金属矿物与冶炼.ppt

1、一、金属在自然界的存在,游离态（单质）：,化合态（化合物）：,Ag, Pt, Au,Fe, Cu, Na等绝大多数金属,二、金属矿物,孔雀石,铝土矿,黄铜矿,自然界以单质形式存在的银,自然界以单质形式存在的金,三、炼铁的基本原理,现象：红棕色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰 水变浑浊的气体。,基本原理：,步骤：1、检查装置的气密性；装入药品并固定,2、像玻璃管内通入CO；,3、给氧化铁加热；,4、停止加热,5、继续通CO至冷却后停止通CO,H2 C,练习：请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式,具有还原性的物质: CO,H2、C、CO化学性质的比较,点燃,点燃,点燃,点燃,高温,H2和C还原

2、CuO实验比较,实验装置图,原料：,铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气,四、铁的冶炼,1.炼铁,设备：,高炉,过量空气,焦炭,焦炭,高温,高温,赤铁矿,高温,CO2,CO,Fe,反应过程：,涉及反应化学方程式：,产品：,生铁（含碳量2-4.3%）,合金,2.炼钢：,氧气,高温,钢,生铁,钢（含碳量0.03-2%）,生铁和钢的区别,中国古代冶炼图,转 炉 炼 钢,为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质. 越不活泼的金属, 越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质.,金属活动性顺序： K

3、 Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au,金 属 活 动 性 由 强 渐 弱,1.活泼金属(如K Ca Na Mg AI) 电解法: 2Al2O3 = 4Al+3O2 2.一般金属(如Zn Fe Sn Pb Cu) 热还原法: Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO 3.较稳定金属(如Hg Ag) 直接加热法: 2HgO = 2Hg+O2 4.稳定金属(如Pt Au) : 直接以单质形式存在,通电,高温,加热,五、冶炼金属的常用方法,金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)CuHg AgPt Au,电解法,热还原法

4、,直接加热法,例1 用1000 t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,1000 t80% 70% 96%=583.3 t,赤铁矿石氧化铁铁生铁,下课啦,6.3 珍惜和保护金属资源,资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。,一、金属资源的消耗,资料二：据有关资料报道，现在世界上每

5、年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40%。,生活中许多设施都是用铁制成，如：,但这些设施普遍受到腐蚀的影响。,二、铁生锈条件的探究,药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。,试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。,没有生锈,产生锈蚀,经煮沸的蒸馏水,铁钉,棉花,无水氯化钙 （干燥剂）,蒸馏水,稀盐酸,油层,1 2 3 4,没有水,没有空气,水和空气同时存在,铁生锈的必要条件探究,没有生锈,产生锈蚀,没有水,水和空气同时存在,没有空气,铁生锈的必要条件探究结论：,铁的腐蚀称为生锈，生锈后的产物称为铁锈。其化学反应过程是相当复杂，但

6、结果非常简单。,铁锈结构疏松多孔，吸收水分，加速铁制品的生锈,因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！,氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,疏松多孔,完全锈蚀,致密结实,使铝“自我保护”,三、 怎样防止铁生锈,加上保护层,1. 加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂,加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂来防锈,2. 镀上其他金属, 如镀锡、锌、铜、镍、铬等,罐头是由镀锡铁制成。,镀铬的浴室水笼头。,3. 使用合金,用不锈钢制造的器具,4.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，牺牲活波金属，从而防锈。,牺牲性保护防锈法,金属防腐蚀的方法：,形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法） 电

7、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等 改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢 改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净,（1)隔绝空气或氧气 (2)隔绝水,讨论,1、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？,防止铁制品生锈的具体方法为： 保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等 制成合金钢，如不锈钢,讨论,2、自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？,答：刷漆、涂油、镀铬等,讨论,3、对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施

8、外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？ 废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？,回收和利用废旧金属,四、金属资源保护,讨论,废弃金属的回收有什么意义？,可节约金属资源 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源 降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品 可减少金属对环境的污染,如何保护金属资源：,（1）防止金属腐蚀,（1）合理开采矿物,（2）寻找金属的代用品,从资源的采集和开采方面,从保护金属材料和制品方面,（3）回收和利用废旧金属,“痛痛病”与镉（Cd）污染,20世纪初期,位于日本中部地区的富山县; 水稻普遍生长不良 1931年又出现了一种

9、怪病，患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，有的人因无法忍受痛苦而自杀。,19461960年，日本医学界长期研究后发现，“骨痛病”是由于神通川上游的神冈矿山废水引起的镉（Cd）中毒。 人体中的镉主要是由于被污染的水、食物、空气通过消化道与呼吸道摄入体内的，大量积蓄就会造成镉中毒。用含镉的水浇灌农田，稻秧生长不良，生产出来的稻米成为“镉米”。“镉米”和“镉水”把神通川两岸的人们带进了

10、“骨痛病”的阴霾中。,水俣病事件与汞（Hg）中毒,1925年，日本氮肥公司在这里建厂，后又开设了合成醋酸厂。1949年后，这个公司开始生产氯乙烯（C2H5Cl），年产量不断提高，1956年超过6000吨。与此同时，工厂把没有经过任何处理的废水排放到水俣湾中。 1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。,患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做“怪病”。 这种“怪病”就是日后轰动世界的“水俣病

11、”，是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。,氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（CH3HgCl）。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。,铅对人体的危害,据权威调查报告透露，现代人体内的平均含铅量已大大超过1000年前古人的500倍数！而人类却缺乏主动、有效的防护措施。,铅进入人体后，数小时后溶入血液中，阻碍血液的合成，导致人体贫血。出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等；有的口中有金属味，动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等症状也与铅污染有关。 小孩铅中毒则出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠；若是小学生，还伴有多动、听觉障碍、注意不集中、智力低下等现象。,铅进入人体后通过血液侵入大脑神经组织，使营养物质和氧气供应不足，造成脑组织损伤所致，严重者可能导致终身残废。 特别是儿童处于生长发育阶段，对铅比成年人更敏感，进入体内的铅对神经系统有很强的亲和力，故对铅的吸收量比成年人高好几倍，受害尤为严重。 铅进孕妇体内则会通过胎盘屏障，影响胎儿发育，造成畸形等,彩釉与雀巢咖啡杯 汽车尾气 罗马帝国的灭亡,废电池与环境污染,1939年11月9日，神奈川县某脑科医院收留了一名神智不清的男子。这名男子发病初起时