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1、6.26.2 6.2 金属矿物与冶炼金属矿物与冶炼一、金属在自然界的存在一、金属在自然界的存在游离态（单质）：游离态（单质）：化合态（化合物）：化合态（化合物）：Ag,Pt,AuAg,Pt,AuFe,Cu,NaFe,Cu,Na等绝大多数金属等绝大多数金属二、金属矿物二、金属矿物黄铁矿黄铁矿(FeSFeS2 2)磁铁矿磁铁矿(FeFe3 3O O4 4)菱铁矿菱铁矿(FeCOFeCO3 3)赤铁矿赤铁矿(FeFe2 2O O3 3)孔雀石孔雀石铝铝土土矿矿黄铜矿黄铜矿自自然然界界以以单单质质形形式式存存在在的的银银自自然然界界以以单单质质形形式式存存在在的的金金三、炼铁的基本原理三、炼铁的基本原
2、理现象：红棕色的现象：红棕色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰变黑，同时产生使石灰 水变浑浊的气体。水变浑浊的气体。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温基本原理：基本原理：氧化反应：得到氧的反应氧化反应：得到氧的反应还原反应：失去氧的反应还原反应：失去氧的反应 3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高温高温H2 C练习：请写出练习：请写出H2和和C还原还原Fe2O3的化学方程式的化学方程式高温高温3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有还原性的物质具有还原性的物质:CO 性性 质质物质物质可燃性可燃性 还原性还原性 C C +O2 CO22C+O2 2COC+2CuO 2Cu+CO2 CO
3、2CO+O2 2CO2CO+CuO Cu+CO2 H22H2+O2 2H2OH2+CuO Cu+H2OH2、C、CO化学性质的比较化学性质的比较点燃点燃点燃点燃点燃点燃点燃点燃 高温高温H2和和C还原还原CuO实验比较实验比较实实验验装装置置图图原料：原料：铁矿石铁矿石(赤铁矿赤铁矿)、焦炭、石灰石、焦炭、石灰石、空气空气四、铁的四、铁的冶炼冶炼1.1.炼炼铁铁设备：设备：高炉高炉过量空气过量空气焦炭焦炭焦炭焦炭高温高温高温高温赤铁矿赤铁矿高温高温CO2COFe反应过程：反应过程：涉及反应化学方程式：涉及反应化学方程式：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温C+CO2=2CO高温高温C+
4、O2=CO2点燃点燃产品：产品：生铁（含碳量生铁（含碳量2-4.3%）合金合金2.2.炼炼钢：钢：氧气氧气高温高温钢钢生铁生铁钢（含碳量钢（含碳量0.03-2%）类别类别含碳量含碳量%含杂质含杂质机械性能机械性能机械加工机械加工生铁生铁24.3多多硬而脆硬而脆可铸不可可铸不可锻锻钢钢0.032少少硬而韧、硬而韧、有弹性有弹性可铸可锻可铸可锻生铁和钢的区别中国古代冶炼图中国古代冶炼图转转 炉炉 炼炼 钢钢为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨亿吨而发行的邮票而发行的邮票越活泼越活泼的金属的金属,越容易越容易与其他物质形成化与其他物质形成化合物合物,也就也就越难越难从化合物中还
5、原出金属单从化合物中还原出金属单质质.越不活泼越不活泼的金属的金属,越不容易越不容易与其他物质形与其他物质形成化合物成化合物,也就也就越容易越容易从化合物中还原出从化合物中还原出金属单质金属单质.金属活动性顺序：金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金金 属属 活活 动动 性性 由由 强强 渐渐 弱弱1.活活泼金属金属(如如K Ca Na Mg AI)电解法电解法:2Al2O3 =4Al+3O22.一般金属一般金属(如如Zn Fe Sn Pb Cu)热还原法热还原法:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO3.较稳定金属定金属(如如Hg
6、Ag)直接加直接加热法法:2HgO=2Hg+O24.稳定金属定金属(如如Pt Au):直接以直接以单质形式存在形式存在通电通电高温高温加热加热五、冶炼金属的常用方法五、冶炼金属的常用方法金属活动性顺序：金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)CuHg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法直接加热法直接加热法例例1 用用1000 t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？注意：注意：带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量1000 t80%7
7、0%96%=583.3 t赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁6.3 6.3 珍惜和保护金属资源珍惜和保护金属资源资料一：资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，物的储藏量，并根据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下图所示有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金（不包括今后新探明的矿物
8、储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）属储备量和金属的回收利用等）。一、金属资源的消耗一、金属资源的消耗资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的年产量的20%40%。生活中许多设施生活中许多设施都是用都是用铁制铁制成，成，如如：但但但但这些设施普遍这些设施普遍这些设施普遍这些设施普遍受到腐受到腐受到腐受到腐蚀蚀蚀蚀的影的影的影的影响响响响。二、铁生锈条件的探究二、铁生锈条件的探究药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植
