第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵冶煉課件 滬教版

1、第5章 金屬冶煉與利用 表達(dá)式：1、什么是置換反應(yīng)？如何用字母表示其反應(yīng)式？2、CuO+H2 Cu+H2O反應(yīng)類型是： 加熱置換反應(yīng)置換反應(yīng)3、鐵的化學(xué)性質(zhì)是：（1）與氧氣反應(yīng)。（）與氧氣反應(yīng)。（2）、）、與硫酸反應(yīng)。與硫酸反應(yīng)。 （3）、與硫酸銅反應(yīng)）、與硫酸銅反應(yīng)3、鐵的化學(xué)性質(zhì)是:復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)一、常見(jiàn)金屬礦物一、常見(jiàn)金屬礦物1 1、分布和存在、分布和存在金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的銀銀自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的

2、金金化合態(tài)金屬在自然界中以礦物的化合態(tài)金屬在自然界中以礦物的形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。思考：為什么金、銀等少數(shù)金屬以單質(zhì)的形式思考：為什么金、銀等少數(shù)金屬以單質(zhì)的形式存在？而大多數(shù)金屬以化合物的形式存在呢？存在？而大多數(shù)金屬以化合物的形式存在呢？地殼中含量在前四位的地殼中含量在前四位的金屬元素分別是什么？金屬元素分別是什么？2 2、常見(jiàn)礦石、常見(jiàn)礦石赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦褐鐵礦褐鐵礦磁鐵礦磁鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁土礦鋁土礦孔雀石孔雀石赤銅礦赤銅礦黃銅礦黃銅礦 鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金 屬元素

3、的屬元素的第二位第二位，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。 我國(guó)大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花我國(guó)大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花 使金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫做使金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫做金屬的冶煉金屬的冶煉。 選擇冶煉原料選擇冶煉原料時(shí)，通?？紤]礦石的價(jià)格、時(shí)，通常考慮礦石的價(jià)格、金屬的含量、安全無(wú)污染等。金屬的含量、安全無(wú)污染等。 煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要“有害元素有害元素”少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是：少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是： （ ） A.

4、A.磁鐵礦（磁鐵礦（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4% B. B.赤鐵礦（赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）70%70% C. C.菱鐵礦（菱鐵礦（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3% D. D.黃鐵礦（黃鐵礦（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考題思考題 原因：含鐵量低且冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的二氧原因：含鐵量低且冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的二氧化硫氣體化硫氣體。1 1、實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵、實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵藥品：藥品：FeFe2 2O O3 3（紅棕色粉末）紅棕色粉末）、COCO原理：原理：高溫高溫裝置圖：裝置圖：硬質(zhì)玻璃管硬質(zhì)玻璃管酒精噴燈酒精噴燈檢驗(yàn)二氧化檢驗(yàn)二氧

5、化碳碳二、鐵的冶煉二、鐵的冶煉 A A處處：紅棕色紅棕色的固體逐漸變成的固體逐漸變成黑色黑色，且能被磁鐵吸引，且能被磁鐵吸引；B B處處：澄清石灰水變渾濁。：澄清石灰水變渾濁。C C處處：尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰：尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰ABC實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)步驟: :1.1.反應(yīng)前先檢查裝置的2.2.裝入藥品，連接好裝置3.3.先制COCO氣體，然后驗(yàn)純，若已純，通COCO氣體一會(huì)兒, ,再用酒精燈對(duì)著氧化鐵加熱。 4.4.反應(yīng)結(jié)束，先撤氧化鐵處酒精燈，稍稍冷卻后停止通COCO氣體 氣密性氣密性如何判斷空如何判斷空氣氣是否排盡？是否排盡？觀察實(shí)驗(yàn)并思考下列問(wèn)題觀察實(shí)驗(yàn)并思考下列問(wèn)題: :1、

