《金属资源的利用和保护》ppt课件学习课程

1、第1页/共56页第一页，编辑于星期日：六点 二十一分。第2页/共56页第二页，编辑于星期日：六点 二十一分。第3页/共56页第三页，编辑于星期日：六点 二十一分。第4页/共56页第四页，编辑于星期日：六点 二十一分。世界跨径最大的斜拉桥苏通大桥 苏通大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的长度580米,列世界第一。 第5页/共56页第五页，编辑于星期日：六点 二十一分。人类生活离不开金属第6页/共56页第六页，编辑于星期日：六点 二十一分。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第7页/共56页第七页，

2、编辑于星期日：六点 二十一分。金属活动性顺序表： 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8页/共56页第八页，编辑于星期日：六点 二十一分。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（如铂、金、银等）有单质形式存在；第9页/共56页第九页，编辑于星期日：六点 二十一分。图52 地壳中金属的百分含量 铝 7.73% 铁 4.75% 钙 3.45% 钠2.74% 钾2.47% 镁2.00% 含有矿物的岩石称为矿石、铁矿石等都是常见的矿石 其余大多数以化合物的形式存在。金

3、属化合物在自然界中以矿物的形式存在。第10页/共56页第十页，编辑于星期日：六点 二十一分。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7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2. 74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005地壳中含量最多的金属是地壳中含量最多的金属是AlAl！金属元素在地壳中含量：金属元素在地壳中含量：第11页/共56页第十一页，编辑于星期日：六点 二十一分。常见几种金属矿物的成分磁铁矿褐铁矿赤铁矿Fe3O4Fe2O3XH2OFe2O3第12页/共56页第十二页，编辑于星期日：六点 二十一分。 孔雀

4、石Cu2(OH)2CO3赤铜矿 Cu2O第13页/共56页第十三页，编辑于星期日：六点 二十一分。赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝士矿黄铜矿辉铜矿第14页/共56页第十四页，编辑于星期日：六点 二十一分。罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O )第15页/共56页第十五页，编辑于星期日：六点 二十一分。 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。第16页/共56页第十六页，编辑于星期日：六点

5、二十一分。磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想： 假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？ 除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%第17

6、页/共56页第十七页，编辑于星期日：六点 二十一分。一、铁的冶炼：一、铁的冶炼：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8-19 我国古代炼铁图我国古代炼铁图第18页/共56页第十八页，编辑于星期日：六点 二十一分。图图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第19页/共56页第十九页，编辑于星期日：六点 二十一分。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第20页/共56页第二十页，编辑于星期日：六点 二十一分。现象：红色粉末变成黑色，产生气体使澄清的石灰水变浑浊。一氧化碳还原氧化铁第21页/共56页第

7、二十一页，编辑于星期日：六点 二十一分。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石灰使澄清的石灰水变浑浊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1.1.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气用气球收集尾气【实验实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高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

8、 )第22页/共56页第二十二页，编辑于星期日：六点 二十一分。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。待排尽，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化

9、。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空气。第23页/共56页第二十三页，编辑于星期日：六点 二十一分。原料：铁矿石、焦炭、石灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁：工业炼铁：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

10、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24页/共56页第二十四页，编辑于星期日：六点 二十一分。高炉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 第25页/共56页第二十五页，编辑于星期日：六点 二十一分。设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C 2CO 高温C + O2 CO2 点燃第26页/共56页第二十六

11、页，编辑于星期日：六点 二十一分。铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：第27页/共56页第二十七页，编辑于星期日：六点 二十一分。第28页/共56页第二十八页，编辑于星期日：六点 二十一分。补充：炼钢视频：工业上生铁炼钢第29页/共56页第二十九页，编辑于星期日：六点 二十一分。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C

12、O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。第30页/共56页第三十页，编辑于星期日：六点 二十一分。在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，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从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温化学方程式：第31页/共56页第三十一页，编辑于星期日：六点 二十一分。 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三.金属资源保护1.金属的腐蚀和防护第32页/共

13、56页第三十二页，编辑于星期日：六点 二十一分。为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？二、金属资源保护二、金属资源保护保护金属资源的原因：保护金属资源的原因：每年大量开采每年大量开采(数以亿吨计数以亿吨计)每年大量的金属被腐蚀每年大量的金属被腐蚀(相相当于年产量的当于年产量的20%40%)P18第33页/共56页第三十三页，编辑于星期日：六点 二十一分。1. 1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护人们采取了许多措施，但每年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全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的占世界年产量的四分之一！四分之一！如何防锈？如何防锈？第34页/共56页第三

14、十四页，编辑于星期日：六点 二十一分。铁轨的锈蚀铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、防护的防护的方法方法和和废金属的废金属的回收利用回收利用金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。第35页/共56页第三十五页，编辑于星期日：六点 二十一分。取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在水中步骤二、在试管2中注满迅速冷却的沸水塞紧橡皮塞步骤三、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，塞紧橡皮塞第36页/共56页第三十六页，编辑于星期日：

