课题3 金属资源的利用和保护1.ppt

1、金属元素在地壳中的含量,金属资源存在的方式：,少数很不活泼的金属（Au、Ag）以单质形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。,金属资源的存在：,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一。（钨、钼、钛、锡等储量居世界前列；铜、铝等储量也很高）,我国的矿产资源：,自然界以单质形式存在的金,自然界以单质形式存在的银,赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）,铁矿石,工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。,黄铁矿（主要成分是FeS2）,菱铁矿（主要成分是FeCO3）,褐铁矿（主要成分是Fe2O3nH2O）,磁铁矿（主要成分是Fe3O4）,罕见的铁矿石,这不是一种稀有矿物，也没有

2、完整的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。,七彩针铁矿,黄铜矿（主要成分是CuFeS2）,铜矿石,辉铜矿（主要成分是Cu2S）,蓝铜矿（主要成分是Cu2(CO3)2(OH)2）,孔雀石（主要成分是Cu2(OH)2CO3）,罕见的铜矿石,毛赤铜矿（主要成分是Cu2O）,其它矿石,金红石（主要成分是TiO2）,铝土矿（主要成分是Al2O3）,闪锌矿,中国的矿产与数字,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

3、：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。 汞矿：探明汞产地103处。 锑矿：探明锑产地111处。 金矿：探明矿区1265处。 银矿：探明产地569处 。,自然界中以单质形式存在的金属我们可以直接地利用，那么以化合物形式出现的金属矿物质呢？例如从赤矿石怎么得到铁呢？,思考,早在我国的春秋战国时期，我们就开始使用和炼制铁器。下面的两幅图就是炼铁炉。,生熟炼铁炉二,生熟炼铁炉一,铁的冶炼,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，是天空中落下来的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。在很久以前，人们就曾用这种天然

4、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上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。,铁的冶炼,一、铁的冶炼,1原料,焦炭、石灰石、铁矿石,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,2设备,高炉,炼铁高炉,3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,过量空气,焦炭,焦炭,高温,高温,赤铁矿,高温,CO2,CO,Fe,4现象,一氧化碳还原氧化铁实验室装置,视频,红色的Fe2O3

5、变黑，同时产生使石灰水变浑浊的气体。,5实验室模拟冶炼的注意事项,（1） 加热前要通入一段时间的CO，排尽 硬质试管中的空气。 （2）酒精喷灯要“迟到早退”。 （3）尾气处理：CO有毒,例题：用1 500t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？,解：1 500t赤铁矿石中含有氧化铁的质量为 1 500t80%=1 200t,设：1 200t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。,Fe2O3 + CO 2Fe + 3CO2,答：1 500t含有氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁875t。,高温,160 256 1 200t x,x = 840t,折

6、合为含铁96%的生铁的质量为 840t96%=875t,含杂质物质的化学方程式的计算,冶炼2 000t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石多少吨？ 分析：这是一道“双杂质”的综合化学方程式计算题。对化学方程式的计算不论反应物还是生成物都要求“纯物质质量”。 这种计算题的步骤一般有如下几步： 第一步：将含有杂质物质质量换算成纯物质的质量： 纯物质质量含杂质物质质量纯度,第二步：将纯物质质量代入化学方程式进行计算。 第三步：将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量。 含杂质物质质量纯物质质量/纯度,全球每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的2040！,其中，钢铁制品因生锈的损失

7、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，怎样防锈呢？,二、金属资源保护,1金属的腐蚀和防护,铁生锈条件的实验探究,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、干燥剂氯化钙等。,（1）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2mL的植物油 （3）铁钉放入试管中，在瓶口放置干燥剂，再塞上塞子。 注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周，做好记录。,一周后，三个铁钉的变化情况,铁钉的一半浸入蒸馏水中,铁钉全部浸入蒸馏水，滴加2mL植物油,干燥试管中,铁生锈条件的探究铁生锈实验.f4v,A常温下，在干燥的空气中，铁很难跟氧气反应。

8、 B在隔绝空气情况下，铁不与水反应。 C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。,结论,铁生锈的条件,铁生锈是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果。温度、盐等对铁的生锈也有一定的影响。 铁在潮湿的空气中最容易生锈。,铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O，铁锈很疏松，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应的过程。属于缓慢氧化反应。,铁生锈的实质,铁锈主要成分,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,B涂保护膜,D制造耐腐蚀的合金,镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等。,涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷等。,C形成致

9、密氧化物薄膜保护层 如枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。,E电化学保护,铁与氧气反应,1根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件是什么？,思考,与氧气、水和二氧化碳接触。,2为什么铝不容易被腐蚀？金属腐蚀的条件是什么？,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。 金属腐蚀的条件：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作用。,关于金属腐蚀,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，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世

10、界各发达国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3.54.2，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！,2金属资源保护,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下图所示。,据估计一些矿物可供开采的年限,（4）寻找金属的代用品,（1）防止金属的腐蚀,（2）废旧金属的回收利用,（3）有计划，合理地开采矿物,金属资源的保护措施：,废旧金属的回收,金属的回收利用,1炼铁的原料：焦炭、石灰石、铁矿石,2炼铁的原理：,Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2,3防止铁生锈的方法：,A保持铁表

11、面的清洁干燥，隔绝空气和水,B涂保护膜,C形成致密氧化物薄膜保护层,D寻找金属的代用品,A防止金属的腐蚀,B废旧金属的回收利用,C有计划，合理地开采矿物,4金属资源的保护：,D制造耐腐蚀的合金,E电化学保护,1菜刀在下述情况下，发生锈斑的严重程度顺序是（ ） 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，再抹一点花生油。切完菜后用水冲洗。 A B C D,C,2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（ ） A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 C在疏松、透气、干燥的土壤中 D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瓷的目的是（ ） A美观和杀菌消毒作用 B增大厚度防止磨损