1、第3节 金属防护和废金属回收,第五章 金属的冶炼与利用,生活启示,生活中随处可见铁器生锈的场景，据估计，全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢铁产量的1/10。给人类带来了巨大的损失。,我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国内生产总值的34,如1995年我国的金属损失约为1500亿元。那么如何防止钢铁腐蚀显然是一个意义十分重大的课题。让我们先看一组图片。,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究钢铁锈蚀的原因、防护的方法,钢铁是应用最普遍且最容易被锈蚀的金属材料,动手实验并观察铁钉生锈，铁钉生锈的主要因素有哪些？,观察并比较四支试管中铁钉生锈的快慢情况。,【实验与活动分析】,(1)、试
2、管中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸没铁钉后，倒去溶液；(2)在试管中加入少量的氯化钠溶液，使铁钉的一半浸没在溶液中；(3)在试管中把铁钉放在一团湿棉球上；(4)在试管中注满迅速冷却的沸水，塞紧橡皮塞；(5)在试管中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙)，再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞。,一周后,铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁钉未生锈铁钉完全浸没在沸水中： 铁钉未生锈铁钉浸没一半在水中： 铁钉在空气、水的界面处生锈铁钉沾了醋酸溶液: 铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈,全浸在沸水中,一半在水中,食醋浸过,食盐水中,干燥空气中,铁生锈的原因:,生
3、锈是铁与氧气、水等物质作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。且在酸性或盐溶液的环境下锈蚀的速度更快。,铁锈：主要成分是Fe2O3，是一种疏松多孔的红棕色物质，能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。,4Fe + 3O2 + 2xH2O = 2 Fe2O3.xH2O ,以前家中的门窗都是铁制品，而在厨房里,经常使用煤球作为燃料。一段时间后,人们发现厨房里的门窗锈蚀的情况要比其他地方更严重,你能解释其中的原因吗？,2008年1月南方诸多城市发生雪灾,大雪封路,为了使积雪迅速的融化,人们往地上撒盐(降低其凝固点),但是在许多钢制的桥梁上没
4、有用这种方法而是用人工铲雪的方法,为什么?,视 野 拓 展：铝的“自我保护”,铝与空气中的氧气反应，生成的氧化铝可以形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，防止铝继续与氧气反应，从而起到“自我保护”的作用。,想一想,铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？,不能，因为铁锈是疏松多孔的物质，不能阻碍里层的铁继续和水与氧气反应，相反氧气和水还能穿过它的空隙不断向内层渗透，直至铁被完全锈蚀。,锈吃铁,如何防止钢铁被锈蚀呢？,防止铁生锈的原理： 就是破坏铁生锈的条件,隔绝空气或水分,讨论：防止铁制品生锈的具体方法,讨论：你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗
5、？,防锈原理： 隔绝空气和防水，使铁没有生锈的条件。防锈措施： 1、要保持铁制品表面的洁净和干燥； 2、在铁制品的表面覆盖保护层。如：刷油漆、涂油、覆盖搪瓷、塑料、镀上一层耐腐蚀的金属（如铬、锌）、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等这层保护膜阻止了铁与氧气和水的反应； 3、改变其组成和结构。如制成合金,喷 漆,镀 铬,烤 蓝,涂 搪 瓷,镀 锌,应用1,自行车的构件如支架、链条、钢圈、辐条等，分别采取了什么防锈措施？,支架链条钢圈、车把辐条,烤漆,涂油,镀铬,镀锌,应用2,锁是日常生活、生产中常用工具，一般是金属做的，经常会生锈。（1）在哪种情况下使用的铁锁最易生锈？（2）锁的各个部分通常采取了
