課題3金屬資源的利用和保護

1、課題課題3 金屬資源金屬資源的利用和保護的利用和保護前言v地球上的金屬資源廣泛地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的地存在于地殼和浩瀚的海洋中，除少數(shù)很不活海洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀、鉑潑的金屬如金、銀、鉑等有單質(zhì)形式存在外，等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存其余都以化合物形式存在。在。自然界以單質(zhì)形式存在金自然界以單質(zhì)形式存在金 自然界以單質(zhì)形式存銀自然界以單質(zhì)形式存銀 工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫做礦石常見的鐵礦石常見的鐵礦石磁鐵礦磁鐵礦(Fe3O4)赤鐵礦赤鐵礦(Fe2O3) 黃鐵礦黃鐵礦(FeS2 )菱鐵礦菱鐵礦主要成分為主要成分

2、為FeCO3 罕見的鐵礦石 七彩針鐵礦七彩針鐵礦 這不是一種稀有礦物，也沒有完整的這不是一種稀有礦物，也沒有完整的結(jié)晶，但它因暈彩而呈現(xiàn)出七彩顏色十分吸引人。結(jié)晶，但它因暈彩而呈現(xiàn)出七彩顏色十分吸引人。鋁土礦鋁土礦Al2O3常見的銅礦石孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )黃銅礦黃銅礦CuFeS2輝銅礦Cu2S罕見的銅礦石毛赤銅礦毛赤銅礦(Cu2O )在地殼中，礦物常與巖石混合共在地殼中，礦物常與巖石混合共存在一起，形成存在一起，形成礦石礦石把金屬礦石變成金屬的過程，叫金把金屬礦石變成金屬的過程，叫金屬的冶煉。屬的冶煉。鐵的冶煉鐵的冶煉我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少我國是世界上已知礦物

3、種類比較齊全的少數(shù)國家之一，礦物儲量也很豐富，其中數(shù)國家之一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫等儲量居世界前列，銅、鎢、鉬、鈦、錫等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。鐵器時代是人類發(fā)展史中一個極為重要的鐵器時代是人類發(fā)展史中一個極為重要的時代。人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是天時代。人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是天空中落下來的隕（空中落下來的隕（yn）鐵。隕鐵是鐵）鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，含鐵量較高。和鎳、鈷等金屬的混合物，含鐵量較高。在很久以前，人們就曾用這種天然鐵制在很久以前，人們就曾用這種天然鐵制作過刀刃和飾物，這是人類使用

4、鐵的最作過刀刃和飾物，這是人類使用鐵的最早情況。地球上的天然鐵是少見的，所早情況。地球上的天然鐵是少見的，所以鐵的冶煉和鐵器的制造經(jīng)歷了一個很以鐵的冶煉和鐵器的制造經(jīng)歷了一個很長的時期。當人們在冶煉青銅的基礎(chǔ)上長的時期。當人們在冶煉青銅的基礎(chǔ)上逐漸掌握了冶煉鐵的技術(shù)之后，鐵器時逐漸掌握了冶煉鐵的技術(shù)之后，鐵器時代就到來了。代就到來了。v中國最早的關(guān)于使用鐵制工具中國最早的關(guān)于使用鐵制工具的文字記載，是的文字記載，是左傳左傳中的中的晉國鑄鐵鼎。在春秋時期，中晉國鑄鐵鼎。在春秋時期，中國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)生產(chǎn)上國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用鐵器。廣泛使用鐵器。 鐵在自然界鐵在自然界分布極廣，是

5、地殼的重要組成分布極廣，是地殼的重要組成元素之一。因為天然的純鐵在元素之一。因為天然的純鐵在自然界幾乎不存在，鐵礦石的自然界幾乎不存在，鐵礦石的熔點也較高，又不易還原，所熔點也較高，又不易還原，所以人類利用鐵較銅、錫、鉛、以人類利用鐵較銅、錫、鉛、金等還要晚些，在埃及、西南金等還要晚些，在埃及、西南亞等一些文明古國所發(fā)現(xiàn)的最亞等一些文明古國所發(fā)現(xiàn)的最早的鐵器，都是由隕鐵加工而早的鐵器，都是由隕鐵加工而成的。成的。 生熟煉鐵爐生熟煉鐵爐 模擬煉鐵實驗?zāi)M煉鐵實驗v一氧化碳還原氧化鐵的實驗一氧化碳還原氧化鐵的實驗 注意事項v加熱前要通入一段時間的加熱前要通入一段時間的CO，排盡硬質(zhì)玻璃管，排盡硬質(zhì)

6、玻璃管中的空氣，防止加熱一氧化碳和空氣的混合物中的空氣，防止加熱一氧化碳和空氣的混合物發(fā)生爆炸。發(fā)生爆炸。v反應(yīng)完成后，須待玻璃管冷卻后再停止通反應(yīng)完成后，須待玻璃管冷卻后再停止通CO，防止熱的鐵再被氧化防止熱的鐵再被氧化vCO要要“早來晚走早來晚走”v酒精噴燈要酒精噴燈要“遲到早退遲到早退”酒精燈要酒精燈要“早到遲退早到遲退”v尾氣處理：尾氣處理：CO有毒有毒工業(yè)煉鐵（1）煉鐵原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反）煉鐵原理：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里還原出來。應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。反應(yīng)物或生成物是混合物必須進行換反應(yīng)物或生成物是混合物必須進行換算，

