金属矿物与冶炼

金属矿物与冶炼一、金属在自然界的存在游离态（单质）：化合态（化合物）：Ag,Pt,AuFe,Cu,Na等绝大多数金属第2页,共55页，2024年2月25日，星期天二、金属矿物黄铁矿(FeS2)磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3)赤铁矿(Fe2O3)第3页,共55页，2024年2月25日，星期天孔雀石铝土矿黄铜矿第4页,共55页，2024年2月25日，星期天自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的金第5页,共55页，2024年2月25日，星期天三、炼铁的基本原理第6页,共55页，2024年2月25日，星期天现象：红棕色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰水变浑浊的气体。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温基本原理：步骤：1、检查装置的气密性；装入药品并固定2、像玻璃管内通入CO；3、给氧化铁加热；4、停止加热5、继续通CO至冷却后停止通CO第7页,共55页，2024年2月25日，星期天

3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高温H2C练习：请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式高温3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有还原性的物质:CO第8页,共55页，2024年2月25日，星期天

性质物质可燃性

还原性

C

C+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2

CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2

H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化学性质的比较点燃点燃点燃点燃

高温第9页,共55页，2024年2月25日，星期天H2和C还原CuO实验比较实验装置图第10页,共55页，2024年2月25日，星期天第11页,共55页，2024年2月25日，星期天原料：铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气四、铁的冶炼1.炼铁设备：高炉过量空气焦炭焦炭高温高温赤铁矿高温CO2COFe反应过程：第12页,共55页，2024年2月25日，星期天涉及反应化学方程式：3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温C+CO2==2CO高温C+O2==CO2点燃产品：生铁（含碳量2-4.3%）合金2.炼钢：氧气高温钢生铁钢（含碳量0.03-2%）第13页,共55页，2024年2月25日，星期天类别含碳量%含杂质机械性能机械加工生铁2~4.3多硬而脆可铸不可锻钢0.03~2少硬而韧、有弹性可铸可锻生铁和钢的区别第14页,共55页，2024年2月25日，星期天中国古代冶炼图第15页,共55页，2024年2月25日，星期天转炉炼钢为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票第16页,共55页，2024年2月25日，星期天越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质.越不活泼的金属,越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质.金属活动性顺序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金属活动性由强渐弱第17页,共55页，2024年2月25日，星期天1.活泼金属(如KCaNaMgAI)

电解法:2Al2O3=4Al+3O22.一般金属(如ZnFeSnPbCu)

热还原法:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO3.较稳定金属(如HgAg)

直接加热法:2HgO=2Hg+O24.稳定金属(如PtAu):直接以单质形式存在通电高温加热五、冶炼金属的常用方法第18页,共55页，2024年2月25日，星期天金属活动性顺序：

KCaNaMgAl

‖ZnFeSnPb(H)Cu‖Hg

Ag‖PtAu电解法热还原法直接加热法第19页,共55页，2024年2月25日，星期天例1用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量1000t×80%×70%÷96%=583.3t赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁第20页,共55页，2024年2月25日，星期天下课啦第21页,共55页，2024年2月25日，星期天6.3珍惜和保护金属资源第22页,共55页，2024年2月25日，星期天资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。一、金属资源的消耗第23页,共55页，2024年2月25日，星期天资料二：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%。第24页,共55页，2024年2月25日，星期天生活中许多设施都是用铁制成，如：第25页,共55页，2024年2月25日，星期天但这些设施普遍受到腐蚀的影响。第26页,共55页，2024年2月25日，星期天二、铁生锈条件的探究药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。第27页,共55页，2024年2月25日，星期天没有生锈

产生锈蚀经煮沸的蒸馏水铁钉棉花无水氯化钙（干燥剂）蒸馏水

稀盐酸油层1234没有水没有空气水和空气同时存在铁生锈的必要条件探究第28页,共55页，2024年2月25日，星期天没有生锈

产生锈蚀氧气水生锈没有水水和空气同时存在没有空气铁生锈的必要条件探究结论：第29页,共55页，2024年2月25日，星期天铁的腐蚀称为生锈，生锈后的产物称为铁锈。其化学反应过程是相当复杂，但结果非常简单。铁+氧气Fe2O3·xH2O水铁锈结构疏松多孔，吸收水分，加速铁制品的生锈因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！第30页,共55页，2024年2月25日，星期天氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

