煉鋼和煉鐵的比較生鐵液態(tài)課件

1、課題2金屬材料第一課時從礦石中獲得金屬1了解金屬在自然界中的存在形態(tài)。2掌握金屬的冶煉原理和冶煉方法。3了解鋼鐵的冶煉及鋁的冶煉的主要設(shè)備和有關(guān)原理。一、從礦石中獲得金屬的基本問題1獲得金屬材料的過程獲得金屬材料首先要通過 方法把 中提取出來，一般要經(jīng)過 和 (主要包括 、 、等工序)及 階段。2金屬冶煉的基本原理金屬冶煉的基本原理是 。化學金屬從礦石開采初步加工探礦采礦選礦冶煉利用氧化還原反應(yīng)將金屬從其化合物中還原出來3金屬冶煉的方法(1)火法冶金：是指 的冶金方法。(2)濕法冶金：是指 的冶金過程。利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物中間產(chǎn)物或再生資源中的金屬進行提取和分離在水溶液或非水溶

2、液中進行包括氧化還原反應(yīng)、中和反應(yīng)、水解反應(yīng)等，對原料(礦石、精礦等)，二、鋼鐵的冶煉1生鐵的冶煉(1)幾種礦石的主要成分：磁鐵礦 ，赤鐵礦 ，褐鐵礦 黃鐵礦 。(2)原理：在高溫下用 。以赤鐵礦為例，用方程式表示為：3COFe2O32Fe3CO2。(3)原料： 、 、 、 。(4)石灰石的作用： ，有關(guān)方程式為： 。(5)設(shè)備： 。Fe3O4Fe2O32Fe2O33H2OFeS2還原劑將鐵從其氧化物中還原出來鐵礦石焦炭石灰石空氣除去脈石煉鐵高爐2鋼的冶煉(1)原理：在高溫下用 ，再添加硅、錳、鋁等其他合金作為 ，調(diào)整鋼水的成分。(2)原料： 。氧化劑將生鐵中過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣

3、除去脫氧劑煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵(3)主要的反應(yīng)： ； ； ； 。3鋁的冶煉(1)原料： 。(2)提純Al2O3，用化學反應(yīng)方程式表示為： ； ； 。鋁土礦Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3(3)電解Al2O3電解質(zhì)是 ，加入少量降低熔點的物質(zhì)是 ，陽極和陰極的材料是 ，在電解槽中進行。電解原理：總反應(yīng)式： 。電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。冰晶石(Na3AlF6)和氧化鋁的熔融液碳素材料氟化鈣6O212e=3O24Al312e= 4Al一、煉鋼和煉鐵的比較從氧化物、碳酸鹽、硫化物中冶煉金屬有哪些不同？為什么？師生互動【提示】以氧化物形

4、式存在的金屬礦石可直接用還原劑還原，如生鐵的冶煉；以碳酸鹽形式存在的金屬礦則可通過煅燒(在缺少空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化)分解生成金屬氧化物或金屬，然后再將金屬氧化物還原；以硫化物形式存在的金屬礦，由于低價硫的存在，所以先要焙燒(在有空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化)生成金屬氧化物或金屬，然后再將金屬氧化物還原。高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣、廢渣的成分是什么？學生交流【提示】高爐煉鐵中產(chǎn)生的廢氣、廢渣的主要成分：廢氣有CO、CO2、SO2、NO2，爐渣有CaSiO3、少量含C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO2等。煉鐵和煉鋼的主要反應(yīng)原理有何異同？學生交流【提示】煉鐵和煉鋼的主要反應(yīng)原理的比

5、較：相同點：都是利用氧化還原反應(yīng)。不同點；煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來(側(cè)重還原)，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵中過多的碳和其他雜質(zhì)氧化而除去(側(cè)重氧化)?！練w納小結(jié)】煉鋼和煉鐵的比較煉鐵煉鋼主要反應(yīng)原理利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑(CO)從鐵礦石里把鐵還原出來利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用氧化劑把生鐵里過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成為氣體或爐渣除去主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、電爐及平爐主要原料鐵礦石(提供鐵元素)焦炭(制還原劑CO及提供熱能)石灰石(造渣材料)空氣(提供O2)生鐵(液態(tài))、O2(或空氣)、生石灰(造渣材料)、脫氧劑(硅鐵、錳鐵和鋁等) (山東理綜)鋼鐵工業(yè)對促進經(jīng)濟和社會發(fā)

