金属的冶炼.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/4/24,#,必修二 第四章 化学资源的开发和利用,第一节 海水资源的开发和利用,专题,镁的提取和应用,长安四中 赵维娜,第四节 镁的提取与应用,镁合金飞机零部件,用镁合金做车架的捷安特自行车,ks5u精品课件,奥迪轿车镁合金外壳,ks5u精品课件,镁的存在,镁橄榄石,Mg,2,SiO,4,光卤石,KClMgCl6H,2,O,菱镁矿,MgCO,3,石棉,浩瀚的大海是一个巨大的宝库,海水中的,镁主要以,氯化镁,和,硫酸镁,形式存在,Mg,2+,Cl,-,SO,4,2-,1000g,海水的化学组成示意图,海水中镁的总储量约为,210,15,t,目前世界上有,60%,的镁来自海水，人们是怎样提取镁的,1,、地球上的镁主要以化合态形式,存在于地壳和海水,(MgCl,2,),中,，,海水中镁的总储量约为,210,15,t,。,因此制取镁的过程是一个什么过程？,【,问题,1】,化合态镁,游离态镁,还原,二、海水提镁的工艺流程,问题,：,海水中镁离子的浓度约为,1.28 g/L,，浓度太稀了，我们该怎么办？,解决：浓缩，利用晒盐后的母液（卤水）,思考：,、如何,实现,Mg,2+,的富集和分离？,可以加入一种试剂使,Mg,2+,沉淀,、是不是直接往海水中加沉淀剂？,不是，因为海水中,的,Mg,2+,的浓度很小，直接加沉淀剂不利于,Mg,2+,的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂,、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？,试剂,氢氧化钾,氢氧化钠,氢氧化钙,氢氧化钡,价格,(,元,/,吨,),6160,2300,580,3700,市 场 价 格,如果条件允许，尽可能的就地取材,资料,问题,2,：,在海边如何,获得,氢氧化钙,？,思考：,1,、如何由贝壳制,得？,贝壳,(CaCO,3,),煅烧,CaO,Ca(OH),2,2,、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？,用石灰乳代替石灰水,3,、请设计由,Mg(OH),2,到,Mg,的,可能途径。,由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难,提示：工业上一般用电解镁的化合物的方法制取镁。,H,2,O,物质,氧化镁,（,MgO,）,氯化镁,（,MgCl,2,）,熔点,2825,714,【,问题,3】,如何把,Mg(OH),2,转化为单质镁？,解决：,Mg(OH),2,电解,熔融,浓缩,加入盐酸,MgCl,2,（无水）,Mg,问题：,为什么海水中已有,MgCl,2,我们却要加碱转化为,Mg(OH),2,再加酸变回,MgCl,2,?,解决：,浓缩、,提纯,4,、如何制得无水,MgCl,2,？,思考：,先加盐酸反应，再浓缩得,MgCl,2,6H,2,O,晶体，然后再将,MgCl,2,6H,2,O,晶体在,HCl,气氛中加热脱水即可得无水,MgCl,2,过滤，加盐酸 特定条件,海水,贝壳,石灰乳,MgCl,2,溶液,工业流程,CaO,Mg(OH),2,MgCl,2,Mg,Cl,2,煅烧,电解,流程：,海水,Mg(OH),2,Mg(OH),2,过滤,MgCl,2,溶液,盐酸,HCl,MgCl,2,6H,2,O,蒸发结晶,MgCl,2,干燥,Cl,2,Mg,电解,贝壳,CaO,石灰乳,水,煅烧,请写出上述过程中所涉及到的化学方程式,思考：电解产生的,Cl,2,怎么处理？,电解,1.,贝壳煅烧成石灰：,CaCO,3,=CaO+CO,2,2.,石灰制成石灰乳：,CaO+H,2,O =Ca(OH),2石灰乳）,3.,石灰乳加入海水沉淀池中得到氢氧化镁沉淀：,Ca(OH),2,+MgCl,2,=Mg(OH),2,+CaCl,2,4.,氢氧化镁与盐酸反应,:,Mg(OH),2,+2HCl =MgCl,2,+2H,2,O,5.,电解熔融的氯化镁可以得到金属镁：,MgCl,2,=Mg +Cl,2,高温,哪些是离子反应？,工业提取镁的有关反应原理：,【概括整合】,在用上述方法提镁的过程中，采取的,提高经济效益的措施？这对你有什么启示？,采取措施,（,1,）,就地取材,-,利用海滩上的贝壳,（,2,）,节约原料,-,循环利用氯元素,启示,：一个真实的化学工业流程所考虑,的问题远比我们想象的复杂。它不仅考虑化学反应，还要考虑经,济效益、环境保护等问题。,1.,与非金属反应,2Mg+O,2,=2MgO,常温,或点燃,3Mg+N,2,=Mg,3,N,2,点燃,三、镁的化学性质,现象：,2.,与酸反应,迅速反应，生成大量气泡，且放出热量，试管内壁温度升高,离子方程式：,Mg+2H,+,=Mg,2+,+H,2,化学方程式：,Mg+H,2,SO,4,=MgSO,4,+H,2,实验,1,镁与稀硫酸反应,现象：,镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色粉末，瓶内壁附有黑色物质,2Mg+CO,2,=2MgO+C,点燃,3.,与某些氧化物的反应,实验,2,把擦去氧化物保护膜的镁条点燃后伸入二氧化碳中,镁合金,化学物理性能,以,镁,为基加入其他,元素,组成的,合金,。其特点是：,密度,小（,1.8g/cm3,左右），,比强度,高，,弹性模量,大，消震性好，承受,冲击载荷,能力比,铝合金,大，耐,有机物,和,碱,的,腐蚀,性能好。主要,合金元素,有,铝,、,锌,、,锰,、,铈,、,钍,以及少量,锆,或,镉,等。目前使用最广的是,镁铝合金,，其次是镁锰合金和,镁锌锆合金,。主要用于,航空,、,航天,、,运输,、,化工,、,火箭,等,工业,部门。,在实用,金属,中是最轻的金属,镁的,比重,大约是铝的,2/3,，是,铁,的,1/4,。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。,四、镁的存在和用途：,自然界中的镁以化合态的形式存 在于地壳和海水中,1,、制合金,(,约含镁,80%,）：,2,、信号弹、焰火,主要用途：,存在：,密度小，,但硬度和强度很大,3,、制耐火材料（,MgO,）熔点高,镁合金的特点,其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。应用范围,:,镁合金广泛用于携带式的,器械,和,汽车,行业中，达到轻量化的目的。,镁合金的比重虽然比,塑料,重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。,镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。,在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。,镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达,250MPA,，最高可达,600,多,Mpa,。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到,100%,回收再利用。镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达,0.5mm,。适应制造汽车各类压铸件。,镁合金应用,镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为,1.8,，强度也较低，只有,200,300,兆帕,(20,30,公斤,/,毫米,2),，主要用于制造低承力的零件。镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。例如，,B-52,轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材,635,公斤，挤压件,90,公斤，铸件超过,200,公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富，已于,70,年代研制出加钇镁合金，提高了室温强度，能在,300C,下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。,谢谢！,