《金属资源的利用和保护》金属和金属材料PPT课件汇编.ppt

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1、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（铝（Al）7.73镁（镁（Mg）2.00铁（铁（Fe）4.75锌（锌（Zn）0.008钙（钙（Ca）3.45铜（铜（Cu）0.007钠（钠（Na）2.74银（银（Ag）0.000 01钾（钾（K ）2.47金（金（Au）0.000 000 5金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量金属资源存在的方式：金属资源存在的方式： 少数很不活泼的金属（少数很不活泼的金属（Au、Ag）以单质以单质形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。金属资源的存在：金属资源的存在：广泛地存在于地壳和浩

2、瀚的海洋中。广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。 我国是已知矿物种类较齐全的少数国家之我国是已知矿物种类较齐全的少数国家之一。（钨、钼、钛、锡等储量居世界前列；铜、一。（钨、钼、钛、锡等储量居世界前列；铜、铝等储量也很高）铝等储量也很高）我国的矿产资源：我国的矿产资源： 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用

3、来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石

4、。 工工业上把业上把能用来能用来提炼金提炼金属的矿属的矿物叫做物叫做矿石。矿石。中国已探明储量的金属矿产有中国已探明储量的金属矿产有54种。种。 铁矿：全国已探明的铁矿区有铁矿：全国已探明的铁矿区有1834处。处。 锰矿：全国已探明的锰矿区共有锰矿：全国已探明的锰矿区共有213处。处。 铬铁矿：有铬铁矿：有56处产地。处产地。 铜矿：已探明矿区铜矿：已探明矿区910处。处。 铝土矿：有铝土矿：有310处产地。处产地。 铅锌矿：有产地铅锌矿：有产地700多处。多处。 镍矿：有产地镍矿：有产地近百近百处。处。 钼矿：有产地钼矿：有产地222处。处。 钨矿：探明产地钨矿：探明产地252处。处。 锡矿

5、：探明产地锡矿：探明产地293处。处。汞矿：探明汞产地汞矿：探明汞产地103处。处。锑矿：探明锑产地锑矿：探明锑产地111处。处。 金矿：探明矿区金矿：探明矿区1265处。处。 银矿：探明产地银矿：探明产地569处处 。 1知道常见的金属（铁、铝等）矿物，知道常见的金属（铁、铝等）矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法； 2会根据化学方程式对含有某些杂质会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算；的反应物或生成物进行有关计算； 3了解金属锈蚀的条件以及防止金属了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。锈蚀的简单方法。 自然界中以单质形式存在

6、的金属我自然界中以单质形式存在的金属我们可以直接地利用，那么以化合物形式们可以直接地利用，那么以化合物形式出现的金属矿物质呢？例如从赤矿石怎出现的金属矿物质呢？例如从赤矿石怎么得到铁呢？么得到铁呢？ 早在我国的春秋战国时期，我们就早在我国的春秋战国时期，我们就开始使用和炼制铁器。下面的两幅图就开始使用和炼制铁器。下面的两幅图就是是炼铁炉炼铁炉。生熟炼铁炉二生熟炼铁炉二生熟炼铁炉一生熟炼铁炉一 铁器时代是人类发展史中一个极为重要铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人类最早发现和使用的铁，是天空的时代。人类最早发现和使用的铁，是天空中落下来的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属中落下来的陨铁。陨铁是

7、铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。在很久以前，人们的混合物，含铁量较高。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。就到来了。铁的冶炼铁的冶炼一、铁的冶炼一、铁的冶炼焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿

8、赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4高炉高炉炼炼铁铁高高炉炉 在高温下，利用焦炭与氧气反应放出的在高温下，利用焦炭与氧气反应放出的二氧化碳再与碳反应生成的一氧化碳把铁从二氧化碳再与碳反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。铁矿石中还原出来。Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高温高温过量空气过量空气焦焦炭炭焦炭焦炭高温高温高温高温赤铁矿赤铁矿高温高温CO2COFe 红色的红色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰水变变黑，同时产生使石灰水变浑浊的气体。浑浊的气体。一氧化碳还原氧化铁实验室装置一氧化碳还原氧化铁实验室装置一氧化碳一氧化碳氧化铁氧化铁石灰水石灰水

