8-3-金屬資源的利用和保護(hù)(一).ppt

1、資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著極為重要的作用。一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化過程，首先是對(duì)礦物原料產(chǎn)品需求的迅速增長(zhǎng)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正在高速建設(shè)，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(hù),人類使用材料的進(jìn)化順序,材料的分類,石器時(shí)代,銅器時(shí)代,鐵器時(shí)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(zhì)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(guó)礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國(guó)礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國(guó)已發(fā)

3、現(xiàn)的礦產(chǎn)有168種，其中已探明儲(chǔ)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(chǔ)藏量?jī)r(jià)值比較中，我國(guó)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(guó)青銅器的生產(chǎn)和使用在距今3000年以前的夏商時(shí)代，以后的三四百年的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期開始生產(chǎn)和使用鐵器、直到19世紀(jì)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(qǐng)談?wù)勀愕母惺堋?從化學(xué)知識(shí)、情感兩方面談),我國(guó)古代冶鐵圖,化學(xué)知識(shí)方面：金屬的冶煉與金屬的活動(dòng)性有關(guān)；金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，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(xué)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(xué)的發(fā)展與人類生活密切相關(guān)；生產(chǎn)力的發(fā)展水平制約著科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平等。,二、人類使用金屬的歷史,【例】今年上海世博會(huì)中國(guó)國(guó)家館，由于形狀酷似一頂古帽，被命名“東方之冠”，給人強(qiáng)烈的視覺沖擊?！皷|方之冠”的主體結(jié)構(gòu)為四根巨型鋼筋混凝土制成的陔心筒。根據(jù)你所學(xué)的化學(xué)知識(shí)回答： （1）鋼筋屬于 材料，其主要成分是鐵，寫出鐵的化學(xué)式： 。 （2）被混凝土嚴(yán)密包裹的鋼筋不易生銹的原因是 。 （3）對(duì)廢舊鋼筋進(jìn)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(jì)的金屬。根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)，按要求寫出兩個(gè)生成金屬的化學(xué)方程式： （置換反應(yīng)） （分解反應(yīng)） （5）2008年奧運(yùn)會(huì)主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)“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(dòng)的相互關(guān)系,三、金屬的冶煉,青銅時(shí)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(shí)代,我國(guó)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(guó)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。,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(shí)的鐵是從太空掉下的隕鐵(其中含鐵90以上),春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù),固體還原法 鐵礦石與木炭還原反應(yīng),2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2,高溫,生熟煉鐵爐二,生熟煉鐵爐一,我國(guó)古代冶鐵圖,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,上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,如今，我國(guó)己成為

7、世界第一產(chǎn)鋼大國(guó),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(yīng)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(shù)，說明中國(guó)早在公元前2世紀(jì)就掌握了炒鋼技術(shù)。炒鋼是一種冶煉技術(shù)，冶煉時(shí)先將生鐵加熱到液態(tài)或半液態(tài)，然后靠鼓風(fēng)或加進(jìn)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(fēng)和加進(jìn)精礦粉（以赤鐵礦為例）所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。,（1）2%4.3% 混合物 （2）增加反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng) （3）C+O2 CO2 3C+2Fe2O3,4Fe+3CO2,某化學(xué)興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)來探究煉鐵 的原理，裝置如下圖所示。請(qǐng)回答有關(guān)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(dǎo)管接口的連接順序?yàn)閍( )( )

9、( )。C裝置中NaOH的作用是 。 (2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng) (填“先加熱再通CO”或“先通CO再加熱”)，目的是 。 (3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為 ，反應(yīng)方程式為 。 (4)除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3 (請(qǐng)寫一物質(zhì)的化學(xué)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(yīng)過程如下圖所示：,（1）在上述框圖中填寫有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式。 （2）寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式： _ _ _,焦炭,鐵,CO2,CO,【實(shí)驗(yàn)82】一氧化碳還原氧化鐵,高溫,【實(shí)驗(yàn)82】一氧化碳還原氧化鐵（Fe2O3）,1、檢查裝置的氣密性；,實(shí)

10、驗(yàn)步驟：,如何停止該實(shí)驗(yàn)？,4、加熱,5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先停止高溫，繼續(xù)通一會(huì)兒一氧化碳直至玻璃管冷卻,2、加藥品，固定裝置；,3、通一會(huì)兒純凈的一氧化碳,(把裝置中的空氣排除干凈，以防加熱時(shí)混合氣體受熱發(fā)生爆炸）,【實(shí)驗(yàn)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(dǎo)管口發(fā)出藍(lán)色火焰。,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,還原劑 氧化劑,一該反應(yīng)是置換反應(yīng)？,例1、1000t含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？,氧化鐵的質(zhì)量： 1000t（1- 20%）=800t,純物質(zhì)的質(zhì)量= 不純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),例2、計(jì)算多少噸生鐵中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，含鐵560t？,生鐵的質(zhì)量：

11、 560t96%=583.3t,不純物質(zhì)的質(zhì)量=純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),四、有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)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(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是 純凈物的質(zhì)量,赤鐵礦石氧化鐵鐵生鐵,1000t80% 70%96%=583.3t,生鐵的質(zhì)量：,練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)定某鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比，記錄如下： 裝鐵的氧化物的硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為20

12、g。 硬質(zhì)玻璃管與鐵的氧化物的質(zhì)量共為23.6 g。 廣口瓶與澄清石灰水的質(zhì)量共重686 g。 通入CO并加熱至鐵的氧化物全部轉(zhuǎn)變?yōu)殍F后，再稱盛石灰水的廣口瓶，其質(zhì)量為688.2 g。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)算此鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比。,【例】北京08年奧運(yùn)的火炬設(shè)計(jì)和制造在日前完成(如圖)。 下面的一段文字?jǐn)⑹鍪墙榻B08奧運(yùn)火炬的：北京奧運(yùn)會(huì)火炬長(zhǎng)72厘米，重985克，燃燒時(shí)間15分鐘。在工藝方面使用錐體曲面異型一次成型技術(shù)和鋁材腐蝕、著色技術(shù)。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?xì)夤奕糠帧Ｈ紵鞑捎昧藙?chuàng)新的雙火焰方案

13、，即預(yù)燃室加主燃。這樣，即便遇到大風(fēng)天氣，埋在火炬頂端下方的預(yù)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(diǎn)) 大風(fēng)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(xué)方程式: 火炬表面的祥云圖案是腐蝕而成的。請(qǐng)寫出用不同類別的溶液來腐蝕鋁材的化學(xué)方程式。 ,【例】下圖為北京奧運(yùn)場(chǎng)館“鳥巢”的施工現(xiàn)場(chǎng)。 由圖片可以看出“鳥巢”運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的主要建筑鋼材屬于 (選填“金屬材料、合成材料、復(fù)合材料”中的一個(gè))。為了防止這些建筑鋼材的腐蝕，應(yīng)采取以下幾點(diǎn)措施： 煉鋼時(shí)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(xué)方程式