滬教版初中化學(xué)九上 5.2 金屬礦物鐵的冶煉課件(1)

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)1認識常見金屬礦物（鐵礦、鋁礦等）的主要化學(xué)成分；2掌握生鐵的冶煉原理及相關(guān)實驗的現(xiàn)象、操作過程、設(shè)計注意點；3了解其他金屬的冶煉方法。 金屬元素在自然界中分金屬元素在自然界中分布很廣，除極少數(shù)不活潑的布很廣，除極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）有金屬（如鉑、金、銀等）有單質(zhì)單質(zhì)存在外存在外圖圖5 52 2 地殼中金屬的百分含量地殼中金屬的百分含量 鋁鋁 7.73% 鐵鐵 4.75% 鈣鈣 3.45% 鈉鈉2.74% 鉀鉀2.47% 鎂鎂2.00% 含有礦物的巖石稱為含有礦物的巖石稱為礦石礦石鐵礦石等都是常見的礦石鐵礦石等都是常見的礦石 其余大多數(shù)以其余大多數(shù)以化合物化合物的的形式存

2、在。金屬化合物在形式存在。金屬化合物在自然界中以自然界中以礦物礦物的形式存的形式存在。在。寫出下列礦物的主要成分（用化學(xué)式表示）寫出下列礦物的主要成分（用化學(xué)式表示）鐵的礦物主要有赤鐵礦鐵的礦物主要有赤鐵礦 ，磁鐵礦，磁鐵礦 ，黃鐵，黃鐵礦礦 。銅的礦物主要有孔雀石銅的礦物主要有孔雀石 ，赤銅礦赤銅礦 。自主學(xué)習(xí)：閱讀課本自主學(xué)習(xí)：閱讀課本P116 了解金屬礦物有了解金屬礦物有哪些？哪些？Fe2O3Fe3O4FeS2Cu2（OH）2CO3Cu2O(iron)(iron)在自然界中分布很廣，在地殼在自然界中分布很廣，在地殼中含量居所有金屬元素的第二位，僅中含量居所有金屬元素的第二位，僅次于鋁，約

3、占地殼總質(zhì)量的次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。我。我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦等地都有大型鐵礦變成變成鐵的冶煉鐵的冶煉鐵礦石是怎樣煉成鐵的鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？讓我們通過實驗來呢？讓我們通過實驗來研究鐵冶煉的化學(xué)原理。研究鐵冶煉的化學(xué)原理。P119P119圖圖5 54 4 一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)1、實驗的原理、實驗的原理2、實驗的步驟、實驗的步驟3、實驗的現(xiàn)象、實驗的現(xiàn)象4、實驗注意那些問題？（先加熱還是先、實驗注意那些問題？（先加熱還是先通一氧化碳？實驗完畢是先停止加熱嗎？）通一氧化碳？實驗完畢是先停

4、止加熱嗎？）5、實驗需要改進嗎？、實驗需要改進嗎？（一氧化碳有毒，實驗的尾氣怎么處理？）（一氧化碳有毒，實驗的尾氣怎么處理？）實驗操作：實驗操作：1.1.按上圖組裝儀器，并檢查其密性按上圖組裝儀器，并檢查其密性2.2.把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質(zhì)玻管中，輕輕轉(zhuǎn)動，使把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質(zhì)玻管中，輕輕轉(zhuǎn)動，使 氧化鐵粉末均勻地附在玻璃管內(nèi)壁上氧化鐵粉末均勻地附在玻璃管內(nèi)壁上3.3.把硬質(zhì)玻管接入裝置系統(tǒng)中，把硬質(zhì)玻管接入裝置系統(tǒng)中，先通先通入一氧化碳氣體排空氣；入一氧化碳氣體排空氣； 待排盡后，待排盡后，點燃點燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化 4.

5、4.當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，先停止加熱先停止加熱，再通再通一會兒一會兒 一氧化碳，直至玻璃管冷卻一氧化碳，直至玻璃管冷卻一氧化碳還原氧化鐵實驗一氧化碳還原氧化鐵實驗實驗原理：實驗原理：實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：紅棕色紅棕色的氧化鐵粉末逐漸變成黑色，同時澄清的的氧化鐵粉末逐漸變成黑色，同時澄清的 石灰水逐漸變渾濁石灰水逐漸變渾濁注意問題：注意問題： 1 1、一氧化碳還原氧化鐵是在封閉的硬質(zhì)玻管中進、一氧化碳還原氧化鐵是在封閉的硬質(zhì)玻管中進 行的，行的，先通一氧化碳先通一氧化碳，可以把管內(nèi)的空氣排出，可以把管內(nèi)的空氣排出， 防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸防止一氧化碳與空氣

