课题8.3.1-金属资源的利用和保护课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,世界跨径最大的斜拉桥,苏通大桥,苏通大桥总长,8206,米,，斜拉桥主孔跨度,1088,米,，列世界第一；主塔高度,306,米,列世界第一；斜拉索的长度,580,米,列世界第一。,课题3 金属资源的利用和保护,人类生活离不开金属,金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用,!,军事与科技也需要大量的金属,4.,知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。,学习目标：,2.,知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。,3.,会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。,1.,了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。,2.,会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。,1.,了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。,重点：,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,金属的存在形式：,单质,(,少数，如金和银,),化合物,(,大多数，如各种铁矿石,),地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。,金属的存在形式,元素名称,质量分数,/%,元素名称,质量分数,/%,铝（,Al,）,7.73,镁（,Mg,）,2.00,铁（,Fe,）,4.75,锌（,Zn,）,0.008,钙（,Ca,）,3.45,铜（,Cu,）,0.007,钠（,Na,）,2.74,银（,Ag,）,0.00001,钾（,K,）,2.47,金（,Au,）,0.0000005,资料,金属元素在地壳中含量,地壳中含量最多的金属是,Al,！,磁铁矿,(,Fe,3,O,4,),褐铁矿,(,Fe,2,O,3,nH,2,O,),黄铁矿,(,FeS,2,),赤铁矿,(,Fe,2,O,3,),常见的铁矿石,菱铁矿（主要成分是,FeCO,3,）,蓝铜矿,(,Cu,2,(CO,3,),2,(OH),2,),孔雀石,(,Cu,2,(OH),2,CO,3,),常见的铜矿石,黄铜矿（,CuFeS,2,）,辉铜矿（,Cu,2,S,）,金红石,(,TiO,2,),闪锌矿,其它矿石,铝土矿,主要成分是,Al,2,O,3,中国已探明储量的金属矿产有,54,种。,铁矿：全国已探明的铁矿区有,1834,处。,锰矿：全国已探明的锰矿区共有,213,处,铬铁矿：有,56,处产地。,铜矿：已探明矿区,910,处。,铝土矿：有,310,处产地。,铅锌矿：有产地,700,多处。,镍矿：有产地,近百,处。,钼矿：有产地,222,处。,钨矿：探明产地,252,处。,锡矿：探明产地,293,处。,汞、锑矿：探明汞产地,103,处、锑产地,111,处。,金矿：探明矿区,1265,处。,银矿，探明产地,569,处。,矿产与数字,我国是世界上已知矿物种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,。,资料,生熟炼铁炉一,生熟炼铁炉二,图,8-19,我国古代炼铁图,铁的冶炼,早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，,从公元,1,世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。,将化合物中的金属元素提取出来的过程称之为,金属的冶炼,在我国冶炼量最大的就是,铁,.,工业炼铁,图,8-20,上海宝山钢铁公司炼铁高炉,图,8-21,为纪念,1996,年中国钢产量突破,1,亿吨而发行的邮票,思考：,根据你所学的化学知识，可通过哪些途径得到,金属材料,铁,？,磁铁矿,（,主要成分,Fe,3,O,4,）,赤铁矿,（,主要成分,Fe,2,O,3,）,黄铁矿（,主要成分,FeS,2,）,菱铁矿（,主要成分,FeCO,3,）,想一想,：,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？,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？,70%,72.4%,48.3%,46.7%,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe+3CO,2,高温,演示实验,原理：在高温条件下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,.,铁的冶炼,实验过程中能观察到什么现象？,酒精灯、澄清石灰水的作用分别是什么？,尾气处理,用燃着的酒精灯将尾气点燃或,用气球收集尾气,用磁铁吸,(,或加稀盐酸有气泡,),证明产物中有铁粉的方法是：,现象：,红色的,Fe,2,O,3,变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,.,点燃尾气有,蓝色,火焰,用酒精灯点燃尾气的作用是：,防止一氧化碳污染空气,相关的化学方程式：,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe +3CO,2,高温,CO,2,+Ca(OH),2,CaCO,3,+H,2,O,2CO +O,2,2CO,2,点燃,实验室用一氧化碳还原氧化铁,把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。,把硬质玻璃管接入装置系统中,先通入一氧化碳气体排除空气,防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯,(,或用气球收集,),，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，,并观察装置中所发生的变化。,当红棕色粉末已转变成黑色后，,停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止,Fe,被氧化。