课题3金属资源的利用和保护课件.pptx

世界跨径最大的斜拉桥苏通大桥 苏通大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的长度580米,列世界第一。第1页/共45页人类生活离不开金属人类生活离不开金属第2页/共45页金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属第3页/共45页一一.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（如铂、金、银等）有金属（如铂、金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；第4页/共45页图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 铝铝 7.73%铁铁 4.75%钙钙 3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿石石铁矿石等都是常见的矿铁矿石等都是常见的矿石石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式存在。金属化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形式存在。式存在。第5页/共45页常见几种金属矿物的成分磁铁矿褐铁矿赤铁矿Fe3O4Fe2O3XH2OFe2O3第6页/共45页 孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿 Cu2O第7页/共45页赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿铝士矿铝士矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿第8页/共45页 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等储量在世界观上也占有重要志地位。储量在世界观上也占有重要志地位。大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源，人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。第9页/共45页矿产与数字中国已探明储量的金属矿产有54种。铁矿：全国已探明的铁矿区有1834处。锰矿：全国已探明的锰矿区共有213处 铬铁矿：有56处产地。铜矿：已探明矿区910处。铝土矿：有310处产地。铅锌矿：有产地700多处。镍矿：有产地近百处。钼矿：有产地222处。钨矿：探明产地252处。锡矿：探明产地293处。汞、锑矿：探明汞产地103处、锑产地111处。金矿：探明矿区1265处。银矿，探明产地569处。第10页/共45页二.铁的冶炼第11页/共45页将化合物中的金属元素提取出来的过程称之为将化合物中的金属元素提取出来的过程称之为金属的冶炼金属的冶炼，在我国冶炼量最大的就是，在我国冶炼量最大的就是铁铁。思考：思考：根据你所学的化学知识，可通过哪些根据你所学的化学知识，可通过哪些途径得到途径得到金属材料金属材料 铁铁？第12页/共45页现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的使澄清的石灰水变浑浊石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色灰黑色)与二氧化碳与二氧化碳1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)第13页/共45页实验步骤：.按下图组装仪器，并检查其气密性。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止一氧化碳污染空气。第14页/共45页原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温2.工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂原理：焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。第15页/共45页磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想：你认为哪种矿石你认为哪种矿石最不适宜最不适宜作为作为 工业炼铁的原料？工业炼铁的原料？除了除了焦炭焦炭和和一氧化碳一氧化碳可以还原出铁来可以还原出铁来 ，氢气氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%第16页/共45页将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣点燃点燃 C+O2 =2CO2高温高温 C+CO2=2CO（FeFe2 2O O3 3）生铁生铁出铁口出铁口炉渣炉渣出渣口出渣口 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温高炉气体高炉气体高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量原料原料第17页/共45页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、铁矿石焦炭、空气3 3 3 3、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量小结：小结：4、产品：生铁、产品：生铁第18页/共45页补充：炼钢视频：工业上生铁炼钢视频：工业上生铁炼钢第19页/共45页高温高温解：设每天可以炼出的生铁质量为解：设每天可以炼出的生铁质量为X X Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X=700t答：答：该厂理论上每天可以炼出含铁该厂理论上每天可以炼出含铁96%96%的生铁的生铁700700吨。吨。=例例:某钢铁厂每天需要消耗某钢铁厂每天需要消耗1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁96%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？第20页/共45页有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算辅助练习辅助练习1、1000t含杂质含杂质20%的赤铁矿石中的赤铁矿石中 含氧化铁的质量是多少？含氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t纯物质的质量纯物质的质量=不纯物质的质量不纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数第21页/共45页辅助练习2、计算560t铁存在于多少吨铁的质量分数为96%的生铁中？生铁的质量：560t96%=583.3t不纯物质的质量=纯物质的质量物质的质量分数第22页/共45页高温高温解：设每天可以炼出的生铁质量为解：设每天可以炼出的生铁质量为X X Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X=700t答：答：该厂理论上每天可以炼出含铁该厂理论上每天可以炼出含铁96%96%的生铁的生铁700700吨。吨。=80%96%800t96%x583.3t583.3t第23页/共45页解法解法2：注意：注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物质量带入化学方程式计算的数据应是纯净物质量赤铁矿石氧化铁铁生铁1000t80%70%96%=583.3t生铁的质量：生铁的质量：第24页/共45页反馈练习：反馈练习：要炼出含杂质要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需吨，需要含氧化铁质量分数为要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？