上课用--金属资源的利用与保护.ppt

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1、L/O/G/O金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属资源的利用和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金属活动性由强逐渐减弱 自然界自然界除少数很不活泼的金属如除少数很不活泼的金属如金、银金、银等有等有单质形单质形式式存在外存在外,其余都以其余都以化合物形式化合物形式存在于地壳和海洋中存在于地壳和海洋中一一.金属的存在：金属的存在：自然界以自然界以单质形式存在的金形式存在的金自然界以自然界以单质形式存在的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

2、中的存在形式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矿石矿石:工业上工业上把能用来把能用来提炼金属提炼金属的的矿物矿物。赤赤铁矿Fe2O3磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）黄黄铁矿:FeS2菱菱铁矿:FeCO3铝土土矿:Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤赤铜矿 Cu2O黄黄铜矿 CuFeS2辉铜矿 Cu2S铜矿石石

3、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：假如你是炼铁厂的厂长，你认为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哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%图图8-22上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉图图8-19为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨亿吨而发行的邮票而发行的邮票铁矿石

4、铁矿石 铁铁矿石石如何如何变成成金属金属？二、铁的冶炼二、铁的冶炼1、原料、原料：一氧化碳、铁矿石一氧化碳、铁矿石黄铁矿黄铁矿 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：在高温的条件下，利用一氧化碳与氧化铁（铁矿在高温的条件下，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。石）反应，把铁从氧化铁（铁矿石）中还原出来。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含含含含铁铁量量量量（一）、实验室炼铁（一）、实验室炼铁实验：一氧化碳一氧

5、化碳还原氧化原氧化铁Fe2O3现象：象：红色粉末色粉末变成黑色，成黑色，Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2高温高温澄清的石灰水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用酒精灯点燃尾气的作用是防止防止CO污染空气染空气2CO +O2 2CO2点燃点燃 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、先通CO还是先点燃酒精灯？是先点燃酒精灯？为什么？什么？2、先熄、先熄灭酒精灯酒精灯还是先停止通是先停止通CO？为什么什么？先通后点的原因是先通后点的原

6、因是为了防止加了防止加热一氧化一氧化碳和空气的混合气而碳和空气的混合气而发生爆炸。生爆炸。（1 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 Fe3O4（2 2）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、铁矿铁矿石石焦炭、空气焦炭、空气（3 3）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（

7、二）（二）、工、工业炼铁业炼铁(4)(4)产产品品：生生铁铁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出渣渣口口 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CO2+C=2CO高温高温3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温C+O2=CO2高温高温CaO+SiO2=CaSiO3高温高温CaCO3=CaO+CO2高温高温提供热量提供热量提供还原剂提供还原剂造渣，除去造渣，除去二氧

8、化硅二氧化硅有关有关杂质问题的的计算算辅助助练习1、1000t含含杂质20%的赤的赤铁矿石中石中 含氧化含氧化铁的的质量是多少？量是多少？氧化氧化铁的的质量量：1000t（1-20%）=800t纯物物质的的质量量=不不纯物物质的的质量量物物质的的质量分数量分数不不纯物物质的的质量量=纯物物质的的质量量物物质的的质量分数量分数例例：1000t含氧化含氧化铁80%的赤的赤铁矿石，理石，理论上可上可炼出含出含铁96%的生的生铁的的质量是多少？量是多少？解：氧化解：氧化铁的的质量：量：1000t 80%=800t设：理：理论上可上可炼出出铁的的质量量为XFe2O3+3CO =2Fe+3CO2 160

9、2X56800 X160 800t x=560t256 x高温高温=折合折合为含含铁96%的生的生铁的的质量量为560t96%=583t答：答：1000t可可炼出生出生铁为583t。练习：要要炼出含出含杂质3%的生的生铁2000吨，需要吨，需要含四氧化三含四氧化三铁质量分数量分数为90%的磁的磁铁矿石多少？石多少？解：解：铁的的质量量：2000t(1-3%)=1940t设：可：可炼出四氧化三出四氧化三铁的的质量量为XFe3O4+4CO=3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高温高温232 x x=2679t168 1940t=折合折合为磁磁铁矿石的石的质量量为2679t90%=297

