课题3金属资源的利用和保护 (2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课题,3,金属资源的利用和保护,前言,地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银、铂等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。,自然界以单质形式存在金,自然界以单质形式存银,工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石,常见的铁矿石,磁铁矿,(,Fe,3,O,4,),赤铁矿,(,Fe,2,O,3,),黄铁矿,(,FeS,2,),菱铁矿,主要成分为,FeCO,3,罕见的铁矿石,七彩针铁矿 这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。,铝土矿,Al,2,O,3,常见的铜矿石,孔雀石,(,Cu,2,(OH),2,CO,3,),黄铜矿,CuFeS,2,辉铜矿,Cu,2,S,罕见的铜矿石,毛赤铜矿,(Cu,2,O),在地壳中，矿物常与岩石混合共存在一起，形成,矿石,把金属矿石变成金属的过程，叫金属的冶炼。,铁的冶炼,我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。,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（,yn,）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。,中国最早的关于使用铁制工具的文字记载，是,左传,中的晋国铸铁鼎。在春秋时期，中国已经在农业、手工业生产上广泛使用铁器。铁在自然界分布极广，是地壳的重要组成元素之一。因为天然的纯铁在自然界几乎不存在，铁矿石的熔点也较高，又不易还原，所以人类利用铁较铜、锡、铅、金等还要晚些，在埃及、西南亚等一些文明古国所发现的最早的铁器，都是由陨铁加工而成的。,生熟炼铁炉,模拟炼铁实验,一氧化碳还原氧化铁的实验,注意事项,加热前要通入一段时间的,CO,，排尽硬质玻璃管中的空气，防止加热一氧化碳和空气的混合物发生爆炸。,反应完成后，须待玻璃管冷却后再停止通,CO,，防止热的铁再被氧化,CO,要“早来晚走”,酒精喷灯要“迟到早退”酒精灯要“早到迟退”,尾气处理：,CO,有毒,工业炼铁,（,1,）炼铁原理：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里还原出来。,反应物或生成物是混合物必须进行换算，换算方法如下：,混合物质量,纯度,纯度,纯净物质量,例：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,？,含杂质物质的化学方程式的计算,冶炼,2000t,含杂质,3%,的生铁,需要含,Fe,3,O,4,90%,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”。那么应按怎样的步骤进行解呢？,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,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。,实验结果,铁制品的锈蚀,铁制品锈蚀的过程，实际上是铁在空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，铁制品锈蚀需要条件。例如，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等等。铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应。而铁与氧气、水蒸气等反应生成的铁锈（主要成分是,Fe,2,O,3,xH,2,O,）却很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气等反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。,防止铁生锈的方法,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,3.5,4.2,，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！因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。,金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。,防止铁生锈的方法,A.,采用保护膜是最普遍又重要的防锈措施。如在生产和生活实践中，人们常把暂时不用的钢铁制品表面，进行清洁干燥后，再涂上防锈材料，如机油、凡士林、防锈油脂等。若长期防锈常用保护膜法，如钢铁表面涂油漆、沥青、橡胶、搪瓷等非金属材料。还可以利用某些金属如锌、锡、铬、镍等表面形成一层致密氧化膜的性质，用电镀法、浸镀法、喷镀法等，将上述金属镀在钢铁制品的表面，防止空气和水对金属铁的锈蚀。,金属资源的保护,B.,组成合金，以改变金属内部组织的结构。例如，在钢中加入镍可增强防锈能力，含铬,18,和镍,8,的合金钢常称为“铬镍不锈钢”。,（,2,）金属资源的保护,防止金属锈蚀；金属回收利用；有计划、合理地开采矿物，严禁乱采滥挖；寻找金属的代用品。,