(共35张PPT)
金属资源的利用和保护
授课人:李佳欣
第三十五中学
情景引入 金属制品:
情景引入 金属制品:
资料一:人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源,以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限,而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量,并根据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下图所示(不包括今后新探明的矿物
储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等)。
议一议
1 、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么?
2 、金属腐蚀可给我们带来哪些危害?
资料二: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于年产量的20% ~ 40%。
01
金属的冶炼
金属的存在形式
图8-16 自然界以单质形式存在的金
图8-17 自然界以单质形式存在的银
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
化合物(大多数,如各种铁矿石)
单质( 少数,如金和银)
01
金属的冶炼
金属的存在形式
3价铁石英
银矿
金矿
蓝铜矿
褐铁矿
孔雀石
纤磷锰铁矿
陨石
01
金属的冶炼
金属的存在形式
赤铁矿: Fe2O3
黄铁矿: FeS2
菱铁矿: FeCO3
铝土矿: Al2O3
黄铜矿:CuFeS2
辉铜矿:Cu2S
赤铜矿: Cu2O
孔雀石:
Cu2(OH)2CO3
赤铁矿(主要成分Fe2O3)
01
金属的冶炼
金属的存在形式
磁铁矿(主要成分Fe3O4)
想一想: ⑴ 假如你是炼铁厂的厂长,你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料?
⑵ 除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ,氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁?
72.4%
48.3%
46.7%
70%
黄铁矿(主要成分FeS2)
菱铁矿(主要成分FeCO3)
01
金属的冶炼
铁的冶炼
01
金属的冶炼
铁的冶炼
上海宝山钢铁公司炼铁高炉
为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票
01
金属的冶炼
实验室用一氧化碳还原氧化铁
现象
分析
反应式
尾气处理
红色的Fe2O3变成灰黑色,同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,酒精灯处的导管产生蓝色火焰
一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳
①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
证明产物中有铁粉的方法是:
用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )
01
金属的冶炼
实验室用一氧化碳还原氧化铁
实验顺序:通气----加热---停止加热---继续通气
(一氧化碳“早出晚归 ” 酒精灯“迟到早退”)
先通入CO的目的:
撤酒精灯的原因:
实验开始时先通后点的原因是为了防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。
实验结束后,先熄灯后停气的原因是为了防止温度降低后外面的空气进入玻璃管使铁重新被氧化;还防止试管中的石灰水倒吸入热的玻璃管,使之炸裂。
01
金属的冶炼
工业炼铁
原料:铁矿石、焦炭、石灰石、(空气)
Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
高温
反应的化学方程式:
CO是还原剂;
Fe2O3是氧化剂
⑴原理:
焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO, CO作还原剂,在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。
01
金属的冶炼
工业炼铁
⑵设备:炼铁高炉
铁矿石、焦炭、石灰石
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
CO2+C 2CO
高温
C + O2 CO2
点燃
01
金属的冶炼
铁的冶炼相关计算
例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少?
例2、计算多少吨含铁质量分数为96%的生铁中含铁560t?
01
金属的冶炼
铁的冶炼相关计算
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。
不纯物质、纯物质、纯度之间的关系:
列比例时,一定要用纯量。
含杂质的物质的化学方程式的计算:
m(纯) = m(不纯 )×纯度
m(不纯) = m(纯) ÷ 纯度
01
金属的冶炼
铁的冶炼相关计算
01
金属的冶炼
铁的冶炼相关计算
⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
解:⑴生铁中含纯铁:3000t×(1-5%)=2850t.
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
112
X· 85% 2850t
高温
160
X· 85%
=
112
2850t
X≈4790t
答:⑴该3000 t生铁中含纯铁2850t。
⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。
1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t,试计算:
⑴该3000 t生铁中含纯铁多少吨?
⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多
少吨?(计算结果保留整数)
CONTENTS
01
02
金属资源的腐蚀与防护
金属资源保护
01
金属资源的
腐蚀与防护
01
金属资源的腐蚀与防护
铁制品锈蚀条件的探究
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
01
金属资源的腐蚀与防护
铁制品锈蚀条件的探究
现象 分析 结论
试管Ⅰ
试管Ⅱ 试管Ⅲ 生锈
不生锈
不生锈
铁既与水接触,又与氧气接触
铁只与水接触
铁只与氧气接触
在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈
01
金属资源的腐蚀与防护
铁制品锈蚀条件的探究
在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀
铁锈的主要成分是Fe2O3 · xH2O
想一想
1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水,且要加入植物油?
2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢?
