页/共41页(2)常见的防锈方法最简单的防锈方法是保持金属制品表面的。制，如（主要成分是、）铁铁的的锈蚀锈蚀与与防防锈锈1.洁净干燥 加：合金 不锈钢 Fe C Cr Ni 保护膜 1 1、保持钢铁制品表面洁净、干燥。、保持钢铁制品表面洁净、干燥。首先要注意卫生首先要注意卫生3.3.制成合金（改变钢铁的内部结构）制成合金（改变钢铁的内部结构）还要加强锻炼，增强体质还要加强锻炼，增强体质如：在钢铁中加入铬、镍等。如：在钢铁中加入铬、镍等。（制成不锈钢）（制成不锈钢）不锈钢 适时穿好衣服，做好防护。适时穿好衣服，做好防护。2.2.在钢铁表面在钢铁表面加一层保护膜加一层保护膜。第40页/共41页