課題3《金屬資源的利用和保護(hù)》ppt課件

1、課題三金屬資源的利用和保護(hù) 劉圩初中 楊再東 人類生活離不開(kāi)金屬人類生活離不開(kāi)金屬 一一.金屬元素在自然界中的存在金屬元素在自然界中的存在 金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的 金屬（如鉑、金、銀等）有金屬（如鉑、金、銀等）有單質(zhì)形式單質(zhì)形式存在；存在； 圖圖52 地殼中金屬的百分含量地殼中金屬的百分含量 鋁鋁 7.73% 鐵鐵 4.75% 鈣鈣 3.45% 鈉鈉 2.74% 鉀鉀 2.47% 鎂鎂 2.00% 含有礦物的巖石稱為含有礦物的巖石稱為礦礦 石石鐵礦石等都是常見(jiàn)的礦鐵礦石等都是常見(jiàn)的礦 石石 其余大多數(shù)以其余大多數(shù)以化合物化合物 的形

2、式存在。金屬化合物的形式存在。金屬化合物 在自然界中以在自然界中以礦物礦物的形的形 式存在。式存在。 常見(jiàn)幾種金屬礦物的成分常見(jiàn)幾種金屬礦物的成分 磁鐵礦磁鐵礦褐鐵褐鐵 礦礦 赤鐵礦赤鐵礦 Fe3O4 Fe2O3XH2O Fe2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 赤銅礦赤銅礦 Cu2O 赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦 菱鐵礦菱鐵礦 鋁士礦鋁士礦黃銅礦黃銅礦 輝銅礦輝銅礦 二二.鐵的冶煉鐵的冶煉 現(xiàn)象現(xiàn)象 分析分析 反應(yīng)式反應(yīng)式 尾氣處理尾氣處理 紅色的紅色的Fe2O3變成灰黑色，同時(shí)產(chǎn)生變成灰黑色，同時(shí)產(chǎn)生的氣體的氣體使澄清的使澄清的 石灰水變渾濁石灰水變渾濁 一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉一氧

3、化碳還原氧化鐵生成鐵粉( (灰黑色灰黑色) )與二氧化碳與二氧化碳 1.1.實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵 用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或用氣球收集尾氣用氣球收集尾氣 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高溫高溫 證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是： 用磁鐵吸用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡或加稀鹽酸有氣泡 ) 實(shí)驗(yàn)步驟： .按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。 把少量研細(xì)的氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。 把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳?xì)怏w 排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點(diǎn)燃出氣口 處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化

4、碳污染空氣。待排盡 后，點(diǎn)燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化。 當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，再通入一 會(huì)兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。 一氧化碳還原氧化鐵 必須在封閉的硬質(zhì)玻 管中進(jìn)行，防止一氧 化碳污染空氣。 原料：鐵礦石、焦炭、石灰石 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高溫 2.工業(yè)煉鐵： 反應(yīng)的化學(xué)方程式： CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑 原理： 焦炭在高溫條件下跟O2反應(yīng)生成CO, CO作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中 的鐵還原出來(lái)。 磁鐵礦磁鐵礦（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4） 赤鐵礦赤鐵礦（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）

5、黃鐵礦（黃鐵礦（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱鐵礦（菱鐵礦（主要成分 主要成分FeCOFeCO3 3） 想一想想一想： 你認(rèn)為哪種礦石你認(rèn)為哪種礦石最不適宜最不適宜作為作為 工業(yè)煉鐵的原料？工業(yè)煉鐵的原料？ 除了除了焦炭焦炭和和一氧化碳一氧化碳可以還原出鐵來(lái)可以還原出鐵來(lái) ， 氫氣氫氣也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來(lái)煉鐵？也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來(lái)煉鐵？ 70%70% 72.4%72.4% 48.3%48.3%46.7%46.7% 將鐵礦石中的將鐵礦石中的 SiOSiO2 2轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 C + O2 = 2CO2 高溫高溫 C + CO2 = 2CO （FeFe2 2

