资源描述
金属资源的利用和保护,.,一.金属元素在自然界中的存在1、地球上的金属广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式外，其余都以化合物的形式存在。2、常见的金属矿石：赤铁矿（主要成分是Fe2O3);磁铁矿（主要成分是Fe3O4).3、在地壳中含量居前三位的金属：铝、铁、钙。,.,二.铁的冶炼,（一）工业炼铁 （1）设备：炼铁高炉 （2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 （3）炼铁原理：在高温下，利用CO把铁从铁矿 石里还原出来。,.,1、现象：玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，试管里澄清石灰水变浑浊。点燃尾气产生蓝色火焰,一氧化碳还原氧化铁,（二）、实验室炼铁,.,2、相关的化学方程式：,3、如何检验有铁生成： （1）物理方法：用磁铁吸引。 （2）化学方法：取少量产物于试管中，加入 稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生则是铁粉。 4、注意：工业炼铁的产物是生铁而不是纯铁。,.,4、实验步骤： （1）连接仪器 （2）检查装置的气密性 （3）将适量的氧化铁装入试管并固定装置 （4）点燃右边酒精灯 （5）通入一氧化碳气体 （6）点燃酒精喷灯给氧化铁加热 （7）待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 （8）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,.,5、注意事项加热氧化铁之前，要先通入CO气体 ，目的是排尽装置中的空气，防止CO与空气混合后加热引起爆炸。(通入CO气体前，要先点燃右边酒精灯)实验完毕，先停止加热继续通入CO气体 ，直到玻璃管冷却，目的是防止热的固体重新被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。为防止CO污染空气，要进行尾气处理。尾气处理的方法：用酒精灯点燃尾气或用小气球收集。 6、含杂质物质的化学方程式的计算：先把含杂质的物质换算成纯净物的质量，再进行计算。 换算方法：纯净物的质量=不纯物质的质量 X 纯度,.,三、金属资源保护 1、铁的锈蚀 （1）铁制品锈蚀条件：铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果，两者缺一不可。 （2）铁锈的主要成分：Fe2O3 （3）铜生成铜绿的条件是：铜与水、氧气、二氧化碳接触。铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3 2、防止铁制品生锈 （1）原理：使铁制品隔绝空气和水。 （2）方法： 保持铁制品表面的清洁干燥。在铁制品表面涂一层保护膜，如涂油、刷油漆、在脸盆、杯子表面烧制搪瓷；镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；制成不锈钢等。,.,3、常用的除锈方法： （1）物理方法：用砂纸打磨 （2）化学方法：用盐酸或稀硫酸除铁锈。 4、保护金属资源的有效途径 （1）防止金属的腐蚀； （2）回收利用废旧金属； （3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿； （4）寻找金属的代用品。,.,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可替代的作用!,军事与科技也需要大量的金属,.,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；,.,图52 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。,.,赤铁矿,黄铁矿FeS2,菱铁矿FeCO3,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,Fe2O3,常见几种金属矿物的成分,.,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,.,罕见的铜矿石,毛赤铜矿(Cu2O ),.,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。,.,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,.,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 + 3CO 2Fe + 3CO2,CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O,2CO + O2 2CO2,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,.,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；实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。,.,1、原料：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,2、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,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,.,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,.,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,.,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。,.,炼钢和炼铁的比较,高温,.,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,1000t80% 70%96%=583.3t,生铁的质量：,.,练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？,生铁铁氧化铁赤铁矿石,3200t（1-2%）70%80%=4571.5t,赤铁矿石:,.,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,.,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。,.,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,.,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,.,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:,.,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Fe2O3XH2O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。,.,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”,铁,铁锈,与空气（氧气）接触,与水接触,.,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,.,想一想,阅读教材P19页，回答下列问题： 1、试管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。,.,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),.,5. 怎样防止铁生锈,加上保护层,(1)加上油漆、塑胶层或油脂,.,.,(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。,.,(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。,.,.,(4)使用铁合金,用不锈钢制造的器具,.,金属防腐蚀的方法：,改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢 形成保护层 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）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 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,.,保持钢铁表面的清洁干燥。 镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。 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、用橡胶或塑料包在钢铁表面。 形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。 在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）,防止铁锈蚀的主要措施：,.,谢谢,
展开阅读全文