3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗?
是为了防止蒸馏水中溶有氧气。
不能,因为铁锈是疏松的。
01
金属资源的腐蚀与防护
防止铁制品锈蚀的措施
防止铁生锈的原理
--就是破坏铁生锈的条件
①隔绝空气
②隔绝水
1、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢?
防止铁制品生锈的具体方法为:
保持铁制品表面干燥和洁净
在铁制品表面涂一层保护膜如:电镀、刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属,进行“烤蓝”处理等
制成合金钢,如不锈钢
01
金属资源的腐蚀与防护
防止铁制品锈蚀的措施
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?
答:刷漆、涂油、镀铬等。
02
金属资源保护
02
金属资源保护
防止金属腐蚀
对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外,还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢?
废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属?
(1)防止金属腐蚀
(2)回收和利用废旧金属
02
金属资源保护
防止金属腐蚀
据估算,回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%,而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢,跟用铁矿石冶炼比,能节约11t煤和铁矿石,减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金得到了回收利用。
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如,废旧电池中含有汞等,如果废旧电池随意丢弃,汞等渗出会造成地下水和土壤的污染,威胁人类健康。如果将汞等回收利用,不仅可以节约金属资源,而且还可以减少对环境的污染。
你知道吗?
02
金属资源保护
防止金属腐蚀
废弃金属的回收有什么意义?
可节约金属资源
由于金属冶炼需在高温下进行,回收废弃金属并再利用可节约能源
降低金属制品的生产成本,可方便人们得到物美价廉的金属制品
可减少金属对环境的污染
02
金属资源保护
金属资源保护
(1)防止金属腐蚀
(2)回收和利用废旧金属
(3)合理开采矿物
(4)寻找金属的代用品
(5)物尽其用
①节约金属资源和能源
②减少对环境的污染
02
金属资源保护
回收金属的其他意义
有关资料显示,一节一号电池烂在地里,能使1平方米的土壤永久失去利用价值;一粒纽扣电池可使600吨水受到污染,相当于一个人一生的饮水量。在对自然环境威胁最大的几种物质中,电池里就包含了汞、铅、镉等多种,若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋,或者随手丢弃,渗出的汞及重金属物质就会渗透于土壤、污染地下水,进而进入鱼类、农作物中,破坏人类的生存环境,间接威胁到人类的健康。
电池的组成物质在使用过程中,被封存在电池壳内部,并不会对环境造成影响。但经过长期机械磨损和腐蚀,使得内部的重金属和酸碱等泄露出来,进入土壤或水源,就会通过各种途径进入人的食物链。
废电池的危害
02
金属资源保护
防止金属腐蚀
人体一旦吸收这些重金属以后,会出现哪些病症呢?据有关专家介绍,汞是一种毒性很强的重金属,对人体中枢神经的破坏力很大,上世纪五十年代发生在日本的震惊中外的水俣病就是由于汞污染造成的。目前我国生产的含汞碱性干电池的汞含量达1%-5%,中性干电池的汞含量为0.025%,我国电池生产消耗的汞每年就达几十吨之多。镉在人体内极易引起慢性中毒,主要病症是肺气肿、骨质软化、贫血,很可能使人体瘫痪。而铅进入人体后最难排泄,它干扰肾功能、生殖功能。
电池污染具有周期长、隐蔽性大等特点,其潜在危害相当严重,处理不当还会造成二次污染。
03
金属材料
练一练
1、通过实验回答,铁钉在下列哪些情况下最容易生锈?
(1)在干燥的空气中
(2)在潮湿的空气中
(3)部分浸入食盐水中
(4)浸没有植物油中
2、下列做法能防止铁制品生锈的是( )
A、自行车脏了用清水冲洗
B、用废酸液冲洗铁制污水管道
C、在铁制篮球架上刷一层油漆
D、切完咸菜后,尽快将菜刀洗净擦干
(3)
C、D
03
金属材料
练一练
3、随着人们生活质量的提高,各种电池使用量大幅度增加,废电池进行集中处理的问题被提到议事日程上来。其首要原因是 ( )
A 回收利用电池外壳的金属材料
B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染
C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀
D 回收利用电池中的石墨电极
B
03
金属材料
练一练
4、(1)下列家庭生活垃圾:①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等,其中可回收利
用的有________。回收利用与保护金
属资源的相关联的是______。
(2)请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议:
___________________;
___________________
①②③④⑤⑥⑨
②④⑤⑥
防止金属腐蚀
寻找金属的代用品
感谢您的观看
END
第三十五中学