6、混合受熱爆炸 2 2、實驗完畢先停止加熱，、實驗完畢先停止加熱，還要繼續(xù)通入一氧化碳還要繼續(xù)通入一氧化碳 直到玻璃管冷卻為止。直到玻璃管冷卻為止。（防止灼熱的鐵與氧氣（防止灼熱的鐵與氧氣 反應(yīng)）反應(yīng)）實驗改進：實驗改進： 可將上述裝置除尾氣的部分，改成用氣球收集，這樣收可將上述裝置除尾氣的部分，改成用氣球收集，這樣收集得到的未燃一氧化碳氣體可重復(fù)利用集得到的未燃一氧化碳氣體可重復(fù)利用或把尾氣燒或把尾氣燒掉，防止污掉，防止污染空氣染空氣石灰石石灰石工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備是高爐工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備是高爐原料原料反應(yīng)的原理：反應(yīng)的原理： Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫 石灰石石灰

7、石利用氧化利用氧化- -還原反應(yīng)，在高溫下，用還原還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑從鐵礦石里把鐵還原出來劑從鐵礦石里把鐵還原出來高爐高爐鐵礦石、焦炭、空氣鐵礦石、焦炭、空氣3、反應(yīng)原理、反應(yīng)原理1、設(shè)備、設(shè)備2、原料、原料4、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)過程5、廢渣氣、廢渣氣爐渣爐渣 、高爐煤氣（、高爐煤氣（CO、CO2、N2等）等）C+O2= CO2 CO2+C= 2COFe2O3+3CO= 2Fe+3CO2CaCO3=CaO+CO2 CaO+SiO2=CaSiO3高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫焦炭的作用：焦炭的作用：石灰石是作用：石灰石是作用：（1 1）提供熱量；（）提供熱量；（2 2）制?。┲迫?/p>

8、COCO使除生鐵中雜質(zhì)變成爐渣而除去使除生鐵中雜質(zhì)變成爐渣而除去 由于由于不同的金屬的化學(xué)活動性不同的金屬的化學(xué)活動性不同，因此，不同，因此，常采用不同的冶煉方法。常采用不同的冶煉方法。熱還原法、電解法、熱還原法、電解法、熱分解法等。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從氧化物中從氧化物中還原出來還原出來。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 + C

9、O2 2 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫通常把金屬（如鐵）跟通常把金屬（如鐵）跟氧氣結(jié)合生成金屬氧化氧氣結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過程物（如氧化鐵）的過程稱為稱為金屬的氧化金屬的氧化金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程稱為去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原2 2HgHgO = 2O = 2HgHg + O + O2 2 2 2AgAg2 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。在金屬活動性順序中，在金屬活

10、動性順序中，K K、 Ca Ca 、 NaNa、AlAl等等活潑金屬活潑金屬的的還原性很強還原性很強，都很，都很容易失去電子容易失去電子，因此不能用一般，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，只能用的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用通通電分解其熔融鹽或氧化物電分解其熔融鹽或氧化物的方法來的方法來冶煉冶煉。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl + 3O + 3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa + Cl + Cl2 2通電通電通電通電利用利用活潑金屬活潑金屬將將不活潑的金屬不活潑的金屬從它的從它的化化合物合物中中置換置換出來出來CuSOCuSO4

11、4 + Fe = FeSO + Fe = FeSO4 4 + Cu + CuTiClTiCl4 4 + 2Mg= 2MgCl + 2Mg= 2MgCl2 2 + Ti + Ti煉鐵和煉鋼的比較煉鐵煉鋼原料 原理主要設(shè)備產(chǎn)品鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣生鐵或廢鋼、氧氣生鐵或廢鋼、氧氣在高溫的條件下，用在高溫的條件下，用COCO從礦從礦石中把鐵石中把鐵還原還原出來出來。Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高溫高溫高爐生鐵在高溫條件下，用氧氣在高溫條件下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中或鐵的氧化物把生鐵中過量的炭和其它雜質(zhì)除過量的炭和其它雜質(zhì)除去去電爐、轉(zhuǎn)爐、平爐鋼生鐵和鋼的區(qū)別在于含碳量不同。生鐵和鋼的區(qū)別在于含碳量不同。那么煉鋼就是降低生鐵中的含碳量那么煉鋼就是降低生鐵中的含碳量煉鋼煉鋼原料原料：生鐵、氧氣、或鐵：生鐵、氧氣、或鐵 的氧化物的氧化物設(shè)備：設(shè)備：轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐原理：原理： 把生鐵中的碳氧把生鐵中的碳氧化從而降低含碳量化從而降低含碳量生鐵和鋼都是鐵的生鐵和鋼