6、怎样的防锈措施?(列举两个不同部位的不同措施。）（3）你认为怎么保养才能防止锁生锈？,在潮湿空气中（如雨淋）,锁芯通常是铜制的，锁身通常是喷漆，锁勾通常是不锈钢或镀铬镍,保持干燥、防雨淋、经常给锁芯注油,汽车机器上的齿轮门把手锯条铁洗脸盆铁柜铁轴剪刀等常见的铁制品，为了防止它们生锈，通常采用下面哪一种方法(填序号)：在表面刷一层油漆： ；在表面涂上机油： ；在表面镀上一层其他金属： ；在表面烧制陶瓷： ；使其表面形成致密的氧化膜： 。, , , ,一旦发现铁生锈了，该如何处理呢？,物理方法：,化学方法：,打磨,加入酸（稀盐酸）,现象：红棕色铁锈逐渐消失，溶液由无色变为浅黄色,Fe2O3+6HC
7、l=2FeCl3+3H2O,废 电 池,报 废 的 汽 车,阅读书P129回答下列问题：,废金属的回收利用：,1、废金属的种类,冶金工业、金属加工业和日常生活中丢弃的金属碎屑、碎块，锈蚀和报废的金属物品。,2、废金属的危害,造成资源浪费而且占用土地，和环境污染，如镉、汞等有毒金属对环境的污染。,电子垃圾,近年来，随着电脑和手机等办公和通信设备日益普及，特别是这类高技术产品更新换代不断加速，一台电脑的使用寿命从过去的10年缩短到4年，手机不出两年就会被淘汰。此外，录像机、电视、冰箱、微波炉、组合音响等家用电器也在不断更新。人们在充分享受高科技带来的方便舒适之余，也随之产生了大量的现代垃圾“电子垃
8、圾”。,电子垃圾是世界上增长最快的垃圾。电子垃圾的增长速度比生活垃圾要快3倍。,据美国国家安全委员会估计，从1997年到2004年，全美仅报废的电脑就将达到3亿多台，而到2005年，在每1台新电脑投放市场的同时就有1台旧电脑加入电子垃圾的行列。,近年来，我国电子消费类产品正进入更新换代的高峰期。据有关部门统计，从2003年起，我国每年将至少有500万台电视机、400万台冰箱、500万台洗衣机要报废。,目前我国废旧电子产品的出路，一是经过“街头作坊”清洗、修理或重新组装后，进入旧货市场或卖到农村，这样的旧电器安全隐患很大；二是被“破烂游击队”收去，玻璃、塑料等能卖钱的卖了，其余的当垃圾扔掉，对环
9、境的破坏难估量。,“电子垃圾”是特殊垃圾，其中的成分较复杂，既含有普通的金属铸件和塑料，又有特殊元器件和贵重金属；既有许多可重新利用的再生材料，又含有一些对人体健康和环境有害的物质。,有关专家介绍说，“电子垃圾”处理不当危害极其严重，特别是电视、电脑、手机、音响等电子产品，含铅、镉、水银、六元铬、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等大量有毒有害物质。有资料显示，每一台电视机或电脑显示器中的阴极射线管平均含有4-8磅铅。而铅一旦进入土壤会严重污染水源，最终将危害人类、植物和微生物，还会对儿童的脑发育将造成极大的影响。,资料显示，经专业化回收处置，1吨废弃电脑中，可回收黄金0.9千克、塑料270千克、铜12
10、8.7千克、铁1千克、铅58.5千克、锡39.6千克等。,日本横滨金属公司对报废手机成分进行分析发现，平均每100克手机机身中含有14克铜、0.19克银、0.03克金和0.01克钯，另外从手机锂电池中还能回收锂。,有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。在对自然环境威胁最大的几种物质中，电池里就包含了汞、铅、镉等多种，若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，或者随手丢弃，渗出的汞及重金属物质就会渗透于土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康。,电池的组成物质在使用过
11、程中，被封存在电池壳内部，并不会对环境造成影响。但经过长期机械磨损和腐蚀，使得内部的重金属和酸碱等泄露出来，进入土壤或水源，就会通过各种途径进入人的食物链。,废电池的危害,人体一旦吸收这些重金属以后，会出现哪些病症呢？据有关专家介绍，汞是一种毒性很强的重金属，对人体中枢神经的破坏力很大，上世纪五十年代发生在日本的震惊中外的水俣病就是由于汞污染造成的。目前我国生产的含汞碱性干电池的汞含量达15，中性干电池的汞含量为0025，我国电池生产消耗的汞每年就达几十吨之多。镉在人体内极易引起慢性中毒，主要病症是肺气肿、骨质软化、贫血，很可能使人体瘫痪。而铅进入人体后最难排泄，它干扰肾功能、生殖功能。,电池
12、污染具有周期长、隐蔽性大等特点，其潜在危害相当严重，处理不当还会造成二次污染。,铁熔化后可铸造,例如将废钢铁回炉炼成钢等，既可以节约大量煤和铁矿石，又能减少污染。,回收利用废金属，有着巨大的社会效益和经济效益。,3、回收和利用废金属的意义,将废钢铁回收炼成钢可以节约能源和金属矿物，减少对环境的污染，全球钢产量45%是通过对废钢冶炼完成的。95期间我国累计回收钢1.6亿吨，节约铁矿石3.2亿吨，节约煤6400万吨，废金属回收还可以减少环境污染。,金属回收利用的意义,以铝为例，首先，一般认为用铝土矿生产一吨原铝，大约要用两吨氧化铝，而生产一吨氧化铝需要大约两吨铝土矿，也就是说，生产一吨原铝至少要消
