1、課題3 金屬資源的利用和保護(hù),人類生活離不開金屬,金屬有廣泛的用途，對于人類社會起著不可替代的作用!,軍事與科技也需要大量的金屬,一.金屬元素在自然界中的存在,金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式存在；,圖52 地殼中金屬的百分含量,含有礦物的巖石稱為礦石。鐵礦石等都是常見的礦石,其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。,赤鐵礦,黃鐵礦FeS2,菱鐵礦FeCO3,鋁士礦,黃銅礦,輝銅礦,Fe2O3,常見幾種金屬礦物的成分,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤銅礦 Cu2O,磁鐵礦（主要成分Fe3O4）,罕見的銅礦石,毛赤銅礦(Cu2O

2、 ),我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。,大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。,二.鐵的冶煉,為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票,上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。 點燃尾氣有藍(lán)色火焰,一氧化碳還原氧化鐵,實驗室,相關(guān)的化學(xué)方程式：,Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2,CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O,2CO + O2

3、2CO2,點燃,高溫,用酒精燈點燃尾氣的作用是,防止一氧化碳污染空氣,實驗步驟： 1、檢查裝置氣密性 2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置 3、點燃右邊酒精燈 4、通入一氧化碳?xì)怏w 5、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱 6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱 7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈 實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。,1、原料：,黃鐵礦 FeS2,赤鐵礦 Fe2O3,菱鐵礦 FeCO3,磁鐵礦

4、Fe3O4,2、原理：,在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來,石灰石、鐵礦石 焦炭、空氣,3、設(shè)備：高爐,化學(xué)方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含鐵量,高爐是個豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。,高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳）從鐵礦石里把鐵還原出來,工業(yè)上,將鐵礦石中的 SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣,（Fe2O3）,生鐵,出鐵口,爐渣,出渣口,高爐氣體,高爐氣體, 產(chǎn)生一氧化碳 提供熱量,鐵礦石,焦炭,熱空氣,爐渣出口,生鐵出口,石灰石,高爐煉鐵圖：,煉鐵時各物質(zhì)的作用： 石灰石：把

5、雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣 焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。,煉鋼和煉鐵的比較,高溫,三.在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題,例1:用1000t含F(xiàn)e2O380的赤鐵礦石,理論上可以煉出含F(xiàn)e 96 的生鐵多少t,例2:實驗室用5g不純的Zn與足量的稀HCl反應(yīng)得到0.1gH2,則樣品中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?,例1、某鋼鐵廠每天需要消耗1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？,80%

6、,800t,537.6t,生鐵的質(zhì)量=537.6t96%=560t,例2：要煉出含2%雜質(zhì)的生鐵1600噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？,解：設(shè)需要含為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x 生鐵1600噸含純?yōu)?600噸（12%）= 1568噸 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 112 x80% 1568噸 x = 2800噸 答：需這種赤鐵礦石2800噸。,據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%40%,鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡,三.金屬資源保護(hù),1.金屬的腐蝕和防護(hù),鐵軌的銹蝕,鐵釘?shù)纳P,各種鐵制品的銹蝕,為了減少損失，需

7、要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利用,金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。,全浸在水中,干燥空氣中,一半在水中,食鹽水中,稀H2SO4中,實驗：探究鐵生銹的條件,一周后,鐵釘沾了酸液: 鐵釘嚴(yán)重銹蝕 鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹 鐵釘浸沒一半在水中： 鐵在空氣、水的界面處生銹 鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）： 鐵未生銹 鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）： 鐵未生銹,全浸在水中,稀H2SO4中,一半在水中,食鹽水中,干燥空氣中,1鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化,放熱） 2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率 3鐵銹（混合物）的主要成分

8、是氧化鐵Fe2O3,紅棕色.,結(jié)論:,鐵,在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。 因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！,鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì),鐵銹,鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。,氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較,疏松多孔,完全銹蝕,致密結(jié)實,使鋁“自我保護(hù)”,鐵,鐵銹,與空氣（氧氣）接觸,與水接觸,鐵生銹的條件：,與氧氣（或空氣）接觸 與水接觸 其它影響因素：溫度、鹽等,思考：根據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO

9、3分析銅生銹的條件又是什么？,與氧氣、水和二氧化碳接觸,實驗：探究鐵生銹的條件,想一想,閱讀教材P19頁，回答下列問題： 1、試管中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植物油？ 2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)里層的鐵呢？ 3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？,是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。,不能，因為鐵銹是疏松的。,4. 加快鐵生銹速率的情況,酸性污染物的存在(酸雨),加快生銹速度,離子化合物的存在(氯化鈉),高溫(加快化學(xué)反應(yīng)速度),較不活潑金屬接觸（置換反應(yīng)),經(jīng)刮擦或凹凸扭曲表面(增加接觸面),5. 怎樣防止鐵生銹,加上保護(hù)層,(1)加上油漆、塑膠層或油脂,(2) 鍍上其他金屬, 如鍍錫或鉻等,罐頭是由鍍錫鐵制成。,鍍鉻的浴室水籠頭。,(3)犧牲性保護(hù),由鍍鋅鐵制造的水桶。,把鐵與一較活潑的金屬相連接，因而防止鐵生成 Fe2+(aq) 離子，從而防銹。,(4)使用鐵合金,用不銹鋼制造的器具,金屬防腐蝕的方法：,改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 制成合金，如不銹鋼 形成保護(hù)層 刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法） 電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等 改善腐蝕環(huán)境等等 保持鐵制品表面干燥和潔凈,（1)隔絕空氣或氧氣 (2)隔絕水,保持鋼鐵表面的清潔干燥。 鍍金