6、展起了重要作用。(1)煉鐵高爐分為五部分，鐵礦石與高溫煤氣主要在_部分發(fā)生反應(yīng)，在_部分開始生成生鐵和爐渣。(2)煉鋼時，除磷的化學方程式為_ _；加入硅、錳和鋁的目的是_ _。(3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹_(填“前”或“后”)加入，原因是_。(4)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中，尾氣均含有的主要污染物是_。從環(huán)保和經(jīng)濟角度考慮，上述尾氣經(jīng)處理可用作_?！窘馕觥?1)高爐煉鐵時將原料從爐喉送入高爐，送風系統(tǒng)從爐腹下部鼓入，爐料在下降過程中與高溫煤氣流在爐身部分發(fā)生作用，焦炭與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和一氧化碳。在爐腰部分形成爐渣和生鐵，爐渣密度小，浮于生鐵上面，分別從出渣口和出鐵口排出。【點

7、評】本題主要考查了冶煉的反應(yīng)原理和主要生產(chǎn)設(shè)備，同時強化了環(huán)保意識。1.在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應(yīng)。下列有關(guān)碳參加反應(yīng)的敘述正確的是()A兩個過程中碳原子都被氧化，都只起著提供熱源的作用B煉鐵過程中碳被氧化，既起產(chǎn)生熱量的作用，又起產(chǎn)生CO的作用C煉鋼過程中碳被還原，從而達到降低含碳量的目的D煉鐵過程中碳參加反應(yīng)，只起產(chǎn)生CO的作用【答案】B二、鋁的冶煉鋁土礦的主要成分是Al2O3，另外含有Fe2O3SiO2等，怎樣從鋁土礦中獲得純凈的氧化鋁？師生互動【提示】實驗方案一及步驟：加足量HCl溶液并過濾(除去SiO2)：Al2O36H=2Al33H2OFe2O36H=2Fe33H2O實驗方案

8、二及步驟：加足量NaOH溶液并過濾(除去Fe2O3)：Al2O32OH=2AlO2H2OSiO22OH=SiO32H2O加足量HCl并過濾(除去H2SiO3)：AlO24H=Al32H2O通足量NH3并過濾保留Al(OH)3：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4煅燒為何用電解法冶煉金屬鋁？其電解過程如何？學生交流【提示】(1)因鋁金屬活潑性較強，還原性強，用常見的還原劑C、H2、CO等無法還原，故采用電解法。(2)電解過程如下：陰極(和電源負極相連)：4Al312e= 4Al陽極(和電源正極相連)：6O212e= 3O2在高溫下，陽極產(chǎn)生的氧氣會跟碳電極發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，所以在電

9、解中要定時補充碳塊。鋁的熔點是660 ，電冶鋁反應(yīng)的溫度是1 000 左右，所以電解生成的鋁呈液態(tài)，從電解裝置的底部流出。 冶煉金屬的實質(zhì)、步驟和方法是什么？(3)陰極和陽極均由_材料做成；電解時不斷消耗的電極是_(填“陽極”或“陰極”)。(4)鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成_(填代號)。a冰晶石b氧化鋁c鋁錠 d硫酸鋁【解析】(1)Al2O3晶體熔點很高，電解熔融Al2O3需消耗很大的能量，加入冰晶石可降低Al2O3的熔點。(2)陰極上Al3獲得電子形成金屬Al，沉積在熔融液下層。(3)陽極上O2失電子形成O2，高溫下O2與陽極碳反

