1、七楼A座办公家园人类生活离不开金属人类生活离不开金属七楼A座办公家园金属有广泛的用途，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军事与科技也需要大量的金属七楼A座办公家园一一.金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；七楼A座办公家园图图52 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿矿石。石。铁矿石等都是常见铁矿石等都是常见的矿石的矿石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式存
2、在。金属化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形式存在。式存在。元素名元素名称称质量分质量分数数/元素名元素名称称质量分质量分数数/铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005七楼A座办公家园赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿菱铁矿菱铁矿铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分七楼A座办公家园 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O七楼A座办公家园罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O)七楼A座办公家园 我国是世界上已知
3、矿物种类比较齐全的少数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，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等储量在世界观上也占有重要志地位。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大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源，人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁铁。七楼A座办公家园二二.铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢
4、产产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉七楼A座办公家园现象：现象：红色红色粉末粉末变成变成黑色黑色，澄清，澄清的石灰水变浑浊。的石灰水变浑浊。点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火焰火焰一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁Fe2O3 +3CO 2Fe +3CO2CO2 +Ca(OH)2 CaCO3 +H2O2CO +O2 2CO2用酒精灯点燃尾气用酒精灯点燃尾气的作用是的作用是防止一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气七楼A座办公家园实验步骤：实验步骤：1、检查装置气密性、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置、将适量的氧化铁装入试管并固
5、定装置3、点燃右边点燃右边酒精灯酒精灯4、通入一氧化碳通入一氧化碳气体气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、待玻璃管内固体冷却后、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳停止通入一氧化碳，然后，然后熄灭右边熄灭右边酒精灯酒精灯实验前要先通实验前要先通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，停止加热时要继续与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气至
6、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。接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。七楼A座办公家园黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，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从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气化学方程式：化学方程式：七楼A座办公家园高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐耐火砖火砖作
7、衬里。炼铁的主要原作衬里。炼铁的主要原料是料是铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石和空气和空气。高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还原出来 七楼A座办公家园铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：七楼A座办公家园七楼A座办公家园炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较生铁冶炼生铁冶炼炼钢炼钢原料原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢生铁、废钢原理原理在高温下，用一氧化碳从铁的在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。氧化物中将铁还原出来。用氧气或铁的氧化用氧气或铁的氧化物
8、除去生铁中多余物除去生铁中多余的碳元素的碳元素主要主要设备设备高炉高炉转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉产品产品生铁生铁钢钢高温七楼A座办公家园例例3：用：用1000t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赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁1000t80%70%96%=583.3t生铁的质量：生铁的质量：七楼A座办公家园练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需吨，需要含氧化铁质量分数为要含氧化铁
9、质量分数为80%的赤铁矿石多少的赤铁矿石多少吨？吨？生铁生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石3200t（1-2%）70%80%=4571.5t赤铁矿石赤铁矿石:七楼A座办公家园 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣三三.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护七楼A座办公家园铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属
10、锈蚀的原因蚀的原因、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失。失。七楼A座办公家园全浸在水中全浸在水中干燥空气中干燥空气中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中稀稀H2SO4中中七楼A座办公家园 一周后一周后铁钉沾了酸液铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加
11、植物油）：铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中稀稀H2SO4中中一半在水中一半在水中食盐水中食盐水中干燥空气中干燥空气中七楼A座办公家园1 1铁生锈是铁与氧气、水等物质相互铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化作用。（缓慢氧化,放热）放热）2.2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3 3铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁铁Fe2O3,红棕色红棕色.结论结论:七楼A座办公家园在空气中锈蚀，实际上是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等
12、物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。完全锈蚀。七楼A座办公家园氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧
13、化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特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”与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触七楼A座办公家园铁生锈的条件：铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与氧气（或空气）接触 与水接触与水接触其它影响因素：温度、盐等其它影响因素：温度、盐等思考：思考：根据铜绿的化学式根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件实验：探究铁
14、生锈的条件七楼A座办公家园想一想想一想七楼A座办公家园4.4.加快加快铁铁生生锈锈速率的情速率的情况况酸酸性污染物的存在性污染物的存在(酸雨酸雨)加快生加快生锈锈速度速度离离子化合物的存在子化合物的存在(氯化氯化钠钠)高溫高溫(加快化加快化学学反反应应速度速度)较不活泼较不活泼金金属属接接触触（置置换反应换反应)经经刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲表面表面(增增加接加接触触面面)七楼A座办公家园氧气氧气水水生锈生锈5.5.怎怎样样防止防止铁铁生生锈锈七楼A座办公家园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，导致铁生锈七楼A座办公家园罐头罐头是由是由镀锡铁制成镀锡铁制
15、成。镀铬镀铬的浴室的浴室水笼头水笼头。七楼A座办公家园由由镀锌铁制镀锌铁制造的水桶。造的水桶。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，因而防止，因而防止铁铁生成生成 FeFe2+2+(aq)(aq)离离子，子，从从而防而防锈锈。七楼A座办公家园破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块七楼A座办公家园用不用不锈钢制锈钢制造的器具造的器具七楼A座办公家园金属防腐蚀的方法：（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水七楼A座办公家园保持钢铁表面的清洁干燥。保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上的锯条上的烤蓝。烤蓝。在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：防止铁锈蚀的主要措施：七楼A座办公家园