的赤铁矿石多少吨？生铁生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石3200t（1-2%）70%80%=4571.5t赤铁矿石赤铁矿石:解：设每天需赤铁矿石的质量为解：设每天需赤铁矿石的质量为X X Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 160 112 80%X 3200t（1-2%）160 80%X 112 3200t98%X=4571.5t答：答：该厂理论上每天需赤铁矿石该厂理论上每天需赤铁矿石4571.5吨。吨。=高温高温第25页/共45页 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣三三.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第26页/共45页铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失。失。第27页/共45页取取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，塞紧橡皮塞第28页/共45页 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第29页/共45页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不生锈不生锈不生锈不生锈铁既与水接触，铁既与水接触，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氧气接触铁只与氧气接触在水、在水、氧气同氧气同时存在时存在的环境的环境中铁能中铁能生锈生锈。（缓慢氧化，放热）第30页/共45页在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等物质相互作用，发生一系列复杂的等物质相互作用，发生一系列复杂的化化学变化学变化，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铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它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。第31页/共45页铁与空气中的铁与空气中的氧气、水蒸气氧气、水蒸气发生化学反应。发生化学反应。铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3 XH2O。(Fe2O3 XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。)铁生锈的条件：铁生锈的条件：要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；铁制品锈蚀的条件:反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (缓慢氧化)第32页/共45页在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验近的三处进行下列实验一处：用湿棉球湿润；一处：用湿棉球湿润；一处：用干布檫干一处：用干布檫干一处：用干布檫干后，涂上一层食油；一处：用干布檫干后，涂上一层食油；放置一昼放置一昼夜，观察夜，观察菜刀三处菜刀三处表面发生表面发生的变化的变化与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触第33页/共45页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。（为什么？）金属。（为什么？）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？第34页/共45页三角架：三角架：钢线(辐条）：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐镀一层耐腐蚀的金属蚀的金属涂油等涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！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：讨论：钢圈：第35页/共45页小结：金属防腐蚀的方法：改变金属的本质制成合金钢，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形成氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净第36页/共45页图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限2.金属资源保护为什么要保护金属资源？矿物的储量是有限的，而且不能再生。第37页/共45页讨论讨论对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？第38页/共45页图8-26 金属的回收利用回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。第39页/共45页讨论讨论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第40页/共45页2、怎样保护金属资源呢?防止金属的腐蚀。金属的回收与利用。有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。寻找金属代用品。如以塑代钢。（5）物尽其用）物尽其用第41页/共45页小结小结铁生锈的主要条件是与空铁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：保持铁制品表面干燥和洁保持铁制品表面干燥和洁净净 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、“烤蓝烤蓝”等等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途径是：途径是：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第42页/共45页（1）汞与稀盐酸）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液）铝与硫酸铜溶液（3）银与硫酸锌溶液）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液）锌与硝酸银溶液（5）钠与稀硫酸）钠与稀硫酸1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。2、回答下列问题：、回答下列问题：（1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？（2）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？）切过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？（3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才 能用带有油的布擦？能用带有油的布擦？第43页/共45页1、245gKClO3完全分解能制得多少O2？若用电解水的方式制等量的O2，则需水几克？2.某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76的赤铁矿石，该厂理论上可以日产Fe98的生铁多少t?若用含90%Fe3O4的磁铁矿石来代替，则需含90%Fe3O4的磁铁矿 石多少t?第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页