金属资源的利用与保护MicrosoftPowerPoint演示文稿

1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 授课人：杨晴授课人：杨晴 主要是少数不活泼的金属主要是少数不活泼的金属 1.1.以单质的形式：以单质的形式： 金属的存在形式金属的存在形式 根据金属活泼性可以分为以下两种形式根据金属活泼性可以分为以下两种形式 自然界以单质形式存在的自然界以单质形式存在的金金 单质形式存在的单质形式存在的银银 赤铁矿赤铁矿 主要成分是主要成分是FeFe2 2O O3 3 磁铁矿磁铁矿 主要成分是主要成分是FeFe3 3O O4 4 2.2.以化合物的形式：以化合物的形式： 大多数是矿石大多数是矿石 菱铁矿菱

2、铁矿 主要成分是主要成分是FeCOFeCO3 3 硫铁矿硫铁矿 组要成分是组要成分是FeSFeS2 2 铝土矿铝土矿 主要成分是主要成分是AlAl2 2O O3 3辉铜矿辉铜矿 主要成分是主要成分是CuCu2 2S S 黄铜矿黄铜矿 主要成分是主要成分是CuFeSCuFeS2 2 接下来请大家阅读接下来请大家阅读 P P14 14的资料卡片 的资料卡片 金属元素在地壳中含量表：金属元素在地壳中含量表： 元素名称元素名称质量分数质量分数% % 元素名称元素名称质量分数质量分数% % 铝铝7.737.73镁镁2.002.00 铁铁4.754.75锌锌0.0080.008 钙钙3.453.45铜铜0

3、.0070.007 钠钠2. 742. 74银银0.000010.00001 钾钾2.472.47金金0.00000050.0000005 地球上金属资源很丰富，我国矿地球上金属资源很丰富，我国矿 物储量种类齐全。可是由于我国人口物储量种类齐全。可是由于我国人口 众多，人均水平只有世界的众多，人均水平只有世界的 1/31/3，在，在 所有的金属中铝含量最多，而提取量所有的金属中铝含量最多，而提取量 最大的是铁。最大的是铁。 请同学们看几张图片请同学们看几张图片 做出香喷喷的菜做出香喷喷的菜 一一. .铁的冶炼铁的冶炼 2.2.杂质问题计算杂质问题计算 1.1.冶炼原理冶炼原理 既然铁有这么多的

4、用处，那我国是从既然铁有这么多的用处，那我国是从 什么时候开始生产和使用铁器的？什么时候开始生产和使用铁器的？ 春秋战国时期春秋战国时期 生熟炼铁炉（一）生熟炼铁炉（一） 生熟炼铁炉（二）生熟炼铁炉（二） 图图8-21 为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票 1.1.什么叫冶炼什么叫冶炼？ 从矿石中制取金属单质的过程叫做冶炼从矿石中制取金属单质的过程叫做冶炼 老师接着给大家简单绍几老师接着给大家简单绍几 种冶炼金属的方法种冶炼金属的方法 通常中等活泼的金属如（通常中等活泼的金属如（MnMn、 ZnZn、FeFe、SnSn、PbPb等）还有等）还有

5、CuCu的冶的冶 炼，是把它们的矿物跟氢气或焦炼，是把它们的矿物跟氢气或焦 炭、炭、 COCO等物质一起加热反应，这等物质一起加热反应，这 样的冶炼方法称为还原剂法常采样的冶炼方法称为还原剂法常采 用还原剂法。用还原剂法。 1 1、还原剂法、还原剂法： 有些金属（如：有些金属（如：NaNa、K K、MgMg、AlAl 等）很难从其矿物中提取出来。为等）很难从其矿物中提取出来。为 了得到它们，需要用电解的方法。了得到它们，需要用电解的方法。 例如：从氧化铝制铝就需要使用电例如：从氧化铝制铝就需要使用电 解的方法。解的方法。 2 2、电解法：、电解法： 2Al2Al2 2O O3 3 = 4Al

