金属资源的利用和保护课件1上课-优秀PPT.ppt

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1、人类生活离不开金属人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不行替代的作用!军事与科技也须要大量的金属军事与科技也须要大量的金属一一.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（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 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。赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿

2、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:含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿石。矿石。铁矿石等都是常见的矿石铁矿石等都是常见的矿石常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分 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）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

3、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。大自然向人类供应了丰富的金属矿物资源，大自然向人类供应了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。二二.铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉现象：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

4、化碳还原氧化铁试验室试验室试验室试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作用是用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气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F

5、e2O3+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高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐火耐火砖砖作衬里。炼铁的主要原料是作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还

6、原出来 工业上工业上工业上工业上铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：炼铁时各物质的作用：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭焦炭:(1)燃烧放热提高炉温，燃烧放热提高炉温，(2)将生成的将生成的CO2还原为具有还原性的还原为具有还原性的CO.因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流淌性，能与，优点是气体还原剂具有流淌性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。矿石充分接触，使反应更彻底。三、有关杂质问题的计算三、有关杂质问题的计算例 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理论

7、上炼出中含的赤铁矿石，理论上炼出中含铁铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？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X 高温高温 Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2 160 2X56800 t X 练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，吨，须要含氧化铁质量分数为须要含氧化铁质量分数为80%的赤铁的赤铁石多少吨？石多少吨？（其次课时）（其次课时）人们实行了很多措施，但一年全世界因生锈而损失的铁约占世界年产量的四分之一！资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀资料一：据有关资料报道，现在世界上

8、每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当与年产量的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。依据已资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。依据已探明的一些矿物的贮存量，并目前这些金属的消耗探明的一些矿物的贮存量，并目前这些金属的消耗速度，有人估速度，有人估 计一些矿物、可供开采的年限如课计一些矿物、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，一些国本图所示（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）。家的金属储备和金属的回收利用等）。四四.金属资源爱护金属资源爱护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护铁轨的锈蚀铁轨的锈

9、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 为了削减损失，为了削减损失，须要探究金属须要探究金属锈蚀的缘由、锈蚀的缘由、防护的方法和防护的方法和废金属的回收废金属的回收利用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。取取3枚干净无锈的铁钉，分别放入枚干净无锈的铁钉，分别放入3支试管支试管中进行下面的试验中进行下面的试验步骤一、在试管步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中水中步骤二、在试管步骤二、在试管2中注满快速冷却的沸水塞紧橡皮塞中注满快速冷却的沸水塞紧橡皮塞步骤三、在试管步骤三、在试管3中加入少量

10、干燥剂（生石灰或无水氯化钙）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生生锈锈的必要的必要条件条件没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀没没没没有水有水有水有水 水和空水和空

11、水和空水和空气气气气同同同同时时时时存在存在存在存在，共同作用共同作用共同作用共同作用没没没没有空有空有空有空气气气气氧气氧气水水生锈生锈在空气中锈蚀，事实上是铁跟氧气、水等在空气中锈蚀，事实上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列困难的化学变物质相互作用，发生一系列困难的化学变更，使铁转化为铁的化合物的过程。更，使铁转化为铁的化合物的过程。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！铁锈成分困难，主要是铁锈成分困难，主要是Fe2O3XH2OFe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质它是一种疏松多孔的物质 铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙

12、，不断向里层渗透，接着跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。1 1铁铁生生锈锈是是铁铁与与氧氧气气、水水等等物物质质相相互互作用。（作用。（缓慢氧化缓慢氧化,放热放热）2.2.铁铁锈锈（混混合合物物）的的主主要要成成分分是是氧氧化化铁铁Fe2O3,红棕色红棕色.结论结论: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疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密牢固致密牢固使铝使铝“自我爱自我爱护护”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在机械在机械表面涂防锈油表面涂防锈油在面盆、杯子、在面盆、杯子、等表面等表面烧涂搪瓷烧涂搪瓷此外，还可以在

13、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爱护作用的其他起爱护作用的其他金属，即电镀。金属，即电镀。如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜金属防腐蚀的方法：具体措施具体措施变更金属的内部结构变更金属的内部结构制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢形成爱护层形成爱护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜，通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜，如烤蓝等如烤蓝等改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干

14、燥和干净保持铁制品表面干燥和干净（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水保持钢铁表面的清洁干燥。保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属爱护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，镀金属爱护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。钢圈镀铬、镍。涂非金属爱护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、涂非金属爱护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。形成氧化膜爱护层：枪套上形成四氧化三铁、形成氧化膜爱护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上锯条上的烤蓝。的烤蓝。在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加钢（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：防止铁锈蚀的主要措施：自行车的构件如支架、链条、钢圈等，自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别实行了什么防锈措施？分别实行了什么防锈措施？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬爱护金属资源的方法：防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀回收利用废旧金属回收利用废旧金属有支配、合理地开采矿物有支配、合理地开采矿物找寻金属替代品找寻金属替代品