6、為什么通一段時(shí)間、為什么通一段時(shí)間CO后，再加熱后，再加熱Fe2O3？3、將尖嘴導(dǎo)管排出的氣體點(diǎn)燃目的是什么？、將尖嘴導(dǎo)管排出的氣體點(diǎn)燃目的是什么？2、實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，為什么還要通、實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，為什么還要通CO直至試管完全冷卻直至試管完全冷卻？ 目的是排盡試管內(nèi)的空氣，防止目的是排盡試管內(nèi)的空氣，防止CO與空氣混合氣體加熱與空氣混合氣體加熱時(shí)發(fā)生爆炸時(shí)發(fā)生爆炸目的是將尾氣中有毒氣體目的是將尾氣中有毒氣體CO點(diǎn)燃，轉(zhuǎn)化為點(diǎn)燃，轉(zhuǎn)化為CO2。目的是目的是防止水倒吸；防止水倒吸；防止熾熱的鐵被空氣中的氧氣氧化。防止熾熱的鐵被空氣中的氧氣氧化。COCO：早出晚歸：早出晚歸 酒精噴燈：遲到早退酒精噴燈：遲到

7、早退觀察實(shí)驗(yàn)并思考下列問(wèn)題觀察實(shí)驗(yàn)并思考下列問(wèn)題: :5、澄清石灰水的作用是什么？、澄清石灰水的作用是什么？4、你如何驗(yàn)證得到的是鐵粉？、你如何驗(yàn)證得到的是鐵粉？檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是CO2。（1 1）用磁鐵吸。）用磁鐵吸。 若黑色粉末能被吸引，則證明是鐵。若黑色粉末能被吸引，則證明是鐵。（2 2）取少量黑色粉末加入稀鹽酸。）取少量黑色粉末加入稀鹽酸。 若有氣泡產(chǎn)生，溶液變成淺綠色，則證明是鐵。若有氣泡產(chǎn)生，溶液變成淺綠色，則證明是鐵。（3 3）取少量黑色粉末加入硫酸銅溶液。若有紅色物質(zhì)）取少量黑色粉末加入硫酸銅溶液。若有紅色物質(zhì) 析出，則證明是鐵。析出，則證明是鐵。尾氣的處理：尾氣

8、的處理： 方法一：方法一： ；方法二：；方法二： ， 方法三：方法三： ， 目的：目的： 。點(diǎn)燃點(diǎn)燃用氣球收集用氣球收集防止污染空氣防止污染空氣再利用再利用AB先點(diǎn)燃先點(diǎn)燃A還是先點(diǎn)燃還是先點(diǎn)燃B，為什么？，為什么？ 在探究用赤鐵礦在探究用赤鐵礦(主要成分主要成分Fe2O3 )煉鐵的主要反應(yīng)原理時(shí)煉鐵的主要反應(yīng)原理時(shí),老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖,實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中,小明發(fā)現(xiàn)一氧化碳白白燒掉太小明發(fā)現(xiàn)一氧化碳白白燒掉太浪費(fèi)了，對(duì)裝置又進(jìn)行了改進(jìn)。猜一猜小明是怎樣改進(jìn)的？浪費(fèi)了，對(duì)裝置又進(jìn)行了改進(jìn)。猜一猜小明是怎樣改進(jìn)的？ABC工業(yè)煉鐵上述反應(yīng)原理也用于工業(yè)煉鐵上述反應(yīng)原理也用于工業(yè)煉

9、鐵: :原料：原料：主要反應(yīng)主要反應(yīng): :高爐高爐 鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：提供熱源、維持爐溫提供熱源、維持爐溫；生成還原氣生成還原氣COCO。造渣除雜造渣除雜FeFe2 2O O3 3+3CO +3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫FeFe3 3O O4 4 + +CO CO Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫4 43 34 41 1C+O2CO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃CO2C2CO高溫高溫思考思考 由于由于不同的金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同的金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，因此，常采用不同的不同，因此，常采用不同的冶煉方法。冶煉方法。熱

10、還原法、電解法、熱分解法等。熱還原法、電解法、熱分解法等。利用利用還原劑還原劑在在高溫高溫下將下將金屬金屬?gòu)幕衔镏袕幕衔镏羞€原出還原出來(lái)來(lái)。FeFe2 2O O3 3 + 3 + 3COCO = 2Fe + 3CO = 2Fe + 3CO2 2WOWO3 3 + 3 + 3H H2 2 = W + 3H = W + 3H2 2O O2CuO + C = 2Cu + CO2CuO + C = 2Cu + CO2 2 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫通常把金屬（如鐵）跟氧通常把金屬（如鐵）跟氧氣結(jié)合生成金屬氧化物氣結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過(guò)程稱為（如氧化鐵）的過(guò)程稱為金屬的氧化金屬的氧化

