8-3-金屬資源的利用和保護(一).ppt

1、資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著極為重要的作用。一個國家的工業(yè)化過程，首先是對礦物原料產(chǎn)品需求的迅速增長，我國經(jīng)濟正在高速建設，目前，95以上的能源和80以上的工業(yè)原料來自于礦產(chǎn)資源。,課題3金屬資源的利用和保護,人類使用材料的進化順序,材料的分類,石器時代,銅器時代,鐵器時代,金屬材料,非金屬材料,合成高分子材料,合金,純金屬,材料,0,1,2,3,4,5,6,7,8,含量,鋁,鐵,鈣,鈉,鉀,鎂,鋅,銅,銀,金,金屬元素,金屬元素在地殼中的含量,金屬元素在地殼、海洋中的含量,一、金屬在自然界的存在：,Fe 隕石,Cu 天然銅,Au金,Ag銀,單質形式存在的金屬,黃鐵

2、礦 FeS2,赤鐵礦 主要成分為 Fe2O3,菱鐵礦主要成分是FeCO3,磁鐵礦的主要成分為 Fe3O4,化合物形式存在的金屬,褐鐵礦 (Fe2O3nH2O),磁鐵礦的主要成分為Fe3O4,黃銅礦的主要成分是CuFeS2,黃鐵礦的主要成分是FeS2,化合物形式存在的鐵(以礦物的形式存在),赤鐵礦(Fe2O3),思考：,上述鐵礦石中哪些更適合用來做煉鐵原料？,褐鐵礦(Fe2O3nH2O),磁鐵礦(Fe3O4 ),赤鐵礦(Fe2O3),孔雀石 Cu(OH)2CO3,黃銅礦 CuFeS2,水錳礦 MnO2,輝銻礦 Sb2S3,我國礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國已發(fā)

3、現(xiàn)的礦產(chǎn)有168種，其中已探明儲量的有152種，己開發(fā)利用的有132種，在世界45種主要礦產(chǎn)儲藏量價值比較中，我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)的14.6，居世界第3位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的13，居世界第80位。,思考：,銅是人類最早使用的金屬，我國青銅器的生產(chǎn)和使用在距今3000年以前的夏商時代，以后的三四百年的春秋戰(zhàn)國時期開始生產(chǎn)和使用鐵器、直到19世紀人類才能冶煉出金屬鋁?；仡櫧饘僖睙挼陌l(fā)展史，能給你哪些啟示？請談談你的感受。(從化學知識、情感兩方面談),我國古代冶鐵圖,化學知識方面：金屬的冶煉與金屬的活動性有關；金屬的活動性越強，越難冶煉；活潑金屬在自然界中通常以化合物的

4、形式存在；金屬冶煉的過程發(fā)生化學變化等。,情感方面：中華民族是非常偉大的；人類的勤勞智慧可以在某些方面征服自然；化學的發(fā)展與人類生活密切相關；生產(chǎn)力的發(fā)展水平制約著科學技術發(fā)展水平等。,二、人類使用金屬的歷史,【例】今年上海世博會中國國家館，由于形狀酷似一頂古帽，被命名“東方之冠”，給人強烈的視覺沖擊?！皷|方之冠”的主體結構為四根巨型鋼筋混凝土制成的陔心筒。根據(jù)你所學的化學知識回答： （1）鋼筋屬于 材料，其主要成分是鐵，寫出鐵的化學式： 。 （2）被混凝土嚴密包裹的鋼筋不易生銹的原因是 。 （3）對廢舊鋼筋進行回收利用的目的是 （填“合理開采礦物”或“節(jié)約金屬資源”）。,【例】（安徽）人們每

5、年要從金屬礦物資源中提取數(shù)以億噸計的金屬。根據(jù)所學化學知識，按要求寫出兩個生成金屬的化學方程式： （置換反應） （分解反應） （5）2008年奧運會主運動場“鳥巢”使用了大量的鋼鐵。鋼鐵與_直接接觸容易生銹造成損失，在鋼鐵表面涂油、刷漆等，都能防治鋼鐵生銹。,Au Ag Hg Cu (H) Pb Sn Fe Zn Al Mg Na Ca K,加熱法,熱還原法,電解法,金屬冶煉的方法與金屬活動的相互關系,三、金屬的冶煉,青銅時代,商代 司母戊鼎 現(xiàn)存最大的青銅器,四羊方尊,孔雀石 木炭 高溫還原,孔雀石 主要成分為Cu2(OH)2CO3,Cu2(OH)2CO3=2CuO+H2O+CO2,2CuO

6、 + C = 2Cu + CO2,高溫,木炭,銅的冶煉,鐵器時代,我國在商代就開始用鐵，在河北、北京、 河南的某些地區(qū)出土過用隕鐵打制的鐵刃 銅鉞。我國最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國已掌握了冶鐵技術。,人類使用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年以前，不過那時的鐵是從太空掉下的隕鐵(其中含鐵90以上),春秋初年我國已掌握了冶鐵技術,固體還原法 鐵礦石與木炭還原反應,2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2,高溫,生熟煉鐵爐二,生熟煉鐵爐一,我國古代冶鐵圖,為紀念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票,上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,如今，我國己成為

7、世界第一產(chǎn)鋼大國,煉Fe,原料：,鐵礦石、 焦炭、 石灰石、 空氣,在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。,煉鐵的基本原理,生產(chǎn)還原劑,C + O2 = CO2, 產(chǎn)生高溫,還原鐵礦石,Fe2O3 + 3CO = Fe + 3CO2,高溫,造渣,CaCO3 = CaO + CO2,高溫,CaO + SiO2 = CaSiO3,1、煉鐵原料：,鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣,2、煉鐵原理：,從楚王陵中出土的鐵器中發(fā)現(xiàn)了迄今世界上最早的炒鋼技術，說明中國早在公元前2世紀就掌握了炒鋼技術。炒鋼是一種冶煉技術，冶煉時先將生鐵加熱到液態(tài)或半液態(tài)，然后靠鼓風或加進精礦粉，降低生鐵的

