金屬礦物與冶煉

6.2金屬礦物與冶煉一、金屬在自然界的存在游離態(tài)〔單質(zhì)〕：化合態(tài)〔化合物〕：Ag,Pt,AuFe,Cu,Na等絕大多數(shù)金屬二、金屬礦物黃鐵礦(FeS2)磁鐵礦(Fe3O4)菱鐵礦(FeCO3)赤鐵礦(Fe2O3)孔雀石鋁土礦黃銅礦自然界以單質(zhì)形式存在的銀自然界以單質(zhì)形式存在的金三、煉鐵的根本原理現(xiàn)象：紅棕色的Fe2O3變黑，同時(shí)產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫根本原理：氧化反響：得到氧的反響復(fù)原反響：失去氧的反響

3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高溫H2C練習(xí)：請(qǐng)寫出H2和C復(fù)原Fe2O3的化學(xué)方程式高溫3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有復(fù)原性的物質(zhì):CO

性質(zhì)物質(zhì)可燃性

還原性

C

C+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2

CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2

H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化學(xué)性質(zhì)的比較點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃

高溫H2和C復(fù)原CuO實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)裝置圖原料：鐵礦石(赤鐵礦)、焦炭、石灰石、空氣四、鐵的冶煉1.煉鐵設(shè)備：高爐過(guò)量空氣焦炭焦炭高溫高溫赤鐵礦高溫CO2COFe反響過(guò)程：涉及反響化學(xué)方程式：3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高溫C+CO2==2CO高溫C+O2==CO2點(diǎn)燃產(chǎn)品：生鐵〔含碳量2-4.3%〕合金2.煉鋼：氧氣高溫鋼生鐵鋼〔含碳量0.03-2%〕類別含碳量%含雜質(zhì)機(jī)械性能機(jī)械加工生鐵2~4.3多硬而脆可鑄不可鍛鋼0.03~2少硬而韌、有彈性可鑄可鍛生鐵和鋼的區(qū)別中國(guó)古代冶煉圖轉(zhuǎn)爐煉鋼為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票越活潑的金屬,越容易與其他物質(zhì)形成化合物,也就越難從化合物中復(fù)原出金屬單質(zhì).越不活潑的金屬,越不容易與其他物質(zhì)形成化合物,也就越容易從化合物中復(fù)原出金屬單質(zhì).金屬活動(dòng)性順序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金屬活動(dòng)性由強(qiáng)漸弱1.活潑金屬(如KCaNaMgAI)電解法:2Al2O3=4Al+3O22.一般金屬(如ZnFeSnPbCu)熱復(fù)原法:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO3.較穩(wěn)定金屬(如HgAg)直接加熱法:2HgO=2Hg+O24.穩(wěn)定金屬(如PtAu):直接以單質(zhì)形式存在通電高溫加熱五、冶煉金屬的常用方法金屬活動(dòng)性順序：

KCaNaMgAl

‖ZnFeSnPb(H)Cu‖Hg

Ag‖PtAu電解法熱復(fù)原法直接加熱法例1用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純潔物的質(zhì)量1000t×80%×70%÷96%=583.3t赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵下課啦6.3珍惜和保護(hù)金屬資源資料一：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，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以下圖所示〔不包括今后新探明的礦物儲(chǔ)量、一些國(guó)家的金屬儲(chǔ)藏量和金屬的回收利用等〕。一、金屬資源的消耗資料二：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%。生活中許多設(shè)施都是用鐵制成，如：但這些設(shè)施普遍受到腐蝕的影響。二、鐵生銹條件的探究藥品：現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、稀鹽酸、棉花和枯燥劑氯化鈣。試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕的條件。沒(méi)有生銹

產(chǎn)生銹蝕經(jīng)煮沸的蒸餾水鐵釘棉花無(wú)水氯化鈣〔枯燥劑〕蒸餾水

稀鹽酸油層1234沒(méi)有水沒(méi)有空氣水和空氣同時(shí)存在鐵生銹的必要條件探究沒(méi)有生銹

產(chǎn)生銹蝕氧氣水生銹沒(méi)有水水和空氣同時(shí)存在沒(méi)有空氣鐵生銹的必要條件探究結(jié)論：鐵的腐蝕稱為生銹，生銹后的產(chǎn)物稱為鐵銹。其化學(xué)反響過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜，但結(jié)果非常簡(jiǎn)單。鐵+氧氣Fe2O3·xH2O水鐵銹結(jié)構(gòu)疏松多孔，吸收水分，加速鐵制品的生銹因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！氧化鐵與鋁壺外表的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)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)〞氧氣水生銹三、怎樣防止鐵生銹加上保護(hù)層1.加上油漆、搪瓷、塑膠層或油脂加上油漆、搪瓷、塑膠層或油脂來(lái)防銹鐵油漆氧氣和水不能與鐵接觸，所以鐵不會(huì)生銹油漆剝落后油漆氧氣和水與鐵接觸，導(dǎo)致鐵生銹2.鍍上其他金屬,如鍍錫、鋅、銅、鎳、鉻等「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。3.使用合金用不銹鋼制造的器具

4.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，犧牲活波金屬，從而防銹。犧牲性保護(hù)防銹法破損部位鋅表層氧與鋅反應(yīng)，鐵不會(huì)腐蝕鐵鋅塊金屬防腐蝕的方法：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(guò)化學(xué)反響使外表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)境等等保持鐵制品外表枯燥和潔凈〔1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水討論1、在實(shí)際生活和生產(chǎn)中我們應(yīng)該采取哪些具體方法來(lái)防止鐵制品生銹呢？防止鐵制品生銹的具體方法為：保持鐵制品外表枯燥和潔凈在鐵制品外表涂一層保護(hù)膜如：刷油漆、涂油、鍍上一層耐磨、耐腐蝕的金屬鉻、高溫灼燒金屬，進(jìn)行“烤藍(lán)〞處理等制成合金鋼，如不銹鋼討論2、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、鍍鉻等討論3、對(duì)于金屬資源除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過(guò)什么途徑來(lái)使金屬資源得到保護(hù)呢？廢品收購(gòu)站為什么要收購(gòu)廢鐵、廢銅、和易拉罐等金屬？回收和利用廢舊金屬四、金屬資源保護(hù)討論廢棄金屬的回收有什