金屬礦物與冶煉

金屬礦物與冶煉一、金屬在自然界的存在游離態(tài)（單質(zhì)）：化合態(tài)（化合物）：Ag,Pt,AuFe,Cu,Na等絕大多數(shù)金屬第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、金屬礦物黃鐵礦(FeS2)磁鐵礦(Fe3O4)菱鐵礦(FeCO3)赤鐵礦(Fe2O3)第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天孔雀石鋁土礦黃銅礦第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天自然界以單質(zhì)形式存在的銀自然界以單質(zhì)形式存在的金第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、煉鐵的基本原理第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天現(xiàn)象：紅棕色的Fe2O3變黑，同時產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫基本原理：步驟：1、檢查裝置的氣密性；裝入藥品并固定2、像玻璃管內(nèi)通入CO；3、給氧化鐵加熱；4、停止加熱5、繼續(xù)通CO至冷卻后停止通CO第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高溫H2C練習(xí)：請寫出H2和C還原Fe2O3的化學(xué)方程式高溫3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有還原性的物質(zhì):CO第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

性質(zhì)物質(zhì)可燃性

還原性

C

C+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2

CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2

H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化學(xué)性質(zhì)的比較點燃點燃點燃點燃

高溫第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天H2和C還原CuO實驗比較實驗裝置圖第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天原料：鐵礦石(赤鐵礦)、焦炭、石灰石、空氣四、鐵的冶煉1.煉鐵設(shè)備：高爐過量空氣焦炭焦炭高溫高溫赤鐵礦高溫CO2COFe反應(yīng)過程：第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天涉及反應(yīng)化學(xué)方程式：3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高溫C+CO2==2CO高溫C+O2==CO2點燃產(chǎn)品：生鐵（含碳量2-4.3%）合金2.煉鋼：氧氣高溫鋼生鐵鋼（含碳量0.03-2%）第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天類別含碳量%含雜質(zhì)機械性能機械加工生鐵2~4.3多硬而脆可鑄不可鍛鋼0.03~2少硬而韌、有彈性可鑄可鍛生鐵和鋼的區(qū)別第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天中國古代冶煉圖第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)爐煉鋼為紀念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天越活潑的金屬,越容易與其他物質(zhì)形成化合物,也就越難從化合物中還原出金屬單質(zhì).越不活潑的金屬,越不容易與其他物質(zhì)形成化合物,也就越容易從化合物中還原出金屬單質(zhì).金屬活動性順序：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金屬活動性由強漸弱第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1.活潑金屬(如KCaNaMgAI)

電解法:2Al2O3=4Al+3O22.一般金屬(如ZnFeSnPbCu)

熱還原法:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO3.較穩(wěn)定金屬(如HgAg)

直接加熱法:2HgO=2Hg+O24.穩(wěn)定金屬(如PtAu):直接以單質(zhì)形式存在通電高溫加熱五、冶煉金屬的常用方法第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天金屬活動性順序：

KCaNaMgAl

‖ZnFeSnPb(H)Cu‖Hg

Ag‖PtAu電解法熱還原法直接加熱法第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天例1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)方程式計算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量1000t×80%×70%÷96%=583.3t赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天下課啦第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天6.3珍惜和保護金屬資源第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天資料一：人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計的金屬。金屬礦物的儲量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備量和金屬的回收利用等）。一、金屬資源的消耗第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天資料二：據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的20%~40%。第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天生活中許多設(shè)施都是用鐵制成，如：第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天但這些設(shè)施普遍受到腐蝕的影響。第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、鐵生銹條件的探究藥品：現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、稀鹽酸、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計實驗以證明鐵制品銹蝕的條件。第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天沒有生銹

產(chǎn)生銹蝕經(jīng)煮沸的蒸餾水鐵釘棉花無水氯化鈣（干燥劑）蒸餾水

稀鹽酸油層1234沒有水沒有空氣水和空氣同時存在鐵生銹的必要條件探究第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天沒有生銹

產(chǎn)生銹蝕氧氣水生銹沒有水水和空氣同時存在沒有空氣鐵生銹的必要條件探究結(jié)論：第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天鐵的腐蝕稱為生銹，生銹后的產(chǎn)物稱為鐵銹。其化學(xué)反應(yīng)過程是相當復(fù)雜，但結(jié)果非常簡單。鐵+氧氣Fe2O3·xH2O水鐵銹結(jié)構(gòu)疏松多孔，吸收水分，加速鐵制品的生銹因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實使鋁“自我保護”第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天氧氣水生銹三、怎樣防止鐵生銹加上保護層1.加上油漆、搪瓷、塑膠層或油脂第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天加上油漆、搪瓷、塑膠層或油脂來防銹鐵油漆氧氣和水不能與鐵接觸，所以鐵不會生銹油漆剝落后油漆氧氣和水與鐵接觸，導(dǎo)致鐵生銹第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.鍍上其他金屬,如鍍錫、鋅、銅、鎳、鉻等「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.使用合金用不銹鋼制造的器具