6、O O3 3） 生鐵生鐵 出鐵口出鐵口 爐渣爐渣 出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫 高爐氣體高爐氣體 高爐氣體高爐氣體 產(chǎn)生一氧化碳產(chǎn)生一氧化碳 提供熱量提供熱量 原料原料 補(bǔ)充：煉鋼補(bǔ)充：煉鋼 高溫高溫 解：設(shè)每天可以煉出的生鐵質(zhì)量為解：設(shè)每天可以煉出的生鐵質(zhì)量為X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X =700t 答：答：該廠理論上每天可以煉出含鐵該廠理論上每天可以煉出含鐵96%96%的生鐵的生鐵700700噸。噸。 = 例例:某鋼鐵廠每天需要消耗某鋼鐵廠每天需要消耗

7、1000t1000t含氧化鐵含氧化鐵80%80% 的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵 96%96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？ 剛剛顯示的計(jì)算方法有哪些錯(cuò)誤？ 有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算 輔助練習(xí)輔助練習(xí)1、1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中的赤鐵礦石中 含氧化鐵的質(zhì)量是多少？含氧化鐵的質(zhì)量是多少？ 氧化鐵的質(zhì)量氧化鐵的質(zhì)量： 1000t （ 1- 20% ）=800t 純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量= 不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量= 純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量 高溫高溫 解：設(shè)每天可以

8、煉出的生鐵質(zhì)量為解：設(shè)每天可以煉出的生鐵質(zhì)量為X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t X 160 1000t 112 X X =700t 答：答：該廠理論上每天可以煉出含鐵該廠理論上每天可以煉出含鐵96%96%的生鐵的生鐵700700噸。噸。 = 80%96% 800t 96%x 583.3t 583.3t 解法解法2： 注意：注意： 帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物質(zhì)量帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物質(zhì)量 赤鐵礦石赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵 1000t80% 70%96%=583.3t 生鐵的質(zhì)量：生鐵的質(zhì)量： 反饋練習(xí)：反饋練習(xí)：要煉

9、出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵的生鐵3200噸，需噸，需 要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？的赤鐵礦石多少噸？ 生鐵生鐵鐵鐵氧化鐵氧化鐵赤鐵礦石赤鐵礦石 3200t（1-2%）70%80%=4571.5t 赤鐵礦石赤鐵礦石: 解：設(shè)每天需赤鐵礦石的質(zhì)量為解：設(shè)每天需赤鐵礦石的質(zhì)量為X X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 80%X 3200t（1-2%） 160 80%X 112 3200t98% X =4571.5t 答：答：該廠理論上每天需赤鐵礦石該廠理論上每天需赤鐵礦石4571.5噸。噸。 = 高溫高溫 據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在全

10、世界每年被腐據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐 蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的 20%40% 鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡 三三.金屬資源保護(hù)金屬資源保護(hù) 1.金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕和防護(hù) 取取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入3支試管支試管 中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn) 步驟一、在試管步驟一、在試管1中加入中加入少量的蒸餾水少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在 水中水中 步驟二步驟二、在試管、在試管2中注滿迅速中注滿迅速冷卻的沸水冷卻的沸水塞緊橡皮塞塞緊橡皮塞 步驟三步驟三、

11、在試管、在試管3中加入少量中加入少量干燥劑干燥劑（生石灰或無(wú)水氯化鈣）（生石灰或無(wú)水氯化鈣） 再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞 一周后一周后 鐵釘浸沒(méi)一半在水中：鐵釘浸沒(méi)一半在水中： 鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界面處生銹面處生銹 鐵釘完全浸沒(méi)在水中（上面還加植物油）：鐵釘完全浸沒(méi)在水中（上面還加植物油）： 鐵未生銹鐵未生銹 鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）： 鐵未生銹鐵未生銹 全浸在水中全浸在水中 一半在水中一半在水中 干燥空氣中干燥空氣中 。 （緩慢氧（緩慢氧 化，放熱）化，放熱） 在空氣中

