金属资源利用与保护.ppt

金属资源的利用和保护 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 金属资源概况 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中 极少数不活泼的金属 如金 银等 有单质形式存在 自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银 赤铁矿 黄铁矿FeS2 菱铁矿FeCO3 铝士矿 黄铜矿 辉铜矿 Fe2O3 其余大多数金属是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 把含有某种金属的矿物叫矿石 孔雀石Cu2 OH 2CO3 赤铜矿Cu2O 磁铁矿 主要成分Fe3O4 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 锰等储量在世界上也占有重要志地位 但由于人口众多 人均拥有量约为世界人均水平的1 3 居世界第80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 早在春秋战国时期 我国就开始生产和使用铁器 从公元1世纪起 铁便成了一种最主要的金属材料 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 钢的主要成分就是铁 钢和铁有着非常广泛和重要的应用 它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平 新中国成立后 我国的钢铁工业得到了飞速的发展 1949年 我国的钢产量只有15 8万吨 居世界第26位 1996年 我国的钢产量首次突破1亿吨 居世界前茅 红色的Fe2O3变成灰黑色 同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊 一氧化碳还原氧化铁生成铁粉 灰黑色 与二氧化碳 1 实验室用一氧化碳还原氧化铁 用燃着的酒精灯将尾气点燃或 用气球收集尾气 实验8 3 3 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 4 注意事项 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 2 工业炼铁 4 产品 生铁 设备 炼铁高炉 铁矿石 焦炭 石灰石 铁矿石 焦炭 热空气 炉渣出口 生铁出口 石灰石 高炉炼铁图 C O2 CO2 点燃 CO2 C 2CO 高温 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 在实际生产时 所用的原料或产物一般都含有杂质 在计算用料时和产量时 应考虑到杂质问题 不纯物质 纯物质 纯度之间的关系 列比例时 一定要用纯量 3 含杂质的物质的化学方程式的计算 m 纯 m 不纯 纯度 m 不纯 m 纯 纯度 例题 用1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿石 理论上可炼含铁96 的生铁多少吨 解 1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80 800t 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X 160112 800tX X 560t 折合含铁96 的生铁的质量为560t 96 583t 纯化杂 答 1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿石 理论上可炼出含铁96 的生铁为583t 例题 用1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿石 理论上可炼含铁96 的生铁多少吨 答 1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿石 理论上可炼出含铁96 的生铁为583t 或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96 的生铁质量为X 160112800tX 96 160 112 800t X 96 X 583t 杂化纯 资料 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 金属的腐蚀和防护铁制品锈蚀条件的探究 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失 为了减少损失 需要探究金属锈蚀的原因 防护的方法和废旧金属的回收利用 铁钉锈蚀条件的探究 1 2 3 铁钉一半在蒸馏水里另一半在空气中 铁钉浸没在蒸馏水中上面用植物油密封 铁钉放在干澡的空气中 一周后 现象 1号试管中铁钉生锈 2号试管中铁钉没有生锈 3号试管中铁钉也没有生锈 想一想 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 铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O 1 铁制品锈蚀原理 小结 铁与空气中的氧气 水蒸气发生化学反应的过程 2 铁生锈条件 铁与氧气 水同时接触生成物不会对反应阻碍作用 铁锈的特点 蔬松多孔 3 铁制品的防护措施 防止铁生锈的原理 改变金属内部结构 就是破坏铁生锈的条件 隔绝空气 隔绝水 防止铁生锈方法 只要采取任何一种方法都可以防止铁生锈 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 2 防止铁生锈的措施 讨论 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 镀铬 刷油漆 涂油 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 推理依据是按铜绿的化学式可知 铜绿含C H O Cu四种元素 若无空气中的O2 H2O CO2等对铜发生作用则铜绿中不可能含O C H等元素 在潮湿的空气中铜与氧气 水 二氧化碳等作用生成了铜绿 用白醋浸泡可除去铜锈