2019年金属资源的利用和保护2精品教育.ppt
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1、课题3 金属资源的利用和保护,人类生活离不开金属,金属元素在自然界中的存在形式(1),单质:少数化学性质较不活泼的金属,如金、银、铜等,自然界以单质形式存在的金,自然界以单质形式存在的银,金属元素在自然界中的存在形式(2),化合物:化学性质较活泼的金属,如铁、锌、钠和钙等,孔雀石(Cu2(OH)2CO3 ),闪锌矿,孔雀石,金属元素在地壳中的含量,资料,赤铁矿,黄铁矿FeS2,菱铁矿FeCO3,Fe2O3,矿石:工业上把能用来提炼金属的矿物。,磁铁矿 Fe3O4,铁矿石,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,黄铜矿 CuFeS2,辉铜矿 Cu2S,铜 矿 石,我国是世界上已知矿物种
2、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。,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 + 3CO 2Fe + 3CO2,CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O,2CO + O2 2CO2,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,一.铁的冶炼,1、原料:,黄铁矿 FeS2,赤铁矿
3、 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,2、原理:,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,一.铁的冶炼,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:,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,工业上,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C
4、O2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,使反应更彻底。,有关杂质问题的计算,例 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少?,解:氧化铁的质量: 1000t 80% =800t,设:理论上可炼出铁的质量为X Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800 X,800t x=560t 256 x,高温,=,折合为含铁96%的生铁的质量为560t96%=583t,答:1000t可炼出生铁为583t。,练习:要炼出含杂质3%的生铁2000吨,需要含四氧化三铁质量分数为90
5、%的磁铁矿石多少?,解:铁的质量: 2000t(1-3%) =1940t,设:可炼出四氧化三铁的质量为X Fe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t,高温,232 x x=2679t 168 1940t,=,折合为磁铁矿石的质量为2679t90%=2977t,答:磁铁矿石的质量为2977t。,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,一些国
6、家的金属储备和金属的回收利用等)。,二.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
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