第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天4.犧牲性保護由鍍鋅鐵制造的水桶把鐵與一較活潑的金屬相連接，犧牲活波金屬，從而防銹。第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天犧牲性保護防銹法破損部位鋅表層氧與鋅反應(yīng)，鐵不會腐蝕鐵鋅塊第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天金屬防腐蝕的方法：形成保護層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天討論1、在實際生活和生產(chǎn)中我們應(yīng)該采取哪些具體方法來防止鐵制品生銹呢？防止鐵制品生銹的具體方法為：保持鐵制品表面干燥和潔凈在鐵制品表面涂一層保護膜如：刷油漆、涂油、鍍上一層耐磨、耐腐蝕的金屬鉻、高溫灼燒金屬，進行“烤藍”處理等制成合金鋼，如不銹鋼第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天討論2、自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？答：刷漆、涂油、鍍鉻等第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天討論3、對于金屬資源除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過什么途徑來使金屬資源得到保護呢？廢品收購站為什么要收購廢鐵、廢銅、和易拉罐等金屬？第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天回收和利用廢舊金屬四、金屬資源保護第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天討論廢棄金屬的回收有什么意義？

可節(jié)約金屬資源由于金屬冶煉需在高溫下進行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源

降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價廉的金屬制品可減少金屬對環(huán)境的污染第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天如何保護金屬資源：（1）防止金屬腐蝕（1）合理開采礦物（2）尋找金屬的代用品從資源的采集和開采方面從保護金屬材料和制品方面（3）回收和利用廢舊金屬第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天“痛痛病”與鎘（Cd）污染

20世紀初期,位于日本中部地區(qū)的富山縣;

水稻普遍生長不良

1931年又出現(xiàn)了一種怪病，患者大多是婦女，病癥表現(xiàn)為腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛。病癥持續(xù)幾年后，患者全身各部位會發(fā)生神經(jīng)痛、骨痛現(xiàn)象，行動困難，甚至呼吸都會帶來難以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼軟化、萎縮，四肢彎曲，脊柱變形，骨質(zhì)松脆，就連咳嗽都能引起骨折。患者不能進食，疼痛無比，有的人因無法忍受痛苦而自殺。第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1946－1960年，日本醫(yī)學(xué)界長期研究后發(fā)現(xiàn)，“骨痛病”是由于神通川上游的神岡礦山廢水引起的鎘（Cd）中毒。人體中的鎘主要是由于被污染的水、食物、空氣通過消化道與呼吸道攝入體內(nèi)的，大量積蓄就會造成鎘中毒。用含鎘的水澆灌農(nóng)田，稻秧生長不良，生產(chǎn)出來的稻米成為“鎘米”。“鎘米”和“鎘水”把神通川兩岸的人們帶進了“骨痛病”的陰霾中。第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天水俁病事件與汞（Hg）中毒1925年，日本氮肥公司在這里建廠，后又開設(shè)了合成醋酸廠。1949年后，這個公司開始生產(chǎn)氯乙烯（C2H5Cl），年產(chǎn)量不斷提高，1956年超過6000噸。與此同時，工廠把沒有經(jīng)過任何處理的廢水排放到水俁灣中。1956年，水俁灣附近發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的病。這種病癥最初出現(xiàn)在貓身上，被稱為“貓舞蹈癥”。第47頁,共55頁，2024年2月25日，星期天患者由于腦中樞神經(jīng)和末梢神經(jīng)被侵害，輕者口齒不清、步履蹣跚、面部癡呆、手足麻痹、感覺障礙、視覺喪失、震顫、手足變形，重者神經(jīng)失常，或酣睡，或興奮，身體彎弓高叫，直至死亡。當時這種病由于病因不明而被叫做“怪病”。這種“怪病”就是日后轟動世界的“水俁病”，是最早出現(xiàn)的由于工業(yè)廢水排放污染造成的公害病。第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天氯乙烯和醋酸乙烯在制造過程中要使用含汞（Hg）的催化劑，這使排放的廢水含有大量的汞。當汞在水中被水生物食用后，會轉(zhuǎn)化成甲基汞（CH3HgCl）。這種劇毒物質(zhì)只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。第49頁,共55頁，2024年2月25日，星期天鉛對人體的危害

據(jù)權(quán)威調(diào)查報告透露，現(xiàn)代人體內(nèi)的平均含鉛量已大大超過10

00年前古人的500倍數(shù)！而人類卻缺乏主動、有效的防護措施。第50頁,共55頁，2024年2月25日，星期天鉛進入人體后，數(shù)小時后溶入血液中，阻礙血液的合成，導(dǎo)致人體貧血。出現(xiàn)頭痛、眩暈、乏力、困倦、便秘和肢體酸痛等；有的口中有金屬味，動脈