,一氧化碳还原氧化铁必须在,封闭,的硬质玻管中进行，,防止一氧化碳污染空气,。,.,按右图组装仪器，,并检查其气密性。,注：实验前要先通,CO,将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时,CO,与空气混合发生爆炸,.,实验完毕后,停止加热时要继续通,CO,至玻璃管内固体冷却,防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。,实验步骤：,答：为了排尽试管中的空气以免引起一氧化碳燃烧而发生爆炸。,答：,防止,Fe,被氧化,防止石灰水倒吸。,1,.,反应刚开始时为什么要先通一氧化碳后加热氧化铁？,2.,为什么当红色粉末变成黑色时要等试管冷却后才停止通入一氧化碳能否先停止通一氧化碳后停止加热？,3.,为什么反应装置后面要,用酒精灯点燃尾气？,4.,你还有其他处理尾气的方法吗？,答：防止一氧化碳污染空气,思考,1.,原料：,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,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe+3CO,2,高温,石灰石、,铁矿石,焦炭、空气,3.,设备：高炉,化学方程式：,黄铁矿,FeS,2,46.67%,赤铁矿,Fe,2,O,3,70%,菱铁矿,FeCO,3,48.27%,磁铁矿,Fe,3,O,4,72.41%,含铁量,工业炼铁,CO,是还原剂；,Fe,2,O,3,是氧化剂,点燃,C+O,2,=2CO,2,高温,C+CO,2,=2CO,（Fe,2,O,3,）,生铁,炉渣,出铁口,出渣口,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,高炉气体,高炉气体,产生一氧化碳,提供热量,进风口,将铁矿石中的,SiO,2,转变为炉渣,铁矿石,焦炭,热空气,炉渣出口,生铁出口,石灰石,高炉炼铁图：,主要反应,（,1,）还原剂的形成,（,2,）铁的还原,（,3,）炉渣的形成,点燃,CO,2,CO,2,Q,高温,CO,2,C2COQ,高温,Fe,2,O,3,3CO 2Fe3CO,2,高温,CaCO,3,CaOCO,2,高温,CaOSiO,2,CaSiO,3,产物,（,1,）生铁,（,2,）高炉煤气：,CO,、,CO,2,、,N,2,、,大量灰尘等。,（,3,）炉渣：,主要是,CaSiO,3,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,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,CO,2,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。,问题,1,：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？,答：焦炭的作用是作燃料和形成还原剂。石灰石的作用是作熔剂，除脉石,将铁矿石中的,SiO,2,转变为炉渣,.,问题,2,：生铁含那些成分？,问题,3,：高炉煤气能否直接排放？怎么处理？,答：生铁主要含铁，除此之外还含有,2%-4.3%,的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。,答：高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以综合利用。,想一想,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。,3.,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,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,纯铁,的质量是多少？,解：氧化铁的质量,：,1000t 80%=800t,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,答：,1000t,可炼出生铁为,560t,。,解得：,x=560t,800t x,=,160,256,设：理论上可炼出铁的质量为,x,160 256,800t x,注意：化学方程式计算的数据应是纯净物的质量,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe +3CO,2,高温,解：,1000t,赤铁矿石中含氧化铁的质量为：,1000t 80%,800t.,设,800t,氧化铁理论上可以炼出铁的质量为,X,。,160 112,800t x,160,800t,=,112,X,解得：,x,560t,折合含铁,96%,的生铁的质量为,560t 96%,583t,(,纯化杂,),答：,1000t,含氧化铁,(Fe,2,O,3,)80%,的赤铁矿石，理论上可炼出含铁,96%,的生铁为,583t,。,或设,800t,氧化铁理论上可以炼,含铁,96%,的生铁,质量为,x.,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe +3CO,2,高温,160 112,800t x,96%,解得：,x,583t,(,杂化纯,),例：用,1000t,含氧化铁,(Fe,2,O,3,),80%,的赤铁矿石，理论上可炼含铁,96%,的生铁多少吨？,160,800t,=,112,96%x,1.,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%,的磁铁矿石多少？,解：铁的质量,：,2000t(1-3%)=1940t,Fe,3,O,4,+4CO =3Fe+4CO,2,高温,232 x,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,。,中考链接,设：可炼出四氧化三铁的质量为,x,232 168,x 1940t,解得：,x=2679t,解：生铁中含纯铁：,3000t(1,5%)=2850t.,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe +3CO,2,112,x 85%2850t,高温,160,x 85%,=,112,2850t,解得：,x4790t,答,：,该,3000 t,生铁中含纯铁,2850t,。,该炼钢厂每天需含,Fe2O3,质量分数为,85%,的赤铁矿石为,4790t,。