6、+ 3O = 4Al + 3O2 2 通电通电 对于不活泼金属可用加热法，如：对于不活泼金属可用加热法，如： 2HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 2 3 3、热解或加热法：、热解或加热法： 4 4 、还有湿法冶金、还有湿法冶金 如：如：Fe + CuSOFe + CuSO4 4 = Cu + FeSO = Cu + FeSO4 4 高温高温 2.1 2.1 实验室实验室 用用COCO还原还原氧化铁氧化铁 1.1.实验室实验室 2.2.工业炼铁工业炼铁 用一氧化碳还原氧化铁用一氧化碳还原氧化铁 用一氧化碳还原氧化铁的装置用一氧化碳还原氧化铁的装置 现象：现象： 现象：现象

7、： 作用：作用： 红色的红色的FeFe2 2O O3 3逐渐成黑色逐渐成黑色 澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊 除去多余的除去多余的COCO 2.2.证明产物中有铁粉的方法是？证明产物中有铁粉的方法是？ 用磁铁吸，看黑色固体能否被吸收用磁铁吸，看黑色固体能否被吸收 ( (或加稀盐酸，观察是否有气泡生成或加稀盐酸，观察是否有气泡生成) ) 1.1.反应原理：反应原理： FeFe2 2O O3 3 + 3CO + 3CO 2Fe + 3CO2Fe + 3CO2 2 高温高温 3.3.尾气（尾气（COCO）处理：）处理： 可用气球收集尾气可用气球收集尾气 或用燃着的酒精灯将尾气点燃（本实验）或用燃着

8、的酒精灯将尾气点燃（本实验） 除去试管内的空气，因为空气是混合物，可能含有除去试管内的空气，因为空气是混合物，可能含有 可燃性，可爆炸的气体，以免加热可能会引起爆炸可燃性，可爆炸的气体，以免加热可能会引起爆炸 11实验开始时，为什么要先通一会儿实验开始时，为什么要先通一会儿 COCO后点燃酒精喷灯呢？后点燃酒精喷灯呢？ 应先停止加热，后停止通一氧化碳直到试应先停止加热，后停止通一氧化碳直到试 管冷却，否则可能会使生成的铁又被氧化。管冷却，否则可能会使生成的铁又被氧化。 22实验结束时，你认为应先停止通实验结束时，你认为应先停止通COCO 还是先撤酒精喷灯。为什么？还是先撤酒精喷灯。为什么？ 图

9、图8-20 8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉 2 2 工业炼铁工业炼铁 工业炼铁装置图工业炼铁装置图 焦炭焦炭 石灰石石灰石铁矿石铁矿石 炉渣出口炉渣出口 生铁出口生铁出口 炼铁高炉模型炼铁高炉模型 热空气热空气 u炼铁的主要原料是什么？炼铁的主要原料是什么？ u炼铁的主要设备是什么？炼铁的主要设备是什么？ u炼铁的主要原理是什么？炼铁的主要原理是什么？ u炼铁的主要反应化学方程式？炼铁的主要反应化学方程式？ 想一想？想一想？ 工业上工业上： 3CO + Fe3CO + Fe2 2O O3 3 2Fe + 3CO 2Fe + 3CO2 2 1.1.铁矿石铁矿石 焦炭焦

10、炭 石灰石石灰石 热空气热空气 2.2.高炉高炉 3.3.用用COCO将铁从它的化合物中还原出来将铁从它的化合物中还原出来 高温高温 高温高温 高温高温 C + OC + O2 2 CO CO2 2 4.C + CO4.C + CO2 2 2CO 2CO 3.3.有关杂质的计算有关杂质的计算 在实际生产中所利用的的原在实际生产中所利用的的原 料或产物一般都含有杂质，而料或产物一般都含有杂质，而 化学放程式的计算都是纯量的化学放程式的计算都是纯量的 计算，因此在计算原料和产量计算，因此在计算原料和产量 应考虑杂质问题。应考虑杂质问题。 某种金属单质某种金属单质 某种非金属单质某种非金属单质 固体

