金属资源的利用和保护金属和金属材料PPT学习教案

1、会计学1 金属资源的利用和保护金属和金属材料金属资源的利用和保护金属和金属材料 图图816 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金图图817 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 第1页/共35页 赤铁矿赤铁矿: Fe2O3 黄铁矿黄铁矿: FeS2 菱铁矿菱铁矿: FeCO3 第2页/共35页 铝土矿铝土矿: Al2O3 黄铜矿：黄铜矿：CuFeS2 辉铜矿：辉铜矿：Cu2S 第3页/共35页 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱 第4页/共35页 孔雀石孔雀石(Cu2(O

2、H)2CO3 ) 闪锌矿闪锌矿 第5页/共35页 一、铁的冶炼一、铁的冶炼 1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁 3 2 3 高温高温 Fe2O3 + CO = Fe + CO2 反应原理反应原理 为什么？为什么？ 应用应用CO的什么性质？的什么性质？ （通点熄停） 第6页/共35页 实验步骤：实验步骤： . .按下图组装仪器，按下图组装仪器，并检查其气密性。并检查其气密性。 把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。 把硬质玻璃管接入装置系统中，把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体先通入一氧化碳气体 排除空气，防止一氧化碳与

3、空气混合受热爆炸。点燃出气口排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口 处的酒精灯处的酒精灯(或用气球收集或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排，防止一氧化碳污染空气。待排 尽后，点燃酒精喷灯，尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。并观察装置中所发生的变化。 当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一停止加热，再通入一 会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。被氧化。 一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁 必须在必须在封闭封闭的硬质玻的硬质玻 管中进行，管中进行，防止一氧防止一氧 化碳污染空气化碳污染

4、空气。 第7页/共35页 现象现象 分析分析 反应式反应式 尾气处理尾气处理 红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的使澄清的 石灰水变浑浊石灰水变浑浊 一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉( (灰黑色灰黑色) )与二氧化碳与二氧化碳 用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾用气球收集尾 气气 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高高 温温 证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 ) 第8页/共35页 先通后点的原因是为了防止加热了的一先通后点的

5、原因是为了防止加热了的一 氧化碳和空气的混合气发生爆炸。氧化碳和空气的混合气发生爆炸。 实验结束后，先熄灯后停气的原因是为实验结束后，先熄灯后停气的原因是为 了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管 使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水使铁重新被氧化；还防止试管中的石灰水 倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。 先通先通COCO后点灯后点灯 先熄灭酒精灯后停止通先熄灭酒精灯后停止通COCO 第9页/共35页 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO 2 高温高温 2.2.工业炼铁：工业

6、炼铁： 反应的化学方程式：反应的化学方程式： CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂 原理：原理： 焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中 的铁还原出来。的铁还原出来。 第10页/共35页 设备：设备：炼铁高炉炼铁高炉 铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高高 温温 CO2C 2CO 高温高温 C + O2 CO2 点燃点燃 第11页/共35页 在实际生产时在实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产物一般都含 有杂质有杂质, ,在计

7、算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应考虑到杂质应考虑到杂质 问题。问题。 不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系： 列比例时，一定要用纯量。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：含杂质的物质的化学方程式的计算： m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯度纯度 m(不纯不纯) = m(纯纯) 纯度纯度 第12页/共35页 例题：用例题：用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，的赤铁矿石， 理论上可炼含铁理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2 高温高温 解：解：1000t

8、赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。 设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。 160 112800t X 160 800t = 112 X X560t 折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t 96%583t(纯化杂纯化杂) 答：答： 1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含的赤铁矿石，理论上可炼出含 铁铁96%的生铁为的生铁为583t。 或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。 Fe2O3+3CO=2Fe

9、+ 3CO2 高温高温 160 112 800t X96% 160 :112800t :X96% X583t (杂化纯杂化纯) 第13页/共35页 例题：用例题：用1000 t含氧化铁含氧化铁80的赤铁矿石，理论上可以的赤铁矿石，理论上可以 炼出含铁炼出含铁96的生铁多少的生铁多少 t ? 解：设理论上可以炼出含铁解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为x Fe2O3 -2 Fe 160 256 1000t80 x96% 160 256 1000t80 x96% x= 256 1000t80 16096% = 583 t 答：略。答：略。 解法二：解法二： 第14页/共35页

