金屬資源的利用和保護(hù)培訓(xùn)課件

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元素在地殼中的含量元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鋁（Al）7.73鎂（Mg）2.00鐵（Fe）4.75鋅（Zn）0.008鈣（Ca）3.45銅（Cu）0.007鈉（Na）2.74銀（Ag）0.00001鉀（K ）2.47金（Au）0.0000005資料赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3礦石:工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫礦石。 孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦 Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）1 單質(zhì)：少數(shù)化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬，如金、銀等2 化合物：化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，如鐵、鋅、鈉和鈣等一 金

2、屬的存在形式現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。點(diǎn)燃尾氣有藍(lán)色火焰一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O2CO + O2 2CO2點(diǎn)燃高溫用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣一.鐵的冶煉 1.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)：先通入co， 再點(diǎn)燃酒精噴燈2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)：先熄滅酒精噴燈， 停止通入co：為什么？主要實(shí)驗(yàn)步驟1.排凈玻璃管中的空氣，防止爆炸2.防止高溫下生成的鐵粉被氧化1、原料：黃鐵礦 FeS2赤鐵礦 Fe2O3菱鐵礦 FeCO3磁鐵礦 Fe3O42、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的

3、一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫石灰石、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%含鐵量一.鐵的冶煉工業(yè)上思考：1.鐵在自然界中主要以什么形式存在？2.哪種鐵礦石最適合煉鐵？ 化合物赤鐵礦， 含鐵量高，無有害元素鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖：高爐是個(gè)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)上工業(yè)上煉鐵時(shí)各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的C

4、O2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(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算例: 1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？解：氧化鐵的質(zhì)量： 1000t 80% =800t設(shè)：理論上可煉出鐵的質(zhì)量為XFe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56800 t X 800t x=560t256 x高溫=折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t96%=583t答：1000t可煉出生鐵為583t。例4、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

5、96%的生鐵多少噸？解1:設(shè)每天可煉出的生鐵質(zhì)量為X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t80% X96% 160 112 800t X96% X = 560t答：略高溫解2:設(shè)每天以煉出的鐵質(zhì)量為X Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 112 1000t X 160 112 1000t X X = 700t答：略高溫80% 800t537.6t生鐵的質(zhì)量=537.6t96%=560t練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的磁鐵礦石多少？解：鐵的質(zhì)量： 2000t(1-3%) =1940t設(shè)：可煉出

6、四氧化三鐵的質(zhì)量為XFe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t高溫 232 x x=2679t 168 1940t=折合為磁鐵礦石的質(zhì)量為2679t90%=2977t答：磁鐵礦石的質(zhì)量為2977t。練習(xí)1在自然界中以單質(zhì)形式存在2我國時(shí)期開始冶鐵3鐵在自然界中以形式存在，冶鐵是利用將鐵從鐵礦石中還原出來，4實(shí)驗(yàn)室冶鐵時(shí)應(yīng)先通CO還是先點(diǎn)酒精噴燈？為什么?5工業(yè)冶鐵的原料是_，設(shè)備是，條件是金銀春秋戰(zhàn)國化合物CO先通CO排凈玻璃管中的空氣，防止爆炸焦炭、石灰石、鐵礦石高爐高溫資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。金屬礦物的儲(chǔ)量有限

7、，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲(chǔ)藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等）。議一議1 、金屬資源短缺對(duì)人類社會(huì)發(fā)展意味著什么？2 、金屬腐蝕可給我們帶來哪些危害？資料二：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20% 40%。二、金屬資源保護(hù)1、金屬的腐蝕和防護(hù)（1）鐵制品銹蝕條件的探究一、在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢]在水中二、在試管2中注入冷卻的沸水，使其侵沒鐵釘，上面加上植物油并塞緊橡皮塞三、在試管3中加入少量干燥劑（生石灰或無水氯