9、加热前要通入一段时间的加热前要通入一段时间的CO，排尽硬，排尽硬质试管中的空气质试管中的空气(防止爆炸防止爆炸)。 酒精喷灯要酒精喷灯要“迟到早退迟到早退”（防止氧化防止氧化）。）。 尾气处理（烧掉）：尾气处理（烧掉）：CO有毒（有毒（防止污防止污染空气染空气）。）。1、炼铁的方法还可以用来炼制：锰、锌、镍、铅等。 如：MnO2 + 2CO Mn + 2CO22、冶炼金属的其它方法电解法如：2Al2O3 4Al + 3O2电解 例题：例题：用用1 500t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？ 解：解：1

10、、1 500t赤铁矿石中含有氧化铁的质量为赤铁矿石中含有氧化铁的质量为 ： 1 500t80%=1 200t 2、 设：设：1 200t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。 160 2561 200t x 160 1 200t256 x=x = 840t3、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：840t96%=875t答：答：理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁的生铁875t。Fe2O3 + CO 2Fe + 3CO2高温高温 例题：例题：用用1 500t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含

11、铁96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？ 1、 解解 设：设：可以炼出含铁可以炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为x。Fe2O3 + CO 2Fe + 3CO2高温高温 160 2561 500t 80% 96% x 160 1 500t 80% 256 96% x=X=875t答：答：理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁的生铁875t。熟练后也可以这样直接转化：熟练后也可以这样直接转化： 全球每年因腐蚀而报废的金属全球每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的材料相当于年产量的2040！ 其中，钢铁制品因生锈的损失其中，钢铁制品因生锈的损失每年约占世界总产量的四分之一

12、。每年约占世界总产量的四分之一。 钢铁的最大弱点是容易生锈，钢铁的最大弱点是容易生锈，怎样防锈呢？怎样防锈呢？二、金属资源保护二、金属资源保护 实验用品：洁净无锈的铁钉、试管、经煮实验用品：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、干燥剂沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙等。氯化钙等。 （1）把铁钉的一半浸没在蒸馏水中；）把铁钉的一半浸没在蒸馏水中； （2）铁钉完全浸没在蒸馏水中，再滴入）铁钉完全浸没在蒸馏水中，再滴入2mL的植物油的植物油 （3）铁钉放入试管中，在瓶口放置干燥剂，）铁钉放入试管中，在瓶口放置干燥剂，再塞上塞子。再塞上塞子。 注意每天观察铁钉锈蚀的

13、现象，连续观察约注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周，做好记录。一周，做好记录。一周后，三个铁钉的变化情况一周后，三个铁钉的变化情况铁钉的一半浸铁钉的一半浸入蒸馏水中入蒸馏水中铁钉全部浸入铁钉全部浸入蒸馏水，滴加蒸馏水，滴加2mL植物油植物油干燥试干燥试管中管中铁生锈条件的探究铁生锈条件的探究A常温下，在干燥的空气中，铁常温下，在干燥的空气中，铁很难跟氧气反应。很难跟氧气反应。B在隔绝空气情况下，铁不与水在隔绝空气情况下，铁不与水反应。反应。C在含水分的空气中铁与水和氧在含水分的空气中铁与水和氧气发生复杂的化学反应，生成铁锈。气发生复杂的化学反应，生成铁锈。铁生锈的条件铁生锈的条件 铁生

14、锈是铁与空气中的铁生锈是铁与空气中的氧气氧气、水水共同作用共同作用的结果。的结果。温度温度、盐盐等对铁的生锈也有一定的影等对铁的生锈也有一定的影响。响。 铁在铁在潮湿的空气中潮湿的空气中最容易生锈。最容易生锈。 铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O，铁锈很疏，铁锈很疏松，所以铁可以完全被锈蚀。松，所以铁可以完全被锈蚀。 铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。属于缓慢氧化反应。应的过程。属于缓慢氧化反应。铁生锈的实质铁生锈的实质铁锈主要成分铁锈主要成分防止铁生锈的方法防止铁生锈的方法A保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水保持铁表面的清洁干燥

15、，隔绝空气和水B涂保护膜涂保护膜D制造耐腐蚀的合金制造耐腐蚀的合金 镀金属保护层：镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等。如镀锡、镀锌、镀铬等。 涂非金属保护层：涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷等。在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷等。C形成致密氧化物薄膜保护层形成致密氧化物薄膜保护层如枪套上形成四氧化三铁、如枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。锯条上的烤蓝。E电化学保护电化学保护反应物反应物条件条件生成物生成物反应类型反应类型铁与氧气铁与氧气点燃点燃Fe3O4剧烈的氧化剧烈的氧化反应反应铁与氧气铁与氧气和水和水常温常温铁锈（主要成分铁锈（主要成分是是F