7、換算方法如下：算，換算方法如下：混合物質(zhì)量混合物質(zhì)量純度純度 純度純度純凈物質(zhì)量純凈物質(zhì)量例：用例：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少的生鐵多少t？含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計算含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計算v冶煉冶煉2000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)3%的生鐵的生鐵,需要含需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石多少噸？的磁鐵礦石多少噸？v分析：這是一道分析：這是一道“雙雜質(zhì)雙雜質(zhì)”的綜合化學(xué)方程式的綜合化學(xué)方程式計算題。對化學(xué)方程式的計算不論反應(yīng)物還是計算題。對化學(xué)方程式的計算不論反應(yīng)物還是生成物都要求生成物都要求“純物質(zhì)質(zhì)量純物質(zhì)質(zhì)量”

8、。那么應(yīng)按怎樣。那么應(yīng)按怎樣的步驟進行解呢？的步驟進行解呢？v一般有如下幾步：一般有如下幾步：v第一步：將含有雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量換算成純物質(zhì)的第一步：將含有雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量：純物質(zhì)質(zhì)量含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量質(zhì)量：純物質(zhì)質(zhì)量含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量純度純度第二步：將純物質(zhì)質(zhì)量代入化學(xué)方程式進行第二步：將純物質(zhì)質(zhì)量代入化學(xué)方程式進行計算計算第三步：將計算得到的純物質(zhì)質(zhì)量換算成含第三步：將計算得到的純物質(zhì)質(zhì)量換算成含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量。雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量。含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量純物質(zhì)質(zhì)量含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量純物質(zhì)質(zhì)量/純度純度鐵生銹條件的實驗探究鐵生銹條件的實驗探究v實驗用品：潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷實驗用品：潔凈無銹的鐵釘

9、、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花、干燥劑氯化鈣等。卻的蒸餾水、植物油、棉花、干燥劑氯化鈣等。v（1）把鐵釘?shù)囊话虢]在蒸餾水中；）把鐵釘?shù)囊话虢]在蒸餾水中；v（2）鐵釘完全浸沒在蒸餾水中，再滴入）鐵釘完全浸沒在蒸餾水中，再滴入2mL的植的植物油物油v（3）鐵釘放入試管中，在瓶口放置干燥劑，再塞）鐵釘放入試管中，在瓶口放置干燥劑，再塞上塞子。上塞子。v注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周，注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周，做好記錄。做好記錄。實驗結(jié)果鐵制品的銹蝕v鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵在空氣中鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵在空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過

10、程，的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，鐵制品銹蝕需要條件。例如，要有能夠發(fā)鐵制品銹蝕需要條件。例如，要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，反應(yīng)物要能相互接觸，生生反應(yīng)的物質(zhì)，反應(yīng)物要能相互接觸，生成物不會對反應(yīng)起阻礙作用等等。鋁與氧成物不會對反應(yīng)起阻礙作用等等。鋁與氧氣反應(yīng)生成的致密的氧化鋁薄膜，能覆蓋氣反應(yīng)生成的致密的氧化鋁薄膜，能覆蓋在鋁表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣在鋁表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣反應(yīng)。而鐵與氧氣、水蒸氣等反應(yīng)生成的反應(yīng)。而鐵與氧氣、水蒸氣等反應(yīng)生成的鐵銹（主要成分是鐵銹（主要成分是Fe2O3xH2O）卻很疏松，）卻很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣等不能阻礙里層的鐵繼

11、續(xù)與氧氣、水蒸氣等反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。防止鐵生銹的方法v金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，使國民經(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界浪費，使國民經(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值其國民生產(chǎn)總值3.54.2，超過每年各項大

12、災(zāi)，超過每年各項大災(zāi)（火災(zāi)、風災(zāi)及地震等）損失的總和。有人甚至估（火災(zāi)、風災(zāi)及地震等）損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸！億噸！因此，研究腐蝕機理，采取防護措施，對經(jīng)濟建設(shè)因此，研究腐蝕機理，采取防護措施，對經(jīng)濟建設(shè)有著十分重大的意義。有著十分重大的意義。v金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M行表面把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護等。處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護等。防止鐵生銹的方法vA.采用保

13、護膜是最普遍又重要的防銹措施。如采用保護膜是最普遍又重要的防銹措施。如在生產(chǎn)和生活實踐中，人們常把暫時不用的鋼在生產(chǎn)和生活實踐中，人們常把暫時不用的鋼鐵制品表面，進行清潔干燥后，再涂上防銹材鐵制品表面，進行清潔干燥后，再涂上防銹材料，如機油、凡士林、防銹油脂等。若長期防料，如機油、凡士林、防銹油脂等。若長期防銹常用保護膜法，如鋼鐵表面涂油漆、瀝青、銹常用保護膜法，如鋼鐵表面涂油漆、瀝青、橡膠、搪瓷等非金屬材料。還可以利用某些金橡膠、搪瓷等非金屬材料。還可以利用某些金屬如鋅、錫、鉻、鎳等表面形成一層致密氧化屬如鋅、錫、鉻、鎳等表面形成一層致密氧化膜的性質(zhì)，用電鍍法、浸鍍法、噴鍍法等，將膜的性質(zhì)，用電鍍法、浸鍍法、噴鍍法等，將上述金屬鍍在鋼鐵制品的表面，防止空氣和水上述金屬鍍在鋼鐵制品的表面，防止空氣和水對金屬鐵的銹蝕。對金屬鐵的銹蝕。金屬資源的保護vB.組成合