9、物油、稀盐酸、棉花和干速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。燥剂氯化钙。试设计实验以试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件证明铁制品锈蚀的条件。没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀经经煮沸的煮沸的蒸馏蒸馏水水铁铁钉钉棉棉花花无无水水氯氯化化钙钙（干燥剂）（干燥剂）蒸馏蒸馏水水 稀盐酸稀盐酸油油层层1 2 3 4没有水没有水没有空气没有空气水和空气同时存在水和空气同时存在铁生锈铁生锈的必要的必要条件探究条件探究没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀氧气氧气水水生锈生锈没有水没有水水和空气同时存在水和空气同时存在没有空气没有空气铁铁生生锈锈的必要的必要条件探究结论：条件探究结论：铁铁的腐的腐蚀称
10、为蚀称为生生生生锈锈锈锈，生锈后的产物称为生锈后的产物称为铁铁铁铁锈锈锈锈。其化其化学学反反应过应过程程是相是相当复杂当复杂，但，但结结果果非常非常简单。简单。铁铁铁铁+氧氧氧氧气气气气FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3xHxHxHxH2 2 2 2O O O O水水铁锈结构铁锈结构疏松多孔，疏松多孔，吸收水分，加速铁制吸收水分，加速铁制品的生锈品的生锈因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e e2 23 3)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特
11、点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”氧气氧气水水生锈生锈三、三、怎怎样样防止防止铁铁生生锈锈加上保加上保护层护层1.1.加上油漆、加上油漆、搪瓷搪瓷、塑塑胶层胶层或油脂或油脂加上油漆、加上油漆、加上油漆、加上油漆、搪瓷搪瓷搪瓷搪瓷、塑塑塑塑胶层胶层胶层胶层或油脂或油脂或油脂或油脂来防锈来防锈来防锈来防锈铁油漆氧气和水不能与铁接触，所以铁不会生锈油漆剥落后油漆氧气和水与铁接触，导致铁生锈2.2.镀镀上其他金上其他金属属,如如镀锡镀锡、锌锌、铜铜、镍镍、铬铬等等罐头罐头是由是由镀锡铁制成镀锡铁制成。镀铬镀铬的浴室的浴室水笼头
12、水笼头。3 3.使用合金使用合金用不用不锈钢制锈钢制造的器具造的器具 4 4.牺牺牲性保牲性保护护由由镀锌铁制镀锌铁制造的造的水桶水桶 把把铁与铁与一一较较活活泼泼的的金属相金属相连接连接，牺牲活波金属牺牲活波金属，从从而防而防锈锈。牺牲牺牲牺牲牺牲性保性保性保性保护防锈法护防锈法护防锈法护防锈法 破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块锌块金属防腐蚀的方法：金属防腐蚀的方法：形成保护层形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等过化学反
13、应使表面形成致密的氧化物薄膜等改变金属的内部结构改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水讨论讨论1、在实际生活和生产中我们应该采取哪、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？些具体方法来防止铁制品生锈呢？防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：防止铁制品生锈的具体方法为：v 保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净v
14、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行烧金属，进行烧金属，进行烧金属，进行“烤蓝烤蓝烤蓝烤蓝”处理等处理等处理等处理等v 制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢制成合金钢，如不锈钢讨论讨论2、自行车的构件如支架、链条、钢圈、自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？等，分别采
15、取了什么防锈措施？答：刷漆、涂答：刷漆、涂油、镀铬等油、镀铬等讨论讨论3、对于金属资源除了采取防止金属腐、对于金属资源除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？使金属资源得到保护呢？废品收购站为什么要收购废铁、废废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？铜、和易拉罐等金属？回收和利用废旧金属回收和利用废旧金属四、金属资源保护四、金属资源保护讨论讨论废弃金属的回收有什么意义？废弃金属的回收有什么意义？v 可节可节可节可节约金属资源约金属资源约金属资源约金属资源v 由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回
16、收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可弃金属并再利用可弃金属并再利用可弃金属并再利用可节约能源节约能源节约能源节约能源v 降低降低降低降低金属制品的生产金属制品的生产金属制品的生产金属制品的生产成本成本成本成本，可方便人们，可方便人们，可方便人们，可方便人们得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品得到物美价廉的金属制品v 可可可可减少减少减少减少金属对环境的金属对环境的金属对环境的金属对环境的污染污染污染污染如何保护如何保护金属资源：金属资源：（1）防止金属腐蚀）防止金属腐蚀（1）合理开采矿物合理开采矿物（2）寻找金属的代用品寻找金属的代用品从资源的采集和开采方面从资源的采集和开采方面从保护金属材料和制品方面从保护金属材料和制品方面（3）回收和利用废旧金属）回收和利用废旧金属