课题3　金属资源的利用和保护 (5).ppt

课题3金属资源的利用和保护 广东省阳江市第四中学施鉴芝 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 军事与航空也需要大量的金属 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 金 银 图5 2地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为矿石 其余大多数金属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 黄铜矿 辉铜矿 Fe2O3 常见几种金属矿物的成分 铝土矿Al2O3 孔雀石Cu2 OH 2CO3 赤铜矿Cu2O 磁铁矿 主要成分Fe3O4 金红石TiO2 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 现代炼铁工艺 古代炼铁工艺 实验室模拟工业冶炼铁 相关的化学方程式 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 CO2 Ca OH 2CaCO3 H2O 2CO O22CO2 点燃 高温 实验现象和分析 酒精灯的作用 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 注意 工业上一般选择赤铁矿或磁铁矿来冶炼铁 因他们含铁量高 而且会少产生有害气体二氧化硫 设备 炼铁高炉 铁矿石 焦炭 石灰石 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 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 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 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 1 金属的腐蚀和防护 人们采取了许多措施 但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一 如何防锈 三 金属资源保护 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 a 在干燥空气中b 浸没在水中c 半截浸没在水中 铁的生锈过程 哪种条件下 铁最易生锈 为什么 不生锈 有水无O2 不生锈 有O2无水 在水与空气的交界面最易生锈 植物油 abc 请思考 用橡皮塞塞紧管口 有水和 2 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 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Fe2O3 XH2O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 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 三角架 钢线 辐条 链条 刷漆 镀一层耐腐蚀的金属 涂油等 平时要保持自行车的洁净与干燥 或涂油 自行车防锈措施有哪些 讨论 钢圈 图8 25据估计一些矿物可供开采的年限 2 金属资源保护 为什么要保护金属资源 矿物的储量是有限的 而且不能再生 2 怎样保护金属资源呢 防止金属的腐蚀 金属的回收与利用 有计划 合理地开采矿物 严禁不顾国家利益的乱采矿 寻找金属代用品 如以塑代钢 图8 26金属的回收利用 回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20 而且还可以节约金属资源和95 能源 目前世界上有50 以上的铁和90 以上的金得到回收利用 反馈练习 1 在下列情况下 埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是 A 在潮湿 致密的土壤中B 在干燥 致密的土壤中C 在潮湿 疏松的土壤中D 在干燥 疏松的土壤中 2 某运输用铁船 在水中行驶 最易生锈的部位是 C B A 水面上的船头部分B 水面附近的船体部分C 水面下的船底部分D 各部分都一样速度生