8、化鈣）再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞 一周后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一半在水中干燥空氣中鐵生銹條件的探究現(xiàn)象分析結(jié)論試管試管試管生銹不生銹不生銹鐵既與水接觸，又與氧氣接觸鐵只與水接觸鐵只與氧氣接觸在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹。（緩慢氧化，放熱）小結(jié)：加速鐵制品銹蝕的因素：酸或氯化鈉存在導(dǎo)致鐵制品銹蝕的因素：水和氧氣同時(shí)存在鐵在空氣中銹蝕，實(shí)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

9、有水分時(shí)，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 鐵銹 (e23)氧化鋁 (Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實(shí)使鋁“自我保護(hù)”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸金屬防腐蝕的方法：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變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼改善腐蝕環(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

10、絕水怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機(jī)械表面涂防銹油在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅討論1、自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？答：刷漆、涂油、鍍鉻等二、金屬資源保護(hù)2、金屬資源保護(hù)（1）回收和利用廢舊金屬據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20%，而且還可節(jié)約金屬資源和95%的能源。1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t的鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的鐵的90%以上的金得到了回收利用。廢舊金屬的回收

11、利用還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，廢舊電池中含有汞等，如果廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會(huì)造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康。如果將汞等回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，而且還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。你知道嗎？ 有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。在對(duì)自然環(huán)境威脅最大的幾種物質(zhì)中，電池里就包含了汞、鉛、鎘等多種，若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，或者隨手丟棄，滲出的汞及重金屬物質(zhì)就會(huì)滲透于土壤、污染地下水，進(jìn)而進(jìn)入魚類、農(nóng)作物中，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康。 電池的組成物質(zhì)在使用過程中，被

12、封存在電池殼內(nèi)部，并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。但經(jīng)過長期機(jī)械磨損和腐蝕，使得內(nèi)部的重金屬和酸堿等泄露出來，進(jìn)入土壤或水源，就會(huì)通過各種途徑進(jìn)入人的食物鏈。 廢電池的危害 有關(guān)專家介紹說，“電子垃圾”處理不當(dāng)危害極其嚴(yán)重，特別是電視、電腦、手機(jī)、音響等電子產(chǎn)品，含鉛、鎘、水銀、六元鉻、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃劑等大量有毒有害物質(zhì)。有資料顯示，每一臺(tái)電視機(jī)或電腦顯示器中的陰極射線管平均含有4-8磅鉛。而鉛一旦進(jìn)入土壤會(huì)嚴(yán)重污染水源，最終將危害人類、植物和微生物，還會(huì)對(duì)兒童的腦發(fā)育將造成極大的影響。 “電子垃圾”是特殊垃圾，其中的成分較復(fù)雜，既含有普通的金屬鑄件和塑料，又有特殊元器件和貴重金屬；既有許多可重

13、新利用的再生材料，又含有一些對(duì)人體健康和環(huán)境有害的物質(zhì)。 討論廢棄金屬的回收有什么意義？ 可節(jié)約金屬資源 由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源 降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價(jià)廉的金屬制品 可減少金屬對(duì)環(huán)境的污染二、金屬資源保護(hù)2、金屬資源保護(hù)（1）防止金屬腐蝕（2）回收和利用廢舊金屬（3）合理開采礦物（4）尋找金屬的代用品（5）物盡其用小結(jié)鐵生銹的主要條件是與空氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：保持鐵制品表面干燥和潔凈 在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、 “烤藍(lán)” 等制成合金鋼保護(hù)金屬資源的有效途徑是：防止金屬腐蝕回收利用廢舊金屬合理有效的開采礦物尋找金屬的代用品物盡其用我會(huì)做1、通過實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒有植物油中2、下列做法能防止鐵制品生銹的是（）A、自行車臟了用清水沖洗B、用廢酸液沖洗鐵制污水管道C、在鐵制籃球架上刷一層油漆D、切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干(3)、(4)C、D我會(huì)做3、隨著人們生活質(zhì)量的提高，各種電池使用量大幅度增加，廢電池進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程上來。其首要原因是 ( ) A 回