11、金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法如如CO、H2和和C等等高溫高溫高溫高溫高溫高溫 （即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為氧化。物質(zhì)失去氧的過(guò)程稱為還原。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，這種物質(zhì)叫還原劑。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，這種物質(zhì)叫氧化劑。） 通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過(guò)程稱為氧化鐵）的過(guò)程稱為金屬的氧化金屬的氧化。金屬氧化物跟焦炭、。金屬氧化物跟焦

12、炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程，稱為程，稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原。如在反應(yīng)如在反應(yīng)3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，F(xiàn)eFe2 2O O3 3失去氧的失去氧的過(guò)程，稱為過(guò)程，稱為FeFe2 2O O3 3被還原。被還原。FeFe2 2O O3 3發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。FeFe2 2O O3 3是氧化劑，是氧化劑，COCO跟氧結(jié)合被氧化，是還原劑。跟氧結(jié)合被氧化，是還原劑。2 2HgHgO = 2O = 2HgHg + O + O2 2 2 2Ag

13、Ag2 2O = 4O = 4AgAg + O + O2 2常用于不活潑金屬常用于不活潑金屬（HgHg、AgAg等等）的冶煉。的冶煉。AuAu、PtPt可通過(guò)金沙淘洗獲得?？赏ㄟ^(guò)金沙淘洗獲得。 在金屬活動(dòng)性順序中，在金屬活動(dòng)性順序中，K K、NaNa、CaCa、AlAl等等活潑金屬活潑金屬的的還原還原性很強(qiáng)性很強(qiáng)，都很，都很容易容易失去失去電子電子，因此不能用一般的方法和還原劑，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，只能用使其從化合物中還原出來(lái)，只能用通電分解其熔融鹽或氧化物通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)的方法來(lái)冶煉冶煉。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl + 3O

14、 + 3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa + Cl + Cl2 2通電通電通電通電金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法補(bǔ)充：濕法冶金（金屬）補(bǔ)充：濕法冶金（金屬） 用活潑金屬將一些不太活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中用活潑金屬將一些不太活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的置換出來(lái)。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的原料，如有色金屬和稀有金屬。原料，如有色金屬和稀有金屬。舉例：舉例：Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu 以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或

15、爐渣而除去的過(guò)程。碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去的過(guò)程。 目的：目的： 降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。 原理：原理：工業(yè)煉鋼工業(yè)煉鋼“百煉成鋼百煉成鋼”有何道理？有何道理？ 有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算例例1、1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量：氧化鐵的質(zhì)量： 1000t （ 1- 20% ）=800t純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量=純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量例例3：用用1000t含氧化鐵

16、含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理的赤鐵礦石，理 論上可以煉出含鐵論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？注意：注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵1000t80% 70%96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：生鐵的質(zhì)量：練習(xí)：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵的生鐵3200噸，需要含氧噸，需要含氧 化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？的赤鐵礦石多少噸？生鐵生鐵鐵鐵氧化鐵氧化鐵赤鐵礦石赤鐵礦石3200t（1-20%）70%80%=4571.5t赤鐵礦石赤鐵礦石:隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)1 1、

17、工業(yè)上以赤鐵礦（、工業(yè)上以赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠冶煉冶煉896Kg896Kg鐵，需要含鐵，需要含F(xiàn)eFe2 2O O3 364%64%的赤鐵礦多少的赤鐵礦多少KgKg？ 3 3、寫出四氧化三鐵分別與焦炭、氫氣、一氧化碳在、寫出四氧化三鐵分別與焦炭、氫氣、一氧化碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式。高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式。 4 4、如圖是用一氧化碳、如圖是用一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置，還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置，回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題：（1 1）有下列實(shí)驗(yàn)步驟：）有下列實(shí)驗(yàn)步驟： 加熱；通入一氧化碳。請(qǐng)用上述實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)號(hào)填加熱；通入一氧化碳。請(qǐng)用上述實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)號(hào)填空，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先空，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先_，然后，然后_。（2 2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，A A裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為_(kāi) _ _，說(shuō)明有，說(shuō)明有_ _ _生成，生成，B B裝置中出現(xiàn)的