《金属资源的利用和保护.讲课资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属资源的利用和保护.讲课资料（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题3金属资源的利用和保护 人类生活离不开金属 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 如金 银等 有单质形式存在 图5 2地壳中金属的百分含量 其余大多数以化合物的形式存在 金属化合物在自然界中以矿物的形式存在 赤铁矿 黄铁矿FeS2 菱铁矿FeCO3 铝士矿 黄铜矿 辉铜矿 Fe2O3 矿石 含有矿物的岩石称为矿石 铁矿石等都是常见的矿石常见几种金属矿物的成分 孔雀石Cu2 OH 2CO3 赤铜矿Cu2O 磁铁矿 主要成分Fe3O4 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
2、量在世界观上也占有重要志地位 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 二 铁的冶炼 为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票 上海宝山钢铁公司炼铁高炉 现象 红色粉末变成黑色 澄清的石灰水变浑浊 点燃尾气有蓝色火焰 一氧化碳还原氧化铁 实验室 相关的化学方程式 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 CO2 Ca OH 2CaCO3 H2O 2CO O22CO2 点燃 高温 用酒精灯点燃尾气的作用是 防止一氧化碳污染空气 1 原料 黄铁矿FeS2 赤铁矿Fe2O3 菱铁矿FeCO3 磁铁矿Fe3O4 2 原理
3、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 石灰石 铁矿石焦炭 空气 3 设备 高炉 化学方程式 70 48 27 46 67 72 41 含铁量 高炉是个竖直的圆筒形炉子 炉壳用钢板制成 内部用耐火砖作衬里 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 工业上 铁矿石 焦炭 热空气 炉渣出口 生铁出口 石灰石 高炉炼铁图 炼铁时各物质的作用 石灰石 把杂质转化为炉渣焦炭 燃烧放热提高炉温 并将生成的CO2还原为具有还原性的CO 因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO 优点是气体还原剂具有流动性 能与矿石充分接触
4、使反应更彻底 三 有关杂质问题的计算 例1000t含氧化铁80 的赤铁矿石 理论上炼出中含铁96 的生铁多少吨 解 氧化铁的质量 1000t 80 800t 设 理论上可炼出铁的质量为XFe2O3 3CO 2Fe 3CO21602X56800X 练习 要炼出含杂质2 的生铁3200吨 需要含氧化铁质量分数为80 的赤铁石多少吨 第2课时资料一 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与年产量的20 40 资料二 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 可供开采的年限如课本图所示 不包括今后新探明的矿物储量 一
5、些国家的金属储备和金属的回收利用等 四 金属资源保护 1 金属的腐蚀和防护 铁轨的锈蚀 铁钉的生锈 各种铁制品的锈蚀 为了减少损失 需要探究金属锈蚀的原因 防护的方法和废金属的回收利用 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失 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 一周后 铁钉浸没一半在水中 铁在空气 水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中 上面还加植物油 铁未生锈铁钉放在干燥的空气中 加
6、干燥剂等 铁未生锈 全浸在水中 一半在水中 干燥空气中 生锈的必要条件 没有生锈 产生锈蚀 没有水 水和空气同时存在 没有空气 铁 在空气中锈蚀 实际上是铁跟氧气 水等物质相互作用 发生一系列复杂的化学变化 使铁转化为铁的化合物的过程 因此 铁与空气接触 又有水分时 最易生锈 铁锈成分复杂 主要是Fe2O3 XH2O它是一种疏松多孔的物质 铁锈 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 1 铁生锈是铁与氧气 水等物质相互作用 缓慢氧化 放热 2 铁锈 混合物 的主要成分是氧化铁Fe2O3 红棕色 结论 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较
7、疏松多孔 完全锈蚀 致密结实 使铝 自我保护 铁 铁锈 与空气 氧气 接触 与水接触 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 如 在钢铁表面镀锡 镀锌 和镀铬 镀铜 金属防腐蚀的方法 改变金属的内部结构制成合金 如不锈钢形成保护层刷油漆 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 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
8、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 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 刷油漆 涂油 镀铬 保护金属资源的方法 防止金属的腐蚀回收利用废旧金属有计划 合理地开采矿物 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 铁 铁锈 与空气 氧气 接触 与水接触 2 怎样保护金属资源呢 一 防止金属的腐蚀二 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