10、7t答：磁答：磁铁矿石的石的质量量为2977t。二、金属二、金属资源保源保护资料一：料一：据有关据有关资料料报道，道，现在世界上每在世界上每年因腐年因腐蚀而而报废的金属的金属设备和材料相当于和材料相当于年年产量的量的20%20%40%40%。资料二：料二：矿物的物的储量有量有限，而且不能再生。可限，而且不能再生。可供开采的年限如供开采的年限如图所示。所示。铁为什么会生什么会生锈？取取3枚枚洁净无无锈的的铁钉，分，分别放放入入3支支试管中管中进行下面的行下面的实验步步骤一、在一、在试管管1中加入中加入少量的蒸少量的蒸馏水水，使，使铁钉的一半浸没在水中的一半浸没在水中步步骤二二、在、在试管管2中注

11、中注满迅速冷却的沸水、植物油迅速冷却的沸水、植物油步步骤三三、在、在试管管3中加入中加入少量干燥少量干燥剂（生石灰或无水（生石灰或无水氯化化钙）再放一再放一团干棉球，把干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞放在干棉球上，塞紧橡皮塞橡皮塞现象分析结论铁钉生锈铁钉不生锈铁钉不生锈现象现象和和对比对比铁生锈与H2O有关铁生锈与铁生锈与O2和和H2O都有关都有关铁生锈与O2有关现象现象和和对比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。水中溶解有少量的水中溶解有少量的O O2 2将蒸馏水煮沸后，迅速冷却后再使用将蒸馏水煮沸后，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，

12、这是因为。疏松疏松应该应该铁锈吸收空气中的水和铁锈吸收空气中的水和O O2 2使锈蚀速度加快使锈蚀速度加快实验氧化氧化铁与与铝壶表面的表面的氧化氧化铝膜性膜性质比比较 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完全锈蚀致密致密结实使使铝“自我保自我保护”与与空气（氧气）空气（氧气）接触接触与与水水接触接触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讨论讨论通通过对铁制品制品锈蚀条件的探究，你条件的探究，你对防止防止铁制品制品锈蚀有什么建有什么建议？1、保持、保持铁制品表面干燥和制

13、品表面干燥和洁净2、在、在铁制品表面涂一制品表面涂一层保保护膜如：刷膜如：刷油漆、涂油、油漆、涂油、镀上一上一层耐磨、耐腐耐磨、耐腐蚀的的金属金属铬、高温灼、高温灼烧金属，金属，进行行“烤烤蓝”处理等理等3、制成合金、制成合金钢，如不，如不锈钢三角架：三角架：钢线钢线(辐条）：辐条）：链条：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐蚀的金属镀一层耐腐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？自行车防锈措施有哪些？讨论：讨论：钢圈：钢圈：加保加保护膜膜镀（镀锌锌铁又被称为）金属 白铁皮 加保加保护膜膜和和；（方程式为：（方程式为：）烤

14、蓝烤蓝 发黑发黑 Fe+H2O Fe3O4+H2 3 4 4 加保加保护膜膜涂。油 加保加保护膜膜刷。油漆 最后，金属最后，金属资源保源保护保保护金属金属资源的主要途径：源的主要途径：1、防止金属的腐、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用、金属的回收和利用3、有、有计划合理地开采划合理地开采矿物物4、寻找金属代用品找金属代用品5、物尽其用、物尽其用L/O/G/O(2)常常见的的防防锈方法方法最简单的防锈方法是保持金属制品表面最简单的防锈方法是保持金属制品表面的的。制制，如，如（主要成分（主要成分是是、）铁铁的的的的锈蚀锈蚀与与与与防防防防锈锈1.洁净干燥洁净干燥 加加：合金合金 不锈钢不锈钢 Fe C Cr Ni 保护膜保护膜 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，还要加强锻炼，增强体质增强体质如：在钢铁中加入铬、镍等。如：在钢铁中加入铬、镍等。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）（制成不锈钢）（制成不锈钢）不锈钢不锈钢 适时穿好衣服，做适时穿好衣服，做好防护。好防护。2.在钢铁表面在钢铁表面加一层保护膜加一层保护膜。