11、化合物固体化合物 生成的气体生成的气体 难容物及溶液中的溶质难容物及溶液中的溶质 化学方程式计算题中的有关纯量一般是指完化学方程式计算题中的有关纯量一般是指完 全参加反应的某一种物质或生成的一种物质。全参加反应的某一种物质或生成的一种物质。 3.1 3.1 什么是纯量？什么是纯量？ 3.2 3.2 初中阶段直接给出纯量的五种形式：初中阶段直接给出纯量的五种形式： 3.3 3.3 纯量的公式：纯量的公式： 纯度纯度m(m(纯纯) /m() /m(不纯不纯) )100%100% 纯物质的质量不纯物质的质量纯物质的质量不纯物质的质量纯纯度度 即即 m(m(纯纯) = m() = m(不纯不纯 ) )

12、纯度纯度 例例1:1:用用1000t1000t含杂质含杂质20%20%的赤铁矿石中含的赤铁矿石中含 氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量是多少？ 1000 1000 （1-201-20） 800800（t t） 答：答： 解：解： 例例2 2：计算多少吨质量分数为：计算多少吨质量分数为96%96%的生铁的生铁 中含铁中含铁560560吨？吨？ y y96%=56096%=560（t t） y=583y=583 答：答： 解：解： 设需要设需要y y吨的生铁吨的生铁 例例3:3:用用1000t1000t含含FeFe2 2O O3 38080的赤铁矿石的赤铁矿石, ,理论上理论上 可以炼出含铁可以炼出

13、含铁9696的生铁的质量是多少的生铁的质量是多少? ? 解：解： 氧化铁的质量氧化铁的质量 100010008080 800800（t t） 设设800t800t氧化铁理论上可以练出铁的质量为氧化铁理论上可以练出铁的质量为X X吨吨 3CO+ Fe3CO+ Fe2 2O O3 3 2Fe + 3CO2Fe + 3CO2 2 160 2 160 25656 800 X X= 560 800 X X= 560 折算为含铁折算为含铁9696的生铁的质量为：的生铁的质量为： 560 560 9696 = 583 t= 583 t 答：答： 1.1.正确书写化学方程式并配平。正确书写化学方程式并配平。

14、2.2.确定那个是计算中的有关量并在它们化学式下边标明确定那个是计算中的有关量并在它们化学式下边标明 3.3.列出比例式，通过计算求出未知量。列出比例式，通过计算求出未知量。 4.4.不纯的量要变成纯量不纯的量要变成纯量 5.5.最后做答最后做答 3.4 3.4 解题的步骤：解题的步骤： 小结：小结： 1.1.原料：铁矿石原料：铁矿石 焦炭焦炭 石灰石石灰石 热空气热空气 2.2.设备：高炉（工业）设备：高炉（工业） 3. C + O3. C + O2 2 COCO2 2 C + CO C + CO2 2 2CO2CO 3CO + Fe 3CO + Fe2 2O O3 3 2Fe + 3CO2

15、Fe + 3CO2 2 1.1.真确书写化学方程式并配平。真确书写化学方程式并配平。 2.2.确定那个是计算中的有关量并在它们化学式下边标明确定那个是计算中的有关量并在它们化学式下边标明 3.3.列出比例式，通过计算求出未知量。列出比例式，通过计算求出未知量。 4.4.不纯的量要变成纯量不纯的量要变成纯量 5.5.最后答最后答 二二. .杂质计算杂质计算 一一. .铁的冶炼铁的冶炼 u久不用的水龙头，久不用的水龙头， 当你要使用时，刚放当你要使用时，刚放 出的水有点显红色。出的水有点显红色。 u近水的铁制品比干近水的铁制品比干 燥地方的铁制品更容燥地方的铁制品更容 易生锈。易生锈。 知道这是为

16、什么不知道这是为什么不? ? 铁又为铁又为 什么要生锈呢？什么要生锈呢？ 你注意了吗？你注意了吗？ 课时课时2 2 金属资源保护金属资源保护 1.1.金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 2.2.保护金属资源的有效途径保护金属资源的有效途径 指当金属和周围的介质接触时由于发生化学反指当金属和周围的介质接触时由于发生化学反 应和电化学作用引起的破坏。应和电化学作用引起的破坏。 铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件 A.A.干燥空气中干燥空气中 B.B.浸没在水中浸没在水中 C.C.潮湿空气中潮湿空气中 生锈生锈 ( (有水有有水有2 2) ) 不生锈不生锈 不生锈不生锈 ( (有有O O2 2无水无水)