10、 设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。 解：生铁中含纯铁：解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t. Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 160 112 X 85% 2850t 高温高温 160 X 85% = 112 2850t X4790t 答答：该该3000 t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。 该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。 1.某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t，试计算：，试计算： 该该3000 t生铁中含纯

11、铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？ 该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多的赤铁矿石多 少吨？（计算结果保留整数）少吨？（计算结果保留整数） 练习：练习： 第15页/共35页 2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的是_ 。（填。（填或或） 加热加热 通一氧化碳通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 。 B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 ， B中观察到的现象是中观察到的现象是

12、_ 。 (4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 。 铁架台铁架台试管试管 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高温高温 没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等） Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊 第16页/共35页 3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元 素被人类大规模开发、利用的大致年限。素被人类大规模开发、利用的大致年限。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 约约6000

13、年前年前约约 2 0 0 年年 前前 约约600年前年前 约约2500年前年前 选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因 是是 ；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要主要 原因是原因是 。 铝的密度小铝的密度小 铝很活泼铝很活泼 地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜 第17页/共35页 钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。 右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学 方程

14、式方程式 ；能证明产；能证明产 物中有铁粉的方法是：物中有铁粉的方法是： 。 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡) 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 = 高温高温 在组装仪器时，把玻璃管插在组装仪器时，把玻璃管插 入橡胶管的操作方法入橡胶管的操作方法 是是 。 此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法： 。用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃 用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃 导管一端用水润湿后旋转插入导管一端用水润湿后旋转插入 第18页/共35页 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ； = 高温高温 1.1.

15、把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反 应原理是应原理是在高温条件下在高温条件下COCO作还原剂，夺取作还原剂，夺取铁矿石里的氧，铁矿石里的氧， 将铁还原出来。将铁还原出来。 2.2.在实际生产时在实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含有杂所用的原料或产物一般都含有杂 质质, ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。 列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。 m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯纯 度度 第19页/共35页 练习：练习： 1、某钢铁厂每天需消耗、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁

16、含氧化铁76的赤铁矿石，的赤铁矿石， 该厂理论上可以日产含该厂理论上可以日产含Fe98的生铁多少的生铁多少t? 2、冶炼、冶炼2000t含杂质含杂质3的生铁，需要含的生铁，需要含Fe3O4的赤铁矿的赤铁矿 石多少石多少t? 第20页/共35页 二、金属资源保护二、金属资源保护 第21页/共35页 资料一：资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消 耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图 所示。所示。 第22页/共35页 资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而据有关资料报道，现在世界上每年因腐

17、蚀而 报废的金属设备和材料相当于年产量的报废的金属设备和材料相当于年产量的20%-40%20%-40%。 思考思考 第23页/共35页 思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分 析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？ 与氧气、水和二氧化碳接触 实验：探究铁生锈的条件 第24页/共35页 液面处铁液面处铁 锈较多锈较多 干燥剂干燥剂 干燥空气中干燥空气中 部分浸没水中部分浸没水中 浸没水中浸没水中部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中 第25页/共35页 保持钢铁表面的清洁干燥。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，马口镀金属

18、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。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。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、形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤锯条上的烤 蓝。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：防止铁锈蚀的主要措施： 第26页/共35页 金属防腐蚀的方法： 改

19、变金属的本质改变金属的本质 制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢 形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层刷油漆、涂油、烧制搪瓷、电镀上一层 耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形耐腐蚀的金属、通过化学方法使表面形 成氧化物薄膜等成氧化物薄膜等 改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净 第27页/共35页 第28页/共35页 1、防止金属的腐蚀，、防止金属的腐蚀， 2、金属的回收利用，、金属的回收利用， 3、合理地开采矿物，、合理地开采矿物， 4、寻找金属的代用品。、寻找金属的代用品。 怎样保护金属资源？怎样保护金属资源？ 第29页/共35页 （1）汞与稀盐酸）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液）铝与硫酸铜溶液 （3）银与硫酸锌溶液）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液）锌与硝酸银溶液