12、銹蝕，實(shí)際上是在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水 等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化化 學(xué)變化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物鐵的化合物的過(guò)程的過(guò)程 鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3XH2O它 是一種疏松多孔的物質(zhì) 鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(guò)它這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(guò)它 的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被 完全銹蝕。完全銹蝕。 在切過(guò)咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相在切過(guò)咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相 近的三處進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)近的三處進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn) 一處：用濕棉球濕潤(rùn)；一處：

13、用濕棉球濕潤(rùn)； 一處：用干布檫干一處：用干布檫干 一處：用干布檫干后，涂上一層食油；一處：用干布檫干后，涂上一層食油； 放置一晝放置一晝 夜，觀察夜，觀察 菜刀三處菜刀三處 表面發(fā)生表面發(fā)生 的變化的變化 與空氣（氧氣）與空氣（氧氣）接觸接觸 與水與水接觸接觸 怎么防止鋼鐵生銹呢？怎么防止鋼鐵生銹呢？ 在在 車車 船船 的的 表表 面面 噴噴 油油 漆漆 在機(jī)械表面涂防銹油在機(jī)械表面涂防銹油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面燒涂搪瓷等表面燒涂搪瓷 此外，還可以在鋼此外，還可以在鋼 鐵表面鍍上一層能鐵表面鍍上一層能 起保護(hù)作用的其他起保護(hù)作用的其他 金屬。（為什么？）金屬。（為什么？） 如：

14、在鋼鐵表面鍍?nèi)纾涸阡撹F表面鍍 錫、鍍鋅、和鍍鉻錫、鍍鋅、和鍍鉻 鍍銅？鍍銅？ 三角架：三角架： 鋼線(輻條）： 鏈條： 刷漆刷漆 鍍一層耐腐鍍一層耐腐 蝕的金屬蝕的金屬 涂油等涂油等 平時(shí)要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！平時(shí)要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！ 自行車防銹措施有哪些？ 討論：討論： 鋼圈： 小結(jié)小結(jié)：金屬防腐蝕的方法： 改變金屬的本質(zhì)改變金屬的本質(zhì) 制成合金鋼，如不銹鋼制成合金鋼，如不銹鋼 形成保護(hù)層形成保護(hù)層 刷油漆、涂油、燒制搪瓷、電鍍上一刷油漆、涂油、燒制搪瓷、電鍍上一 層耐腐蝕的金屬、通過(guò)化學(xué)方法使表層耐腐蝕的金屬、通過(guò)化學(xué)方法使表 面形成氧化物薄膜等面形成氧化物薄

15、膜等 改善腐蝕環(huán)境等等改善腐蝕環(huán)境等等 保持鐵制品表面干燥和潔凈保持鐵制品表面干燥和潔凈 圖8-25 據(jù)估計(jì)一些礦物可供開(kāi)采的年限 2.金屬資源保護(hù) 為什么要保護(hù)金屬資源？ 礦物的儲(chǔ)量是有限的，而且不能再生。 圖8-26 金屬的回收利用 回收一個(gè)鋁制的易拉罐比制造一個(gè)新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約 金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。 2、怎樣保護(hù)金屬資源呢? 防止金屬的腐蝕。 金屬的回收與利用。 有計(jì)劃,合理地開(kāi)采礦物,嚴(yán)禁不顧 國(guó)家利益的亂采礦。 尋找金屬代用品。如以塑代鋼。 （1）汞與稀鹽酸）汞與稀鹽酸 （2）鋁與硫酸銅溶液）鋁與硫酸銅溶液 （3）銀與硫酸鋅溶液）銀與硫酸鋅溶液 （4）鋅與硝酸銀溶液）鋅與硝酸銀溶液 （5）鈉與稀硫酸）鈉與稀硫酸 1、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。、下列物質(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)？寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。 2、回答下列問(wèn)題：、回答下列問(wèn)題： （1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？ （2）切過(guò)咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？）切過(guò)咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？ （3）被雨水淋濕的自行車，為什么須