,2.,某炼钢厂日产含杂质,5%,的生铁,3000t,，试计算：,该,3000 t,生铁中含纯铁多少吨？,该炼钢厂每天需含,Fe,2,O,3,质量分数为,85%,的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）,设需含,Fe,2,O,3,质量分数为,85%,的赤铁矿石的质量为,x,。,3.,下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。,(1),写出图中标有序号的仪器名称,，,.,(2),实验过程中，先要进行的是,_,。（填,或,）,加热,通一氧化碳,(3)A,中反应的化学方程式是,_,B,中反应的化学方程式是,_,B,中观察到的现象是,_,。,(4),该装置的不足之处是,_,铁架台,试管,Fe,2,O,3,+3CO =2Fe+3CO,2,高温,没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）,Ca(OH),2,+CO,2,=CaCO,3,+H,2,O,澄清的石灰水变浑浊,A,B,4.,右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。,K Ca Na Mg Al Zn Fe,Sn,Pb,(H)Cu Hg Ag Pt Au,约,6000,年前,约,200,年前,约,600,年前,约,2500,年前,选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是,；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其,主要,原因是,。,铝的密度小 铝很活泼,地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜,钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。,右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式,；能证明产物中有铁粉的方法是：,。,用磁铁吸,(,或加稀盐酸有气泡,),3CO+Fe,2,O,3,2Fe+3CO,2,=,高温,在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法,是,。,此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：,。,用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃,导管一端用水润湿后旋转插入,焦炭,A,B,铁,高温,过量空气,高温,焦炭,高温,赤铁矿石,5.,某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有,Fe,2,O,3,）、焦炭、空气等，主要反应过程如下图所示：,炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。,在上述框图中,A,、,B,所对应的有关反应生成物的化学式分别是：、。,写出上述反应的化学方程式。,；,在此过程中，焦炭的作用是,、。,高炉,一氧化碳,点燃,C+O,2,=CO,2,高温,C+CO,2,=2CO,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,产生一氧化碳,提供热量,二氧化碳,炼钢工业,1,、反应原理,高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。,2,、目的：,降碳、调硅锰、去硫磷。,3,主要反应（分三个阶段）,炼钢,（,1,）氧化造渣,2Fe,O,2,2FeO,Q,2FeO,Si,SiO,2,2Fe,Q,FeO,Mn,Fe,MnO,Q,FeO,C,CO,Fe,生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。,高温,高温,高温,高温,3.,主要反应（分三个阶段）,（,2,）去硫、磷,FeS+CaO,FeO+CaS,2P+5FeO+3CaO,5Fe+Ca,3,(PO,4,),2,（,3,）,脱氧,用硅铁、锰铁或金属铝来还原钢水中含有的少量,FeO,2FeO+Si,SiO,2,+2Fe,3FeO+2Al,3Fe+Al,2,O,3,FeO+Mn,Fe+MnO,生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢材。,高温,高温,高温,高温,高温,方法：转炉、电炉、平炉。,氧气顶吹转炉炼钢法,（,1,）转炉的构造,（,2,）原料：生铁（液态）、氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。,（,3,）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。,问题,1,：为什么要用纯氧来代替空气炼钢？,问题,2,：炼钢过程中产生的大量棕色烟气其主成分是什么？能否直接排放？,答,1,：因为用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及痰气排出时带走热量的缺点。,2,：主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的,CO,气体等。不能直接排放，必须净化回收，综合利用。,炼钢的方法,炼钢的图片,讨论,：,炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同,？,相同点：都是利用氧化还原反应。,不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来（侧重还原），而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化而除去（侧重氧化）。,炼钢和炼铁的比较,生铁冶炼,炼钢,原料,铁矿石、焦炭、空气、石灰石,生铁、废钢,原理,在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。,Fe,2,O,3,+3CO 2Fe+3CO,2,用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素,主要,设备,高炉,转炉、平炉、电炉,产品,生铁,钢,高温,祝同学们学习进步！,