第二節(jié)____金屬礦物___鐵的冶煉

1、第二節(jié)第二節(jié) 金屬礦物金屬礦物 鐵的冶煉鐵的冶煉 金屬的存在形式 單質(zhì)：少數(shù)化學性質(zhì)較不活潑的金屬， 如鉑、金、銀等。 化合物：化學性質(zhì)較活潑的金屬，如 鐵、鋅、鈉、鈣等 金屬化合物在自然界中以礦物的形式 存在。 含有礦物的巖石稱為礦石。 自然界以自然界以單質(zhì)單質(zhì)形式形式 存在的存在的金金 自然界以自然界以單質(zhì)單質(zhì)形式形式 存在的存在的銀銀 常見幾種金屬礦物的成分常見幾種金屬礦物的成分 磁鐵礦磁鐵礦褐鐵礦褐鐵礦赤鐵礦赤鐵礦 Fe3O4 Fe2O3XH2OFe2O3 黃鐵礦黃鐵礦 FeS2 赤銅礦赤銅礦 Cu2O 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 銅的礦物主要有黃銅礦、孔雀 石、斑銅礦和赤銅

2、礦等。 黃銅礦：黃銅礦：CuFeS2 輝銅礦：輝銅礦：Cu2S 孔雀石：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 ) Cu5FeS4Cu2O CuFeS2 Cu2(OH)2CO3 ) 鋁的礦物主要有鋁土礦和明 礬石等。 鋁土礦鋁土礦: Al2O3 Al2O3 KAl(SO4)2 磁鐵礦磁鐵礦（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤鐵礦赤鐵礦（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3） 黃鐵礦（黃鐵礦（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱鐵礦（菱鐵礦（主要成分 主要成分FeCOFeCO3 3） 想一想想一想： 假如你是煉鐵廠的廠長，你認為哪假如你是煉鐵廠的廠長，你認為哪 種礦石最不適宜作為工業(yè)

3、煉鐵的原料種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料？ 70%70% 72.4%72.4% 48.3%48.3%46.7%46.7% 由于由于鐵的化學性質(zhì)比較活潑鐵的化學性質(zhì)比較活潑, ,它在自然它在自然 界中以界中以化合物化合物的形式存在的形式存在, , 在地殼中含量在地殼中含量 位居金屬元素的位居金屬元素的第二位第二位，僅次于鋁，約占，僅次于鋁，約占 地殼總質(zhì)量的地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。 我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大 冶、四川攀枝花。冶、四川攀枝花。 使金屬礦物變成金屬的過程，使金屬礦物變成金屬的過程， 叫做金屬的冶煉。叫做金屬的冶煉。 小資料 3、鐵冶

4、煉的化學原理：CO還原Fe2O3 實驗步驟：實驗步驟： （1）向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳氣體；）向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳氣體；(通入通入co) （2）（點燃）（點燃酒精燈酒精燈） 再再給氧化鐵加熱；給氧化鐵加熱； （3）停止加熱）停止加熱；（熄滅（熄滅酒精噴燈酒精噴燈） （4）待試管內(nèi)的物質(zhì)冷卻后停止通一氧化碳）待試管內(nèi)的物質(zhì)冷卻后停止通一氧化碳。(停止通停止通co) CO: 酒精燈酒精燈: 遲到早退遲到早退 早出晚歸早出晚歸 紅棕色 CO 澄清石灰水 氣囊 Fe2O3 討論討論 CO 變渾濁變渾濁 磁鐵磁鐵 澄清石灰水澄清石灰水 討論討論 1.紅棕色的固體逐漸變成 黑色，且能被磁鐵吸引； 2.產(chǎn)生

5、能使澄清的石灰水變渾濁的氣體。 3、酒精燈處產(chǎn)生藍色火焰 實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象： 相關(guān)化學反應方程式：相關(guān)化學反應方程式： CO+ Fe2O3 Fe+ CO2 高溫高溫 32 3 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O 1、澄清石灰水的作用是什么？、澄清石灰水的作用是什么？ 2、為什么要進行尾氣處理？尾氣如何處理？、為什么要進行尾氣處理？尾氣如何處理？ 3、實驗中為什么要先通一段時間、實驗中為什么要先通一段時間CO，再加熱，再加熱Fe2O3？ 4、實驗結(jié)束后、實驗結(jié)束后,為什么要先停止加熱繼續(xù)通為什么要先停止加熱繼續(xù)通CO直至試管內(nèi)直至試管內(nèi) 物質(zhì)冷卻？物質(zhì)冷卻？ 5、如何驗證實驗中產(chǎn)生了