铁锈

(Ｆe2Ｏ3)氧化铝

(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”第31页,共55页，2024年2月25日，星期天氧气水生锈三、怎样防止铁生锈加上保护层1.加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂第32页,共55页，2024年2月25日，星期天加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂来防锈铁油漆氧气和水不能与铁接触，所以铁不会生锈油漆剥落后油漆氧气和水与铁接触，导致铁生锈第33页,共55页，2024年2月25日，星期天2.镀上其他金属,如镀锡、锌、铜、镍、铬等「罐头」是由镀锡铁制成。镀铬的浴室水笼头。第34页,共55页，2024年2月25日，星期天3.使用合金用不锈钢制造的器具

第35页,共55页，2024年2月25日，星期天4.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，牺牲活波金属，从而防锈。第36页,共55页，2024年2月25日，星期天牺牲性保护防锈法破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块第37页,共55页，2024年2月25日，星期天金属防腐蚀的方法：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变金属的内部结构制成合金，如不锈钢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)隔绝水第38页,共55页，2024年2月25日，星期天讨论1、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？防止铁制品生锈的具体方法为：保持铁制品表面干燥和洁净在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等制成合金钢，如不锈钢第39页,共55页，2024年2月25日，星期天讨论2、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？答：刷漆、涂油、镀铬等第40页,共55页，2024年2月25日，星期天讨论3、对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？第41页,共55页，2024年2月25日，星期天回收和利用废旧金属四、金属资源保护第42页,共55页，2024年2月25日，星期天讨论废弃金属的回收有什么意义？

可节约金属资源由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源

降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品可减少金属对环境的污染第43页,共55页，2024年2月25日，星期天如何保护金属资源：（1）防止金属腐蚀（1）合理开采矿物（2）寻找金属的代用品从资源的采集和开采方面从保护金属材料和制品方面（3）回收和利用废旧金属第44页,共55页，2024年2月25日，星期天“痛痛病”与镉（Cd）污染

20世纪初期,位于日本中部地区的富山县;

水稻普遍生长不良

1931年又出现了一种怪病，患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，有的人因无法忍受痛苦而自杀。第45页,共55页，2024年2月25日，星期天1946－1960年，日本医学界长期研究后发现，“骨痛病”是由于神通川上游的神冈矿山废水引起的镉（Cd）中毒。人体中的镉主要是由于被污染的水、食物、空气通过消化道与呼吸道摄入体内的，大量积蓄就会造成镉中毒。用含镉的水浇灌农田，稻秧生长不良，生产出来的稻米成为“镉米”。“镉米”和“镉水”把神通川两岸的人们带进了“骨痛病”的阴霾中。第46页,共55页，2024年2月25日，星期天水俣病事件与汞（Hg）中毒1925年，日本氮肥公司在这里建厂，后又开设了合成醋酸厂。1949年后，这个公司开始生产氯乙烯（C2H5Cl），年产量不断提高，1956年超过6000吨。与此同时，工厂把没有经过任何处理的废水排放到水俣湾中。1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。第47页,共55页，2024年2月25日，星期天患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做“怪病”。这种“怪病”就是日后轰动世界的“水俣病”，是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。第48页,共55页，2024年2月25日，星期天氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（CH3HgCl）。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。第49页,共55页，2024年2月25日，星期天铅对人体的危害

据权威调查报告透露，现代人体内的平均含铅量已大大超过10

00年前古人的500倍数！而人类却缺乏主动、有效的防护措施。第50页,共55页，2024年2月25日，星期天铅进入人体后，数小时后溶入血液中，阻碍血液的合成，导致人体贫血。出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等；有的口中有金属味，动脉