课题3金属资源保护与利用.ppt

课题3 金属资源的利用和保护,人类生活离不开金属,金属元素在地壳中的含量,资料,赤铁矿,黄铁矿FeS2,菱铁矿FeCO3,铝士矿,黄铜矿,辉铜矿,Fe2O3,矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物叫矿石。,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,1 单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、银等 2 化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、锌、钠和钙等,一 金属的存在形式,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,一.铁的冶炼,1.实验开始时：先通入co，,再点燃酒精喷灯,2.实验结束时：先熄灭酒精喷灯，,停止通入co： 为什么？,主要实验步骤,1.排净玻璃管中的空气，防止爆炸 2.防止高温下生成的铁粉被氧化,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,一.铁的冶炼,工业上,思考：,1.铁在自然界中主要以什么形式存在？ 2.哪种铁矿石最适合炼铁？,化合物,赤铁矿， 含铁量高，无有害元素,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,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,工业上,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。,有关杂质问题的计算,例: 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？,解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t,设：理论上可炼出铁的质量为X Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800 t X,800t x=560t 256 x,高温,=,折合为含铁96%的生铁的质量为560t96%=583t,答：1000t可炼出生铁为583t。,例4、某钢铁厂每天需要消耗1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,80%,800t,537.6t,生铁的质量=537.6t96%=560t,练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁质量分数为90%的磁铁矿石多少？,解：铁的质量： 2000t(1-3%) =1940t,设：可炼出四氧化三铁的质量为X Fe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t,高温,232 x x=2679t 168 1940t,=,折合为磁铁矿石的质量为2679t90%=2977t,答：磁铁矿石的质量为2977t。,练习,1在自然界中以单质形式存在 2我国时期开始冶铁 3铁在自然界中以形式存在，冶铁是利用将铁从铁矿石中还原出来， 4实验室冶铁时应先通CO还是先点酒精喷灯？为什么? 5工业冶铁的原料是_，设 备是，条件是,金银,春秋战国,化合物,CO,先通CO排净玻璃管中的空气，防止爆炸,焦炭、石灰石、铁矿石,高炉,高温,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）。,资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40%。,二、金属资源保护,1、金属的腐蚀和防护 （1）铁制品锈蚀条件的探究,一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中 二、在试管2中注入冷却的沸水，使其侵没铁钉，上面加上植物油并塞紧橡皮塞 三、在试管3中加入少量干燥剂（生石灰或无水氯化钙） 再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞,一周后,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,一半在水中,干燥空气中,铁生锈条件的探究,生锈,不生锈,不生锈,铁既与水接触，又与氧气接触,铁只与水接触,铁只与氧气接触,在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热）,小结：,加速铁制品锈蚀的因素：酸或氯化钠存在,导致铁制品锈蚀的因素：水和氧气同时存在,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,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,怎么防止钢铁生锈呢？,在车船的表面喷油漆,在机械表面涂防锈油,在面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷,此外，还可以在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属。 如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬,镀铜,讨论,1、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,二、金属资源保护,2、金属资源保护,（1）回收和利用废旧金属,据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金得到了回收利用。 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。,你知道吗？,有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。在对自然环境威胁最大的几种物质中，电池里就包含了汞、铅、镉等多种，若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，或者随手丢弃，渗出的汞及重金属物质就会渗透于土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康。,电池的组成物质在使用过程中，被封存在电池壳内部，并不会对环境造成影响。但经过长期机械磨损和腐蚀，使得内部的重金属和酸碱等泄露出来，进入土壤或水源，就会通过各种途径进入人的食物链。,废电池的危害,有关专家介绍说，“电子垃圾”处理不当危害极其严重，特别是电视、电脑、手机、音响等电子产品，含铅、镉、水银、六元铬、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等大量有毒有害物质。有资料显示，每一台电视机或电脑显示器中的阴极射线管平均含有4-8磅铅。而铅一旦进入土壤会严重污染水源，最终将危害人类、植物和微生物，还会对儿童的脑发育将造成极大的影响。,“电子垃圾”是特殊垃圾，其中的成分较复杂，既含有普通的金属铸件和塑料，又有特殊元器件和贵重金属；既有许多可重新利用的再生材料，又含有一些对人体健康和环境有害的物质。,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,二、金属资源保护,2、金属资源保护 （1）防止金属腐蚀,（2）回收和利用废旧金属,（3）合理开采矿物 （4）寻找金属的代用品 （5）物尽其用,小结,铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。 破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。 防止铁生锈的方法为： 保持铁制品表面干燥和洁净 在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、 “烤蓝” 等 制成合金钢,保护金属资源的有效途径是： 防止金属腐蚀 回收利用废旧金属 合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品 物尽其用,我会做,1、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？ （1）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中 （4）浸没有植物油中 2、下列做法能防止铁制品生锈的是（ ） A、自行车脏了用清水冲洗 B、用废酸液冲洗铁制污水管道 C、在铁制篮球架上刷一层油漆 D、切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干,(3)、(4),C、D,我会做,3、随着人们生活质量的提高，各种电池使用量大幅度增加，废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是 ( ) A 回收利用电池外壳的金属材料 B 防止电池中汞、