16、e2O3xH2O）缓慢氧化缓慢氧化 1根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生分析铜生锈的条件是什么？锈的条件是什么？与氧气、水和二氧化碳接触。与氧气、水和二氧化碳接触。 2为什么铝不容易被腐蚀？金属腐蚀的条件为什么铝不容易被腐蚀？金属腐蚀的条件是什么？是什么？ 铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，覆盖铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝的表面，可保护里层的铝不再与氧气反应。在铝的表面，可保护里层的铝不再与氧气反应。 要有能够发生反应的物质；要有能够发生反应的物质；反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍反应物要能相互接触；生成物不会对反应起阻碍作用。作用。 金属被

17、腐蚀后，在外形、色泽以及机械金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值国民生产总值3.54.2，超过每年各项，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全

18、世界腐蚀报废和损耗的有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为金属约为1亿吨！亿吨！ 根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示。下图所示。AlAgSnPbAuZnCuFe16年年195年年42年年27年年26年年26年年17年年257年年据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限（4）寻找金属的代用品）寻找金属的代用品（1）防止金属的腐蚀）防止金属的腐蚀（2）废旧金属的回收利用）废旧金属的回收利用（3）有计划，合理地开采矿物）有计划，合理地开采矿物金属资源的

19、保护措施：金属资源的保护措施：废旧金属的回收废旧金属的回收金属的回收利用金属的回收利用焦炭、石灰石、铁矿石焦炭、石灰石、铁矿石Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2高温高温A保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水保持铁表面的清洁干燥，隔绝空气和水B涂保护膜（涂保护膜（涂油、上漆、镀耐腐蚀金属涂油、上漆、镀耐腐蚀金属）C形成致密氧化物薄膜保护层（如：形成致密氧化物薄膜保护层（如：烤蓝烤蓝） D寻找金属的代用品寻找金属的代用品A防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 B回收利用废旧金属回收利用废旧金属 C有计划，合理地开采矿物金属资源有计划，合理地开采矿物金属资源D制造耐腐蚀的合金制造耐腐蚀的合金E电化学

20、保护电化学保护 1菜刀在下述情况下，发生锈斑的严菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（重程度顺序是（ ） 切湿咸菜后放置。切酸菜后放置。切湿咸菜后放置。切酸菜后放置。切完菜后洗净擦干。切完菜后洗净擦干，切完菜后洗净擦干。切完菜后洗净擦干，再抹一点花生油。切完菜后用水冲洗。再抹一点花生油。切完菜后用水冲洗。 A B C DC 2在下列各种情况下，埋在地下的铸铁在下列各种情况下，埋在地下的铸铁 输气管道被腐蚀速度最慢的是（输气管道被腐蚀速度最慢的是（ ） A在潮湿、疏松、透气的土壤中在潮湿、疏松、透气的土壤中 B在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中在含沙粒较多、潮湿透气的土壤中 C在疏松、透气、干

21、燥的土壤中在疏松、透气、干燥的土壤中 D在干燥、致密、不透气的土壤中在干燥、致密、不透气的土壤中D 3在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪在面盆、痰盆等铁制品炼烧制搪瓷的目的是（瓷的目的是（ ） A美观和杀菌消毒作用美观和杀菌消毒作用 B增大厚度防止磨损增大厚度防止磨损 C防止铁生锈且美观防止铁生锈且美观 D增大硬度防止撞坏增大硬度防止撞坏C4请你解释以下两个事实：请你解释以下两个事实：（1）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品）铝比铁容易氧化，但为什么铝制品耐用而铁制品却容易锈蚀？耐用而铁制品却容易锈蚀？ 铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化铝被氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜，可保护铝不再进一步被氧化

22、；而铁氧化易膜，可保护铝不再进一步被氧化；而铁氧化易生锈，需要一层保护膜。生锈，需要一层保护膜。（2）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的）为什么沿海，尤其是南方沿海地区的钢铁制品比北方容易锈蚀？钢铁制品比北方容易锈蚀？ 沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气沿海地区，气候较潮湿，铁在潮湿的空气中更易被腐蚀。中更易被腐蚀。1（2）（）（3）2（1）空气干燥）空气干燥 （2）先擦干水分防止生锈）先擦干水分防止生锈 3ZnCO3 ZnO+CO2 2Cu2O+C 4Cu+CO2 2ZnO+C 2Zn+CO2 4271.7t52976.72t 6（1）涂油）涂油 费用高费用高 可靠性高可靠性高 （2）放在干燥处）放在干燥处 费用低费用低 可靠性低可靠性低 高温高温高温高温高温高温