8、含碳量，使其成鋼。由于在冶煉中要不斷攪拌，好象炒菜一樣，因而得名。 （1）生鐵的含碳量為 。煉得的鋼是 （選填“純凈物”或“混合物”）。 （2）將生鐵加熱到液態(tài)或半液態(tài)并不斷攪拌的原因是什么？ （3）寫出向液態(tài)生鐵中鼓風和加進精礦粉（以赤鐵礦為例）所發(fā)生反應的化學方程式。,（1）2%4.3% 混合物 （2）增加反應物的接觸面積，加快反應 （3）C+O2 CO2 3C+2Fe2O3,4Fe+3CO2,某化學興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應來探究煉鐵 的原理，裝置如下圖所示。請回答有關問題：,(1)為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是C和D，導管接口的連接順序為a( )( )

9、( )。C裝置中NaOH的作用是 。 (2)實驗開始時，應 (填“先加熱再通CO”或“先通CO再加熱”)，目的是 。 (3)實驗進行一段時間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為 ，反應方程式為 。 (4)除CO外，還有哪些物質可以還原Fe2O3 (請寫一物質的化學式)。,固體由紅棕色變成黑色,【例】某煉鐵廠用于高爐煉鐵的主要原料是赤鐵礦石、焦炭、空氣等，主要反應過程如下圖所示：,（1）在上述框圖中填寫有關反應生成物的化學式。 （2）寫出上述反應的化學方程式： _ _ _,焦炭,鐵,CO2,CO,【實驗82】一氧化碳還原氧化鐵,高溫,【實驗82】一氧化碳還原氧化鐵（Fe2O3）,1、檢查裝置的氣密性；,實

10、驗步驟：,如何停止該實驗？,4、加熱,5、實驗結束時，先停止高溫，繼續(xù)通一會兒一氧化碳直至玻璃管冷卻,2、加藥品，固定裝置；,3、通一會兒純凈的一氧化碳,(把裝置中的空氣排除干凈，以防加熱時混合氣體受熱發(fā)生爆炸）,【實驗82】一氧化碳還原氧化鐵,紅色的氧化鐵變成了黑色，澄清的石灰水變渾濁，導管口發(fā)出藍色火焰。,實驗現(xiàn)象：,還原劑 氧化劑,一該反應是置換反應？,例1、1000t含雜質20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質量是多少？,氧化鐵的質量： 1000t（1- 20%）=800t,純物質的質量= 不純物質的質量物質的質量分數(shù),例2、計算多少噸生鐵中含鐵的質量分數(shù)為96%，含鐵560t？,生鐵的質量：

11、 560t96%=583.3t,不純物質的質量=純物質的質量物質的質量分數(shù),四、有關雜質問題的計算,例3：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： 帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是 純凈物的質量,赤鐵礦石氧化鐵鐵生鐵,1000t80% 70%96%=583.3t,生鐵的質量：,練習：要煉出含雜質2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？,生鐵鐵氧化鐵赤鐵礦石,3200t（1-2%）70%80%=4571.5t,赤鐵礦石:,【例】用如圖裝置測定某鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質量比，記錄如下： 裝鐵的氧化物的硬質玻璃管的質量為20

12、g。 硬質玻璃管與鐵的氧化物的質量共為23.6 g。 廣口瓶與澄清石灰水的質量共重686 g。 通入CO并加熱至鐵的氧化物全部轉變?yōu)殍F后，再稱盛石灰水的廣口瓶，其質量為688.2 g。 根據(jù)以上實驗記錄，計算此鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質量比。,【例】北京08年奧運的火炬設計和制造在日前完成(如圖)。 下面的一段文字敘述是介紹08奧運火炬的：北京奧運會火炬長72厘米，重985克，燃燒時間15分鐘。在工藝方面使用錐體曲面異型一次成型技術和鋁材腐蝕、著色技術。燃料為丙烷，符合環(huán)保要求?；鹁嫱庑沃谱鞑牧蠟榭苫厥盏沫h(huán)保材料?；鹁嫒紵到y(tǒng)包含燃燒器，穩(wěn)壓裝置，燃氣罐三部分。燃燒器采用了創(chuàng)新的雙火焰方案

13、，即預燃室加主燃。這樣，即便遇到大風天氣，埋在火炬頂端下方的預燃室仍不受影響，保證火炬繼續(xù)燃燒。,根據(jù)以上材料回答： 火炬主材用鋁而不用鐵制作的原因是 ； 。(任寫兩點) 大風或降雨使燃著火炬熄滅的原因是 (根據(jù)燃燒條件回答)。寫出燃料丙烷(C3H8)燃燒的化學方程式: 火炬表面的祥云圖案是腐蝕而成的。請寫出用不同類別的溶液來腐蝕鋁材的化學方程式。 ,【例】下圖為北京奧運場館“鳥巢”的施工現(xiàn)場。 由圖片可以看出“鳥巢”運動場館的主要建筑鋼材屬于 (選填“金屬材料、合成材料、復合材料”中的一個)。為了防止這些建筑鋼材的腐蝕，應采取以下幾點措施： 煉鋼時需要用到氧氣，氧氣的作用是 。,鋼和 都是鐵的合金。它們的差異主要是由 不同引起的。 工業(yè)上煉鐵主要原料有 、 和石灰石。在煉鐵過程中石灰石發(fā)生的變化，用化學方程式