第八單元-課題三-金屬資源的利用和保護

第八單元-課題三-金屬資源的利用和保護第一頁，共37頁。人類生活離不開金屬第一頁第二頁，共37頁。金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬第二頁第三頁，共37頁。一.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（如金、銀等）有單質(zhì)形式存在；第三頁第四頁，共37頁。圖5—2地殼中金屬的百分含量含有礦物的巖石稱為礦石。鐵礦石等都是常見的礦石其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。元素名稱質(zhì)量分數(shù)/％元素名稱質(zhì)量分數(shù)/％鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005第四頁第五頁，共37頁。赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3常見幾種金屬礦物的成分第五頁第六頁，共37頁?？兹甘疌u2(OH)2CO3赤銅礦Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）第六頁第七頁，共37頁。罕見的銅礦石毛赤銅礦(Cu2O)第七頁第八頁，共37頁。我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。第八頁第九頁，共37頁。二.鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐第九頁第十頁，共37頁?，F(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。點燃尾氣有藍色火焰一氧化碳還原氧化鐵實驗室相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2點燃高溫用酒精燈點燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣第十頁第十一頁，共37頁。實驗步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳氣體5、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。第十一頁第十二頁，共37頁。1、原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O42、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣3、設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量第十二頁第十三頁，共37頁。高爐是個豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來

工業(yè)上第十三頁第十四頁，共37頁。鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：第十四頁第十五頁，共37頁。煉鐵時各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。第十五頁第十六頁，共37頁。煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石

生鐵、廢鋼原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫第十六頁第十七頁，共37頁。例3：用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？注意：帶入化學(xué)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：第十七頁第十八頁，共37頁。練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？生鐵—鐵—氧化鐵—赤鐵礦石3200t×（1-2%）÷70%÷80%=4571.5t赤鐵礦石:第十八頁第十九頁，共37頁。據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡三.金屬資源保護1.金屬的腐蝕和防護第十九頁第二十頁，共37頁。鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕

為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。第二十頁第二十一頁，共37頁。全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中實驗：探究鐵生銹的條件第二十一頁第二十二頁，共37頁。

一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴(yán)重銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食鹽水中干燥空氣中第二十二頁第二十三頁，共37頁。1．鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化,放熱）2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3．鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵Fe2O3,紅棕色.結(jié)論:第二十三頁第二十四頁，共37頁。鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·XH2O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它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。第二十四頁第二十五頁，共37頁。氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實使鋁“自我保護”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸第二十五頁第二十六頁，共37頁。鐵生銹的條件：與氧氣（或空氣）接觸與水接觸其它影響因素：溫度、鹽等思考：根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？與氧氣、水和二氧化碳接觸實驗：探究鐵生銹的條件第二十六頁第二十七頁，共37頁。想一想閱讀教材P19頁，回答下列問題：1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植物油？

2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢？

3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。不能，因為鐵銹是疏松的。第二十七頁第二十八頁，共37頁。4.

加快鐵生銹速率的情況酸性污染物的存在

(酸雨)加快生銹速度離子化合物的存在

(氯化鈉)高溫

(加快化學(xué)反應(yīng)速度)較不活潑金屬接觸（置換反應(yīng))經(jīng)刮擦或凹凸扭曲表面(增加接觸面)第二十八頁第二十九頁，共37頁。氧氣水生銹5.

怎樣防止鐵生銹加上保護層(1)加上油漆、塑膠層或油脂第二十九頁第三十頁，共37頁。鐵油漆氧氣和水不能與鐵接觸，所以鐵不會生銹油漆剝落后油漆氧氣和水與鐵接觸，導(dǎo)致鐵生銹第三十頁第三十一頁，共37頁。(2)鍍上其他金屬,如鍍錫或鉻等「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。第三十一頁第三十二頁，共37頁。(3)犧牲性保護由鍍鋅鐵制造的水桶。把鐵與一較活潑的金屬相連接，因而防止鐵生成Fe2+(aq)離子，從而防銹。第三十二頁第三十三頁，共37頁。破損部位鋅表層氧與鋅反應(yīng)，鐵不會腐蝕鐵鋅塊第三十三頁第三十四頁，共37頁。(4)使用鐵