15、六点 二十一分。a.在干燥空气中在干燥空气中b.浸没在水中浸没在水中c.半截浸没在水中半截浸没在水中铁的生锈过程铁的生锈过程哪种条件下哪种条件下, ,铁最铁最易生锈易生锈? ?为什么为什么? ?不生锈不生锈(有水无有水无O2) 不生锈不生锈 ( (有有O O2无水无水) )在水与空气的交界面最易生锈在水与空气的交界面最易生锈 植物油植物油 a b c请思考：请思考：用橡皮塞塞用橡皮塞塞紧管口紧管口(有水和有水和2)第37页/共56页第三十七页，编辑于星期日：六点 二十一分。在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等物质相互作用，发生一系列复杂的等物质相互作用，发生一系

16、列复杂的化化学变化学变化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程的过程铁锈成分复杂，主要是Fe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质 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。 第38页/共56页第三十八页，编辑于星期日：六点 二十一分。在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验一处：用湿棉球湿润；一处：用干布檫干一处：用干布檫干后，涂上一层食油；放置一昼夜，观察菜刀三处表面发生的变化与空气（氧气）接触与水接触第39页/共56页第三十九页，编辑于星期日：六点 二十一分。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

17、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。（为什么？）如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬镀铜？第40页/共56页第四十页，编辑于星期日：六点 二十一分。总结：防止钢铁制品生锈的方法： 铝比铁更容易跟氧气和其他物质发生化学反应。铝在空气中与氧气反应，生成的氧化铝形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，防止铝继续与氧气反应，从而起来“自我保护”的作用（1)隔绝空气或氧气 (2)隔绝水具体方法:1.“穿外衣”加一层保护膜（如：刷油漆、涂油、电镀、致密的氧化膜） 2.“打强心针”在铁中加入其它金属改变其内部结构，（如：制成不锈钢）第41页/共56页第四十一页，编

18、辑于星期日：六点 二十一分。三角架：三角架：钢线钢线(辐条）：辐条）：链条：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐蚀的金属镀一层耐腐蚀的金属涂油等涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！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？自行车防锈措施有哪些？讨论：讨论：钢圈：钢圈：第42页/共56页第四十二页，编辑于星期日：六点 二十一分。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

19、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：第43页/共56页第四十三页，编辑于星期日：六点 二十一分。 图图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限2.2.金属资源保护金属资源保护为什么要保护金属资源？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。矿物的储量是有限的，而且不能再生。第44页/共56页第四十四页，编辑于星期日：六点 二十一分。一一. .防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 二二. .回收利用废旧金属回收利用废旧金属三.合理有效开采矿物 四.寻找金属的代用品第45页/共56页第四十五页，编辑于星期日：六点 二十一分。

20、图图8-26 金属的回收利用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便宜20%，而且还可以节约金属资源和，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世能源。目前世界上有界上有50%以上的铁和以上的铁和90%以上的金得到回收利用。以上的金得到回收利用。第46页/共56页第四十六页，编辑于星期日：六点 二十一分。（1）汞与稀盐酸 （2）铝与硫酸铜溶液（3）银与硫酸锌溶液 （4）锌与硝酸银溶液（5）钠与稀硫酸1、下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式。2、回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）切

21、过咸鱼的刀不经洗净抹干，为什么很快就生锈？ （3）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才 能用带有油的布擦？第47页/共56页第四十七页，编辑于星期日：六点 二十一分。 在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含有所用的原料或产物一般都含有杂质杂质, ,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。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

22、(纯纯) 纯度纯度第48页/共56页第四十八页，编辑于星期日：六点 二十一分。 例：某赤铁矿含Fe2O3 80%，用3000 t这种矿石，可炼出含杂质4%的生铁多少吨？ 分析：计算时应注意把反应物和生成物都换算成纯物质的量，再代入化学方程式计算 解：设3000 t这种矿石，可炼出生铁质量为x， 根据题设：纯Fe2O3质量3000 t80%2400 t 纯Fe质量x（14%）x96% 代入化学方程式中： Fe2O33CO2Fe3CO2 160112 2400 tx96%x1750 t 答：可炼出含杂质4%的生铁1750 t第49页/共56页第四十九页，编辑于星期日：六点 二十一分。 若赤铁矿石中

23、Fe2O3的质量分数为80%，600 t 这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？ 解：设可炼出含杂质质量分数为7%的生铁的质量为x Fe2O33CO 2Fe 3CO2 160 112 600 t80%x（17%） x365 t 答案：可炼出含碳等杂质质量为7%的生铁365 t 点拨：这类题很容易出错，错误原因主要在于没有理解哪些是不纯物的质量，哪些是纯净物的质量赤铁矿和生铁都是混合物，而在化学方程式的计算中，所涉及到的都是纯净物的质量，只要牢牢把握住这一点，所有含杂质的计算都可迎刃而解第50页/共56页第五十页，编辑于星期日：六点 二十一分。练习：1、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76的赤铁矿石， 该厂理论上可以日产Fe98的生铁多少t?2、冶炼2000t含杂质3的生铁，需要含90%Fe2O3的赤铁矿 石多少t?第51页/共56页第五十一页，编辑于星期日：六点 二十一分。 4某钢铁厂每天需消耗5000 t含Fe2O3 76