第2節(jié) 金屬礦物鐵的冶煉

1、第第2 2節(jié)節(jié) 金屬礦物金屬礦物 鐵的冶煉鐵的冶煉1.1.了解常見的金屬礦物。了解常見的金屬礦物。2.2.知道從鐵礦石中將鐵冶煉出來的方法。知道從鐵礦石中將鐵冶煉出來的方法。3.3.了解冶煉金屬的其他方法。了解冶煉金屬的其他方法。 鋼鐵工業(yè)是衡量鋼鐵工業(yè)是衡量一個國家綜合經(jīng)濟實一個國家綜合經(jīng)濟實力的標志性工業(yè)。你力的標志性工業(yè)。你知道鋼鐵是怎么樣煉知道鋼鐵是怎么樣煉成的嗎成的嗎？一、常見的金屬礦物一、常見的金屬礦物1.1.分布和存在分布和存在金屬在自然界中主要是以單質(zhì)形式存在，還是以化合物金屬在自然界中主要是以單質(zhì)形式存在，還是以化合物形形式式存在？存在？ 極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）形式存在極

2、少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）形式存在自然界中以單質(zhì)的形式存在的自然界中以單質(zhì)的形式存在的銀銀自然界中以單質(zhì)的形式存在的自然界中以單質(zhì)的形式存在的金金化合態(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。大多數(shù)金屬以化合物的形式（化合態(tài)）存在大多數(shù)金屬以化合物的形式（化合態(tài)）存在思考：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.常見礦石

3、常見礦石赤鐵礦赤鐵礦FeFe2 2O O3 3黃鐵礦黃鐵礦FeSFeS2 2褐鐵礦褐鐵礦FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O磁鐵礦磁鐵礦FeFe3 3O O4 4菱鐵礦菱鐵礦FeCOFeCO3 3鋁土礦鋁土礦AlAl2 2O O3 3孔雀石孔雀石CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3赤銅礦赤銅礦CuCu2 2O O黃銅礦黃銅礦CuFeSCuFeS2 2 鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金屬元素的金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%。我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖

4、北大冶、四川攀枝花我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花鐵礦等。使金屬礦物變成金屬的過程，叫做鐵礦等。使金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶金屬的冶煉煉。二、鐵的冶煉二、鐵的冶煉實驗前觀察實驗前觀察顏色：顏色：_狀態(tài)：狀態(tài)：_ 能否被磁鐵吸起？能否被磁鐵吸起？紅棕色紅棕色固體粉末固體粉末否否FeFe2 2O O3 31.1.反應前先檢查裝置的。反應前先檢查裝置的。2.2.裝入藥品，連接好裝置。裝入藥品，連接好裝置。3.3.先制先制COCO氣體，然后驗純，若較純，先通一會兒氣體，然后驗純，若較純，先通一會兒COCO氣體氣體, ,再用酒精再用酒精噴燈對著氧化鐵加熱。尾氣的處理：噴燈對著氧化

5、鐵加熱。尾氣的處理：方法一：；方法二：方法一：；方法二：_；方法三：方法三：_，目的：，目的：_。4.4.觀察氧化鐵的顏色變化和澄清石灰水的變化；觀察氧化鐵的顏色變化和澄清石灰水的變化；5.5.反應結束，先撤氧化鐵處的酒精噴燈，稍冷卻后停止通反應結束，先撤氧化鐵處的酒精噴燈，稍冷卻后停止通COCO氣體。氣體。6.6.待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引，看能否被吸起，判斷反應中待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引，看能否被吸起，判斷反應中生成了什么物質(zhì)。生成了什么物質(zhì)。實驗步驟實驗步驟: :氣密性氣密性點燃點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演示實驗演示實驗實驗后觀察實驗后觀察顏色：顏

6、色：狀態(tài)：狀態(tài)： 能否被磁鐵吸起？能否被磁鐵吸起？產(chǎn)物產(chǎn)物黑色黑色固體粉末固體粉末能能結論：結論：產(chǎn)物中有產(chǎn)物中有鐵鐵生成生成以防以防COCO泄漏，污染大氣泄漏，污染大氣以防以防COCO不純，加熱時發(fā)生爆炸不純，加熱時發(fā)生爆炸排盡裝置中的空氣，以防加熱時發(fā)生爆炸排盡裝置中的空氣，以防加熱時發(fā)生爆炸以防空氣進入與灼熱的鐵反應，將其重新以防空氣進入與灼熱的鐵反應，將其重新氧化氧化以防未反應的以防未反應的COCO污染大氣污染大氣實驗步驟實驗步驟: :1.1.組裝組裝查查密密2.2.裝入藥品裝入藥品3.3.驗純驗純通氣通氣4.4.點燈點燈除尾除尾5.5.排空排空點燈點燈6.6.熄燈通氣熄燈通氣7.7.

