课题三金属资源的利用和保护

关于课题三金属资源的利用和保护第1页，共37页，2023年，2月20日，星期日人类生活离不开金属第2页，共37页，2023年，2月20日，星期日金属有广泛的用途，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37页，2023年，2月20日，星期日一.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（如金、银等）有单质形式存在；第4页，共37页，2023年，2月20日，星期日图5—2地壳中金属的百分含量

含有矿物的岩石称为矿石。铁矿石等都是常见的矿石

其余大多数以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。元素名称质量分数/％元素名称质量分数/％铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2.74银0.00001钾2.47金0.0000005第5页，共37页，2023年，2月20日，星期日赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝土矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分第6页，共37页，2023年，2月20日，星期日

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿

Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）第7页，共37页，2023年，2月20日，星期日罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O)第8页，共37页，2023年，2月20日，星期日

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，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等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生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。第9页，共37页，2023年，2月20日，星期日二.铁的冶炼为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉第10页，共37页，2023年，2月20日，星期日现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰一氧化碳还原氧化铁实验室相关的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2点燃高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气第11页，共37页，2023年，2月20日，星期日实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边酒精灯4、通入一氧化碳气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止石灰水倒吸,使试管炸裂。实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；第12页，共37页，2023年，2月20日，星期日1、原料：黄铁矿FeS2赤铁矿Fe2O3菱铁矿FeCO3磁铁矿Fe3O42、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+3CO2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石焦炭、空气3、设备：高炉化学方程式：70%48.27%46.67%72.41%含铁量第13页，共37页，2023年，2月20日，星期日高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来

工业上第14页，共37页，2023年，2月20日，星期日炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2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CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。第15页，共37页，2023年，2月20日，星期日例3：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁1000t×80%×70%÷96%=583.3t生铁的质量：第16页，共37页，2023年，2月20日，星期日Fe2O3+3CO==3CO2+

2Fe

例题：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少t?高温160800t112x160------800t=112------xx=560t答:理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为560t.解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80%==800t设理论上可以炼出铁的质量为x含铁96%的生铁的质量为：560t÷96%=583t第17页，共37页，2023年，2月20日，星期日例题：用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少t?解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为xFe2O3+3CO==3CO2

+

2Fe1602×561000t×80％x·96%1602×561000t×80％x·96%∴x=2×56×1000t×80％

160×96%=583t答：略。高温分析：计算时应注意把反应物和生成物都换算成纯物质的量，再代入化学方程式计算．第18页，共37页，2023年，2月20日，星期日练习：1、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?2、冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含90%Fe2O3的赤铁矿石多少t?第19页，共37页，2023年，2月20日，星期日

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20%——40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣三.金属资源保护1.金属的腐蚀和防护第20页，共37页，2023年，2月20日，星期日铁轨的锈蚀铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀

为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。第21页，共37页，2023年，2月20日，星期日全浸在水中干燥空气中一半在水中食盐水中稀H2SO4中实验：探究铁生锈的条件第22页，共37页，2023年，2月20日，星期日

一周后铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食盐水中干燥空气中第23页，共37页，2023年，2月20日，星期日1．铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热）2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3．铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3,红棕色.结论:第24页，共37页，2023年，2月20日，星期日铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，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，最易生锈！铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O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的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。第25页，共37页，2023年，2月20日，星期日氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

铁锈

(Ｆe2Ｏ3)氧化铝

(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”铁铁锈与空气（氧气）接触与水接触第26页，共37页，2023年，2月20日，星期日铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件第27页，共37页，2023年，2月20日，星期日想一想阅读教材P19页，回答下列问题：1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？

2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？

3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。第28页，共37页，2023年，2月20日，星期日4.

加快铁生锈速率的情况酸性污染物的存在

(酸雨)加快生锈速度离子化合物的存在

(氯化钠)高溫

(加快化学反应速度)较不活泼金属接触（置换反应)经刮擦或凹凸扭曲表面(增加接触面)第29页，共37页，2023年，2月20日，星期日氧气水生锈5.

怎样防止铁生锈加上保护层(1)加上油漆、塑胶层或油脂第30页，共37页，2023年，2月20日，星期日铁油漆氧气和水不能与铁接触，所以铁不会生锈油漆剥落后油漆氧气和水与铁接触，导致铁生锈第31页，共37页，2023年，2月20日，星期日(2)镀上其他金属,如镀锡或铬等「罐头」是由镀锡铁制成。镀铬的浴室水笼头。第32页，共37页，2023年，2月20日，星期日(3)牺牲性保护由镀锌铁制造的水桶。把铁与一较活泼的金属相连接，因而防止铁生成Fe2+(aq)离子，从而防锈。第33页，共37页，2023年，2月20日，星期日破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块第34页，共37页，2023年，2月20日，星