13、耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。,据有关资料统计，每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132KJ(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55KJ(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，比较优势明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝
14、废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。,我国在回收废金属方面的情况,我国废旧金属的回收再利用已经被许多发达国家政府高度重视。我国铜的再生利用率在1992年、1994年和1996 年间分别占当年精炼铜产量的36、35.8和61，与发达国家相近。但铝的平均回收率不足3，锌的回收率不足5。随着我国金属用量的不断增加，再生利用废旧金属对于缓解资源短缺具有重要作用，意义深远。,金属
15、回收标志,金属资源保护的途径:, 废旧金属回收、利用； 大量开发和使用代用品，如塑料； 防止金属锈蚀； 合理开采矿物等。,切过咸菜的菜刀同一面上选三处进行实验，一处湿润，二处擦干，三处擦干后，涂上一层食油。做好记号，放置一夜，观察菜刀三处的变化。,湿棉球湿润处明显生锈；干布擦干处颜色无明显变化；涂食油处未见变化（光亮依旧）,1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是 （ ） A、在干燥、致密、不透气的土壤中 B、在潮湿、疏松、透气的土壤中 C、在潮湿、致密、不透气的土壤中 D、在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中,A,2.为了防止钢铁制品锈蚀，下列措施不当的是（ ） A、在铁制品表面镀上一层锌
16、 B、在车船的表面喷涂油漆 C、将使用后的菜刀用布擦干 D、用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净,D,3.垃圾是放错了地方的“宝藏”，为了节约资源和保护环境，应实施垃圾分类回收。生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜线等可以归为一类加以回收，它们属于（ ） A、金属和合金 B、化合物 C、氧化物 D、非金属,A,4.食品包装盒中常放有一小袋粉末状物质，该物质对食品同时具有防潮和防氧化作用。某同学从超市购买的食品包装盒中取出装有粉末状物质的小袋，撕开后发现袋里有板结的铁锈。试推测：粉末状物质是什么？其作用原理是什么？,铁粉，利用铁生锈可以把水、氧气反应掉，从而起到防潮和防氧化作用。,5、 小明发现家里的铜器
17、表面生了一层绿色物质，用小刀刮去后见到原来红色的铜。 小明去问老师，老师告诉他这是铜生锈了， 这层绿色物质叫“铜绿”, 学名叫“碱式碳酸铜”, 化学式为 : Cu2（OH）2CO3。据此你能帮助小明分析铜器生锈的原因吗？你的推理依据是什么？你如何帮助小明将铜器上的锈除去？,答、在潮湿的空气中铜与氧气、水、 二氧化碳等作用生成了铜绿。 推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素， 若无空气中的O2、H2O、CO2 等对铜发生作用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。用白醋浸泡可除去铜锈。,6、家用铝锅内的脏物能用钢丝球擦洗吗？为什么？,答、不能。钢丝球会破坏铝锅表面的致密氧化物保护膜，会加速铝锅腐损。应改用洗洁精浸洗等方法,7.某市一家大型化工厂处理回收含铜废料的生产流程如下：,含铜废物,黑色固体及残留物,硫酸铜、水及不溶物,滤液,浅绿色溶液及红色沉淀物,红色粉末,灼烧,（1）,稀硫酸、加热,（2）,过滤,铁屑,过滤,过程得到的残留物不溶于水和稀硫酸。请写出上述生产流程中与铜直接有关的化学方程式。,_,2CuO2 2CuO,CuOH2SO4=CuSO4H2O,FeCuSO4=FeSO4Cu,谢谢观赏,