7、冷卻冷卻停氣停氣鐵冶煉的化學原理鐵冶煉的化學原理一氧化碳與氧化鐵反應一氧化碳與氧化鐵反應基本反應原理：基本反應原理：FeFe2 2O O3 3 + +CO = CO = Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1現(xiàn)象：現(xiàn)象：硬質(zhì)玻璃管中粉末由紅變黑；硬質(zhì)玻璃管中粉末由紅變黑；試管中澄清石灰水變渾濁；試管中澄清石灰水變渾濁；尾氣可燃，火焰呈藍色。尾氣可燃，火焰呈藍色。工業(yè)煉鐵工業(yè)煉鐵上述反應原理也用于工業(yè)煉鐵上述反應原理也用于工業(yè)煉鐵: :原料：原料：主要反應主要反應: :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

8、的主要設備：工業(yè)煉鐵的主要設備：燃燒放熱；燃燒放熱；生成還原性氣體生成還原性氣體COCO。造渣除雜造渣除雜FeFe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2高溫高溫FeFe3 3O O4 4 + +CO = CO = Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫4 43 34 41 1煉煉 鐵鐵 高高 爐爐 的的 結結 構構煉煉 鐵鐵 工工 業(yè)業(yè) 設設 備備 圖圖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“有害有害元素元素”少，下列鐵礦石你認為不適宜煉鐵的是（少，下列鐵礦石你認為不適宜煉鐵的是（ ）A.A.磁鐵礦（磁鐵礦（FeF

9、e3 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： 把金屬礦物與焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起把金屬礦物與焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起加熱反應。冶煉加熱反應。冶煉錳、鋅、鐵、鎳、鉛錳、鋅、鐵、鎳、鉛等都是用這種方等都是用這種方法。法。舉例：舉例：第一種方法第一種方法: :高爐煉鐵高爐煉鐵金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法FeFe2 2O O3 3+3CO = 2Fe+3CO+3CO

10、= 2Fe+3CO2 2高溫高溫FeFe2 2O O3 3+3H+3H2 2 = 2Fe+3H = 2Fe+3H2 2O O高溫高溫2Fe2Fe2 2O O3 3+3C = 4Fe+3CO+3C = 4Fe+3CO2 2高溫高溫 電解法電解法 冶煉冶煉鈉、鉀、鎂、鋁鈉、鉀、鎂、鋁等都是用這種方法。等都是用這種方法。 舉例：舉例：2Al2Al2 2O O3 3 4Al + 3O4Al + 3O2 2通電通電第二種方法第二種方法: :濕法冶金（金屬）濕法冶金（金屬） 用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。適于處理金屬含量較低和組分比較復雜的置

11、換出來。適于處理金屬含量較低和組分比較復雜的原料，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第三種方法第三種方法: : （即物質(zhì)跟氧結合的反應稱為（即物質(zhì)跟氧結合的反應稱為氧化反應氧化反應。物質(zhì)失。物質(zhì)失去氧的過程稱為去氧的過程稱為還原反應還原反應。）。） 通常把金屬（如鐵）跟氧結合生成金屬氧化物通常把金屬（如鐵）跟氧結合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過程稱為（如氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化金屬的氧化。金屬氧化物。金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應，失去氧轉(zhuǎn)化跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應，失去

12、氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程稱為為金屬的過程稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原。如在反應如在反應3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，F(xiàn)eFe2 2O O3 3失去氧的過失去氧的過程，程，F(xiàn)eFe2 2O O3 3被還原。被還原。FeFe2 2O O3 3發(fā)生的反應是還原反應。發(fā)生的反應是還原反應。高溫高溫【典例】下圖是實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實【典例】下圖是實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置圖，試回答。驗裝置圖，試回答。(1)(1)儀器儀器的名稱是的名稱是_。(2)(2)實驗過程中儀器實驗過程中儀器中的現(xiàn)象是中的現(xiàn)象是_。儀器儀器中發(fā)生反應的化學方程式是

13、中發(fā)生反應的化學方程式是_。(3)(3)實驗過程中的尾氣不能直接排入大氣中的原因是實驗過程中的尾氣不能直接排入大氣中的原因是_?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)(1)酒精燈酒精燈(2)(2)固體由紅色變黑色固體由紅色變黑色Ca(OH)Ca(OH)2 2+C0+C02 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 20 0(3)(3)防止防止COCO氣體污染環(huán)境氣體污染環(huán)境B B1.1.（1 1）磁鐵礦的主要成分是：）磁鐵礦的主要成分是：_；（填化學式）；（填化學式）（2 2）寫出）寫出COCO與與FeFe2 2O O3 3在高溫條件下反應的化學方程式：在高溫條件下反應的化學方程式：_（3 3）高爐煉鐵得到的主

14、要產(chǎn)品是）高爐煉鐵得到的主要產(chǎn)品是_；（填序號）；（填序號） A A純鐵純鐵 B B生鐵生鐵 C C鋼鋼FeFe3 3O O4 4FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 高溫高溫2.2.如圖是用一氧化碳如圖是用一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置，還原氧化銅的實驗裝置，回答下列問題：回答下列問題：（1 1）有下列實驗步驟：）有下列實驗步驟： 點燃左側(cè)酒精燈加熱；點燃左側(cè)酒精燈加熱；通入一氧化碳。請用上述實通入一氧化碳。請用上述實驗步驟的標號填空，實驗開始時，應先驗步驟的標號填空，實驗開始時，應先_，然后，然后_。（2 2）實驗進行一段時間后，）實驗進行一段時間后，A A裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為_，說明有，說明有_生成，生成，B B裝置中出現(xiàn)的裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為現(xiàn)象為_，說明有，說明有_生成。生成。粉末由黑變紅粉末由黑變紅CuCu澄清石灰水變渾濁澄清石灰水變渾濁COCO2 2（3 3）裝置）裝置A A中的反應化學方程式為中的反應化學方程式為_，裝，裝置置B B中的反應化學方程式為中的反應化學方程式為_，裝置裝置C C中的目的是中的目的是_。（4 4）反應結束，應先）反應結束，應先_，待冷卻后，待冷卻后_。CO+C