6、鐵？、如何驗證實驗中產(chǎn)生了鐵？ 點燃或收集點燃或收集 檢驗生成的二氧化碳檢驗生成的二氧化碳 因為因為COCO有毒會污染環(huán)境有毒會污染環(huán)境 排出裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸排出裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸 防止防止FeFe又被氧化成又被氧化成Fe2O3 防止石灰水倒吸防止石灰水倒吸 用磁鐵吸引或加入稀酸用磁鐵吸引或加入稀酸 Page 15 n 1、還原法 n 把金屬礦物與焦炭、氫氣、一氧化碳等還原性物質(zhì) 一起加熱反應。 金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高溫高溫 2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2 高溫高溫 Fe2O3 + 3H2 2F

7、e + 3H2O 高溫高溫 物質(zhì)物質(zhì)失去氧失去氧的反應稱為的反應稱為還原反應還原反應，物質(zhì)，物質(zhì) 得到氧得到氧的反應稱為的反應稱為氧化反應氧化反應。 Page 16 n CuO + H2 Cu + H2O n CuO + CO Cu + CO2 n 2CuO + C 2Cu + CO2 高溫高溫 還原氧化銅制銅還原氧化銅制銅 Page 17 n 2、電解法 n 某些活潑的金屬很難從其礦石中還原出來，需用電解的方法。 n （1）電解熔融氧化鋁制金屬鋁： n 2Al2O3 4Al + 3O2 n （2）電解熔融的氯化鈉： n 2NaCl 2NaCl + Cl2 金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法 通電

8、通電 Page 18 n 3、熱分解法 n 有些金屬的氧化物受熱易分解，可用加熱的方法。 n 氧化汞制水銀： n 2HgO 2Hg + O2 金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法 Page 19 n 4、濕法冶金 n 鐵能從硫酸銅溶液中置換出銅，這種方法是現(xiàn)代濕法冶金 的原理: n Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu 金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法 1.工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備是：高爐 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2（吸熱）（吸熱） C+CO2=2CO （吸熱）（吸熱） C+O2=CO2 （放熱）（放熱） 高溫高溫 高溫高溫 點燃點燃 工業(yè)上煉得的不是純鐵（是工業(yè)上煉得的不是純鐵（是生鐵生鐵混混

9、 合物）合物） 主要反應：主要反應： 原料：原料：鐵礦石、焦炭、鐵礦石、焦炭、 石灰石、空石灰石、空 氣氣 2.2.工業(yè)煉鐵原料的作用：工業(yè)煉鐵原料的作用： （1 1）鐵礦石：）鐵礦石： （2 2）焦）焦 炭炭: : （3 3）石灰石：）石灰石： （4 4）空）空 氣氣: : 提供鐵元素提供鐵元素 a.a.提供熱源、維持爐溫提供熱源、維持爐溫 b.b.提供提供COCO 形成爐渣形成爐渣 提供氧氣提供氧氣 涉及到雜質(zhì)問題的計算：涉及到雜質(zhì)問題的計算：化學方程式所表達的都是純凈物質(zhì)化學方程式所表達的都是純凈物質(zhì) 發(fā)生化學變化時的相互關(guān)系，各化學式所規(guī)定的化學量，反映的發(fā)生化學變化時的相互關(guān)系，各化

10、學式所規(guī)定的化學量，反映的 是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系在實際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系在實際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一 般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實際生產(chǎn)中必然會涉及到雜質(zhì)的計般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實際生產(chǎn)中必然會涉及到雜質(zhì)的計 算問題。當參與反應的物質(zhì)含雜質(zhì)時，應先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)算問題。當參與反應的物質(zhì)含雜質(zhì)時，應先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì) 量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進行計算量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進行計算 純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)所占質(zhì)量純物質(zhì)所占質(zhì)量 分數(shù)分數(shù) 例例3 3、計算多少噸鐵的質(zhì)量分數(shù)為、計算多少噸鐵的質(zhì)量分數(shù)為96%96%的生鐵

11、中含鐵的生鐵中含鐵560t560t？ 例例2 2、1000t1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？ 解：解：1000t1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：1000t1000t(1-20%)=800t(1-20%)=800t 解：生鐵的質(zhì)量為：解：生鐵的質(zhì)量為：560t560t96%=583t96%=583t 例例4 4、某鋼鐵廠每天需要消耗、某鋼鐵廠每天需要消耗1000t1000t含氧化鐵含氧化鐵80%80%的的 赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵96%96%的生

12、的生 鐵多少噸？鐵多少噸？ 解解1:1:設(shè)每天可煉出的設(shè)每天可煉出的生鐵生鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%80% X X96%96% 160 112 160 112 800t 800t X X96%96% X = X = 560t560t 答：略答：略 高溫高溫 解解2:2:設(shè)每天以煉出的設(shè)每天以煉出的鐵鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 1