10、應(yīng)消耗?！敬鸢浮?(1)降低Al2O3的熔化溫度(2)下層(3)碳素(或石墨)陽極(4)c【點評】本題以鋁的冶煉為背景，考查電解過程中電極材料，電極反應(yīng)等，旨在引導考生的環(huán)保意識及廢物重新利用，造福人類的意識。2.我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅?？兹甘闹饕煞质荂u2(OH)2CO3，其冶煉方法是()A焦炭還原法 B濕法煉銅C鋁熱還原法 D電解冶煉法【答案】A(一)法國皇帝拿破侖三世，為顯示自己的富有和尊貴，命令官員給自己打造了一頂鋁皇冠。他戴上鋁皇冠，神氣十足地接受百官的朝拜。在宴請賓客時，拿破侖三世使用一套珍藏的鋁制餐具，而大臣們使用的是金或銀制餐具。 法國皇帝拿破侖三世(

11、18081873)用鋁盤款待最重要的賓客。而今天鋁非常便宜，我們用鋁箔包裝食品(二)門捷列夫創(chuàng)建了元素周期表，受到英國皇家學會的表彰，獎品是一只鋁制獎杯。思考：為何當時鋁顯得如此珍貴？提示：鋁在地殼中都以化合態(tài)存在，如氧化鋁等。在19世紀中期鋁冶煉的困難導致了鋁價格的昂貴，甚至超過了黃金，但現(xiàn)在隨著科學技術(shù)的進步，人們已經(jīng)熟練地掌握了較好的冶煉鋁的方法，鋁的價格大大降低，走進了我們普通百姓家。1從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于()A金屬的導電性強弱 B金屬在地殼中的含量多少C金屬的化合價高低 D金

12、屬的活動性大小【解析】一般來說，越活潑的金屬就越難冶煉，被人類開發(fā)利用的年限就越短。如Cu可用C、CO等多種物質(zhì)還原銅礦石冶煉得到，而Al需要用電解法才能冶煉，要困難得多?！敬鸢浮緿【解析】工業(yè)上冶煉鎂采用電解法，采用電解法時其原料應(yīng)選用MgCl2而不是MgO，因為MgO的熔點比MgCl2高，會消耗大量電能，成本較高。【答案】C3把生鐵冶煉成碳素鋼的主要目的是()A把生鐵提純，除生鐵中雜質(zhì)B加入各種元素，改善生鐵的性能C用還原劑把氧化亞鐵還原成鐵D適當降低生鐵含碳量，除去大部分硫、磷等雜質(zhì)【解析】生鐵與鋼的主要區(qū)別在于含碳量不同，由生鐵為原料，通過降低碳的含量而煉制鋼?！敬鸢浮緿4(2009年

13、廣東)下列有關(guān)金屬及其合金的說法不正確的是()A目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的B生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加C鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，可用于制作照明彈D日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜，對內(nèi)部金屬起保護作用【解析】生鐵、普通鋼、不銹鋼中生鐵含碳量最高?！敬鸢浮緽5金屬材料在人類社會中發(fā)揮著重要的作用，其冶煉過程離不開化學的支持。鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，自遠古時代人類就學會了煉鐵，到目前為止，人類研制出很多煉鐵的方法。某研究性學習小組查閱了工業(yè)煉鐵的有關(guān)資料后，發(fā)現(xiàn)目前多采用高爐煉鐵這種主流方法，其生產(chǎn)示意圖如下，請回答下列問題： (1)已知鐵礦石中有一些難熔化的脈石(SiO2)，

14、在鐵礦石中加入一定比例的石灰石就是為了除去這些脈石，形成的物質(zhì)就是爐渣的主要成分，請寫出有關(guān)化學方程式：_ _，_。(2)鐵礦石中加入一定比例的焦炭的目的是生成還原劑CO，請寫出得到CO的化學方程式：_ _，_。(3)熱空氣從高爐下部通入，而爐料從高爐頂部投入，這樣操作的主要目的是_。6已知有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點數(shù)據(jù)如下表：請參考表中數(shù)據(jù)回答下列問題：(1)工業(yè)上用電解法生產(chǎn)鎂，通常是電解MgCl2而不是電解MgO，主要理由是_。(2)工業(yè)上用電解法生產(chǎn)鋁，通常是電解Al2O3而不是電解AlCl3，主要理由是_。 MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點2 8502 072714190(2.5105 Pa)沸點3 6002 9801 412182.7【解析】