17、 ) ( (有水无有水无O O2 2) ) 观观 图图 并并 回回 答答 1.1.铁制品锈蚀的过程：铁制品锈蚀的过程：铁与空气中的铁与空气中的氧氧 气气. .水（水蒸气）水（水蒸气）等直接触发生了等直接触发生了化学变化化学变化， 生成了显黄色的铁锈，它是混合物成份很复生成了显黄色的铁锈，它是混合物成份很复 杂，杂，但但主要为主要为FeFe2 2O O3 3.xH.xH2 2O O，而且这个是一个而且这个是一个 缓慢氧化缓慢氧化的过程。的过程。 2.2.金属腐蚀的条件金属腐蚀的条件：（：（P P18 18） ） (1)(1)要有能够发生反应的物质要有能够发生反应的物质 (2)(2)反应物要能相互

18、接反应物要能相互接 (3)(3)生成物不会对反应起障碍作用生成物不会对反应起障碍作用 （如氧气，水）（如氧气，水） 如何防锈如何防锈？ 思考讨论思考讨论 3.“3.“穿防护穿防护 衣衣” 在铁制品表面涂油在铁制品表面涂油、刷漆刷漆、镀上耐腐蚀的金属镀上耐腐蚀的金属, , 让表面形成保护层让表面形成保护层, ,使铁制品与空气隔绝。使铁制品与空气隔绝。 1 1.“.“改善腐蚀环境改善腐蚀环境” 保持铁制品表面的洁净和干燥。保持铁制品表面的洁净和干燥。 2.“2.“增强体质即改变内部结构增强体质即改变内部结构” 将铁制品制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，将铁制品制成耐腐蚀的合金，如不锈钢， 就是在钢中加入

19、一点镍和铬而制成的合金。就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。 归纳小结归纳小结 支架支架： 钢线钢线( (辐条）：辐条）： （3 3）链条：）链条： （4 4）钢圈：）钢圈： 刷漆刷漆 镀一层耐腐蚀的金镀一层耐腐蚀的金 属或使用合金材料属或使用合金材料 涂油涂油 镀一层耐腐蚀的金属镀一层耐腐蚀的金属 大家好样的，继续努力！大家好样的，继续努力！ 2.2.金属资源保护金属资源保护 为什么要保护金属资源呢？为什么要保护金属资源呢？ 资料一：根据已探明的一些矿物的储资料一：根据已探明的一些矿物的储 量和目前消耗速度有人估计一些可供量和目前消耗速度有人估计一些可供 开采的年限如下图所示：开采的年限如

20、下图所示： 资料二：根据有关报道，现在世界上每年资料二：根据有关报道，现在世界上每年 因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于每每 年产量的年产量的20%20%40%40%。 所以防护金属已成为科学研究和技术领域所以防护金属已成为科学研究和技术领域 中的重大问题！中的重大问题！ 除了前面讨论的除了前面讨论的防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 外，那还有哪些途径呢？请大家阅读外，那还有哪些途径呢？请大家阅读 P P19 19的 的2 24 4段文字，并找出段文字，并找出保护金属资保护金属资 源的其他途径。源的其他途径。 那又怎样保护金属呢？那又怎样保护金属呢？ 保护金属资源

21、的主要的途径：保护金属资源的主要的途径： 防止金属的腐蚀。防止金属的腐蚀。 三点三点 金属的回收与利用金属的回收与利用。 有计划有计划, ,合理地开采矿物。合理地开采矿物。 寻找金属代用品。如以塑代钢寻找金属代用品。如以塑代钢。 降低成本降低成本 一起来回顾一起来回顾 1 1. .铁制品锈蚀的实质铁制品锈蚀的实质：铁与空气中的氧气铁与空气中的氧气, ,水水 （水蒸气）等直接触发生了化学反应。铁锈的成份（水蒸气）等直接触发生了化学反应。铁锈的成份 很复杂很复杂, , 主要为氧化铁主要为氧化铁FeFe2 2O O3 3.xH.xH2 2O O 2.2.铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件: : (1)(1)要有能够发生反应的物质要有能够发生反应的物质 (2)(2)反应物要能相互接触反应物要能相互接触 (3)(3)