13、12 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 700t 答：略答：略 高溫高溫 80% 800t 537.6t537.6t 生鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量= =537.6t537.6t96%96%= =560t560t 練習：要煉出含2%雜質(zhì)的生鐵1600噸，需 要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多 少噸？ 解：設(shè)需要含為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x 生鐵1600噸含純?yōu)?600噸（12%）= 1568噸 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 160 112 x80% 1568噸 x = 2800噸 答：需

14、這種赤鐵礦石2800噸。 高溫高溫 Page 25 在實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，當用酒精在實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，當用酒精 燈給氧化鐵加熱一段時間后，我們將看到固體由燈給氧化鐵加熱一段時間后，我們將看到固體由 _色變成色變成_色，這時氧化鐵變成色，這時氧化鐵變成_，實驗中，實驗中 石灰水會變石灰水會變_，用酒精燈點燃尾氣的作用，用酒精燈點燃尾氣的作用 是是_。 紅紅 黑黑鐵鐵 白色渾濁白色渾濁 防止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣 請寫出相關(guān)的化學方程式：請寫出相關(guān)的化學方程式： _ _ Page 26 在實驗生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般含有雜質(zhì)，在實驗生產(chǎn)中，所用的

15、原料或產(chǎn)物一般含有雜質(zhì)， 在計算用料和產(chǎn)量時，應考慮到雜質(zhì)問題在計算用料和產(chǎn)量時，應考慮到雜質(zhì)問題 例題：用例題：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦，理論上可以的赤鐵礦，理論上可以 煉出含鐵煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？ 練習：某鋼鐵廠每天消耗練習：某鋼鐵廠每天消耗2000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤的赤 鐵礦，理論上可以煉出含鐵鐵礦，理論上可以煉出含鐵98%的生鐵多的生鐵多 少噸？少噸？ 1.（1 1）用）用COCO與赤鐵礦石煉鐵的實驗步驟：與赤鐵礦石煉鐵的實驗步驟： 加熱加熱 通通CO CO 熄滅酒精燈熄滅酒精燈 停止通停止通COCO （2 2）尾氣要處理的原因：）尾氣

16、要處理的原因： （3 3）如果將）如果將COCO改為改為H H2 2還要進行尾氣處理嗎？還要進行尾氣處理嗎？ CO有劇毒會污染空氣有劇毒會污染空氣 不需要，因為不需要，因為H2無毒無毒 學以致用 2.2.煉鐵的原料是（煉鐵的原料是（ ） A A、鐵礦石、一氧化碳、空氣、鐵礦石、一氧化碳、空氣 B B、鐵礦石、煙煤、生石灰、鐵礦石、煙煤、生石灰 C C、鐵礦石、焦炭、空氣、鐵礦石、焦炭、空氣 D D、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 D 3.3.下列變化過程不屬于金屬冶煉的是（）下列變化過程不屬于金屬冶煉的是（） A A電解氧化鋁電解氧化鋁 B B鐵在氧氣中燃燒鐵在氧氣中燃

17、燒 C C金屬氧化物與焦炭在高溫下反應金屬氧化物與焦炭在高溫下反應 D D高溫下高溫下COCO還原還原CuOCuO B 工業(yè)上以赤鐵礦（Fe2O3）為 原料冶煉鐵。某鋼鐵廠冶煉 896Kg鐵，需要含F(xiàn)e2O3 64%的 赤鐵礦多少千克？ 隨堂練習4： 1.地殼中元素含量由高到低的順序是_ （前5位），其中位于金屬元素第二位且應用最廣的 是_。 2.鐵的化學性質(zhì)比較活潑，在自然界中主要 以_形式存在，常見的鐵礦石有： _ （主要成分為 ）、 （主要成分為 ）、菱鐵礦、黃鐵礦等。 O.Si.Al.Fe.Ca Fe 化合物 復習 赤鐵礦磁鐵礦Fe2O3 Fe3O4 焦炭焦炭 A B鐵鐵 高溫高溫 過量空氣過量空氣 高溫高溫 焦炭焦炭 高溫高溫 赤鐵礦石赤鐵礦石 某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有 FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空氣等，主要反應過程如下）、焦炭、空氣等，主要反應過程如下圖示：圖示： 煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。 在上述框圖中在上述框圖中A、B所對應的有關(guān)反應生成物的化所對應的有關(guān)反應生成物的化 學式分別是：、學式分別是：、 。 寫出上述反應的化學方程式。寫出上述反應的化學方程式。 ； 在此過程中，焦炭的作用是在此過程中，焦炭的作用是 、 。 高爐高爐 一氧化碳一