6.3金属矿物与冶炼

6.3金属矿物与冶炼一、金属在自然界的存在游离态（单质）：化合态（化合物）：Ag,Pt,AuFe,Cu,Na等绝大多数金属二、金属矿物黄铁矿(FeS2)磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3)赤铁矿(Fe2O3)孔雀石铝土矿黄铜矿自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的金三、炼铁的基本原理现象：红棕色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰水变浑浊的气体。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温基本原理：氧化反应：得到氧的反应还原反应：失去氧的反应3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高温H2C练习：请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式高温3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有还原性的物质:CO性质物质可燃性还原性CC+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化学性质的比较点燃点燃点燃点燃高温H2和C还原CuO实验比较实验装置图cocuo澄清的石灰水ABC原料：铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气四、铁的冶炼1.炼铁设备：高炉过量空气焦炭焦炭高温高温赤铁矿高温CO2COFe反应过程：涉及反应化学方程式：3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温C+CO2==2CO高温C+O2==CO2点燃产品：生铁（含碳量2-4.3%）合金2.炼钢：氧气高温钢生铁钢（含碳量0.03-2%）类别含碳量%含杂质机械性能机械加工生铁2~4.3多硬而脆可铸不可锻钢0.03~2少硬而韧、有弹性可铸可锻生铁和钢的区别中国古代冶炼图转炉炼钢为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质.越不活泼的金属,越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质.金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强渐弱例1用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量1000t×80%×70%÷96%=583.3t赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁6.4珍惜和保护金属资源资料一：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，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、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。一、金属资源的消耗资料二：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产量的20%~40%。生活中许多设施都是用铁制成，如：但这些设施普遍受到腐蚀的影响。二、铁生锈条件的探究药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。没有生锈产生锈蚀经煮沸的蒸馏水铁钉棉花无水氯化钙（干燥剂）蒸馏水稀盐酸油层1234没有水没有空气水和空气同时存在铁生锈的必要条件探究没有生锈产生锈蚀氧气水生锈没有水水和空气同时存在没有空气铁生锈的必要条件探究结论：铁的腐蚀称为生锈，生锈后的产物称为铁锈。其化学反应过程是相当复杂，但结果非常简单。铁+氧气Fe2O3·xH2O水铁锈结构疏松多孔，吸收水分，加速铁制品的生锈因此，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铁锈(Ｆe2Ｏ3)氧化铝(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”氧气水生锈三、怎样防止铁生锈1.加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂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.镀上其他金属,如镀锡、锌、铜、镍、铬等「罐头」是由镀锡铁制成。镀铬的浴室水笼头。3.使用合金用不锈钢制造的器具4.牺牲性保护由镀锌铁制造的水桶把铁与一较活泼的金属相连接，牺牲活波金属，从而防锈。牺牲性保护防锈法破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块金属防腐蚀的方法：形成保护层–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）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等改变金属的内部结构–制成合金，如不锈钢改善腐蚀环境等等–保持铁制品表面干燥和洁净（1)隔绝空气或氧气(2)隔绝水讨论1、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？防止铁制品生锈的具体方法为：保持铁制品表面干燥和洁净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、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等制成合金钢，如不锈钢讨论2、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？答：刷漆、涂油、镀铬等讨论3、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使金属资源得到保护呢？废品收购站为什么要收购废铁、废铜、和易拉罐等金属？回收和利用废旧金属四、金属资源保护讨论废弃金属的回收有什么意义？可节约金属资源由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品可减少金属对环境的污染如何保护金属资源：（1）防止金属腐蚀（1）合理开采矿物（2）寻找金属的代用品从资源的采集和开采方面从保护金属材料和制品方面（3）回收和利用废旧金属