2023學(xué)年完整公開課版煉鐵的原理

第一節(jié)常見的金屬材料

三、金屬礦物及其冶煉教師瞿義我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要地位。大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。常見的幾種鐵礦石的成分黃鐵礦主要成分FeS2菱鐵礦主要成分FeCO3磁鐵礦主要成分Fe3O4主要成分Fe2O3赤鐵礦70%72%48%56%主要成分中的含鐵量煉鐵高爐示意圖工業(yè)煉鐵1.原料:3.設(shè)備:高爐鐵礦石焦炭石灰石空氣2.原理:高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2煉鐵時(shí)各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。ＣaCo3=CaO+co2高溫3co+Fe2o3=2Fe+3co2高溫CaO+SiO2=ＣaSio3高溫c+co2=2co高溫c+o２=co2點(diǎn)燃（供熱、CO2）（制還原劑）（造渣）處理方法：回收再利用高爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)探究之旅

要完成鐵的冶煉通?？紤]哪些主要方面的問題？冶煉原料；冶煉原理；冶煉裝置(設(shè)備)等。

如何從鐵礦石中得到鐵呢?以赤鐵礦(主要成分Fe2O3)為例。Fe2O3

FeCO高溫?zé)掕F原理

在高溫下，用還原劑（主要是CO)從鐵礦石中還原出鐵。我設(shè)計(jì)我創(chuàng)新我設(shè)計(jì)我創(chuàng)新AB氧化鐵一氧化碳石灰水實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅色固體變成黑色；澄清石灰水變渾濁。儀器裝置注意：1、實(shí)驗(yàn)中要先通入一段時(shí)間的CO，再加熱Fe2O3。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要等玻璃管中的物質(zhì)冷卻后，再停止通入CO。

3、在實(shí)驗(yàn)過程中要及時(shí)點(diǎn)燃一氧化碳，使之燃燒。

防止加熱時(shí)試管內(nèi)有空氣可能會爆炸。防止生成的鐵再被空氣中的氧氣氧化。由于一氧化碳有毒性散失到空氣中會造成空氣污染，故使之燃燒轉(zhuǎn)化成無毒的二氧化碳。

還原反應(yīng)：含氧化合物中的氧被奪去的反應(yīng)。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高溫奪取氧的物質(zhì)叫做還原劑。得氧被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，作還原劑失氧被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，作氧化劑我是還原劑！

3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高溫H2C練習(xí)：請寫出H2和C還原Fe2O3的化學(xué)方程式高溫3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有還原性的物質(zhì):CO

性質(zhì)物質(zhì)可燃性

還原性

C

C+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2

CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2

H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化學(xué)性質(zhì)的比較點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃高溫H2和C還原CuO實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)裝置圖A.H2+CuO

Cu+H2O加熱B.Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe判斷下列反應(yīng)中的還原劑。

高溫CO得氧，作還原劑。Fe3O4失氧，作氧化劑。4CO+Fe3O4

3Fe+4CO2高溫挑戰(zhàn)自我煉鐵廠利用100噸含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦，可以煉出多少噸純鐵？學(xué)以致用3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高溫160112100噸×80%=80噸X16011280噸X=X=56噸解：可以煉出純鐵的質(zhì)量為X可以煉出多少噸含鐵96%的生鐵？煉鐵廠利用100噸含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦，可以煉出多少噸純鐵？學(xué)以致用3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高溫160112100噸×80%=80噸X可以煉出多少噸含鐵96%的生鐵？16011280噸X=X=56噸生鐵的質(zhì)量：56噸÷96%=58.3噸解：可以煉出純鐵的質(zhì)量為X1、在高爐煉鐵中,將鐵從鐵的氧化物中還原出來的還原劑是：（）Ａ、焦炭Ｂ、二氧化碳Ｃ、一氧化碳D、石灰石Ｃ3co+Fe2o3=2Fe+3co2高溫2、在反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是：（）Ａ、Fe2o3Ｂ、coＣ、FeＤ、co2Ａ3、①生鐵②赤鐵礦③石灰石④無煙煤⑤焦炭，煉鐵時(shí)從高爐進(jìn)料口投放的原料是以上物質(zhì)中的：（）Ａ、①③⑤Ｂ、②③④Ｃ、②③⑤Ｄ、①④⑤C在線測試：1.常見的鐵礦石有磁鐵礦(主要成分是_______),赤鐵礦(主要成分是__________).2.工業(yè)煉鐵的主要原料有_________、_________、

__________，煉鐵發(fā)生反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為

___________________________。3.為適應(yīng)火車提速，滬寧線上原有的短軌全部接為超長軌。在焊接過程中，工程技術(shù)人員點(diǎn)燃鋁熱劑（鋁粉和氧化鐵的混合物）能釋放大量的能量，生成熔融狀態(tài)的鐵可用來連接鐵軌，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe，其中的還原劑為（）

A.Fe2O3B.AlC.Al2O3D.Fe在線測試：1.常見的鐵礦石有磁鐵礦(主要成分是Fe3O4),赤鐵礦(主要成分是Fe2O3

).2.工業(yè)煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦碳、石灰石，煉鐵發(fā)生反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為

Fe2O3＋3CO2Fe+3CO2。3.為適應(yīng)火車提速，滬寧線上原有的短軌全部接為超長軌。在焊接過程中，工程技術(shù)人員點(diǎn)燃鋁熱劑（鋁粉和氧化鐵的混合物）能釋放大量地能量，生成熔融狀態(tài)的鐵可用來連接鐵軌，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe，其中的還原劑為（B

）

A.Fe2O3B.AlC.Al2O3D.Fe4.某學(xué)生改進(jìn)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示：

(1）若先給氧化鐵熱，

氧化鐵再通入一氧化碳，可

CO

能產(chǎn)生的后果是——

原因是______(2)寫出A中發(fā)生反應(yīng)的

ABC化學(xué)方程式______（3）裝置B中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應(yīng)是否開始發(fā)生，則B中的試劑是（填名稱）__________（4）裝置C的作用是_____(5)裝置C收集氣體的方法叫做____________。

4.某學(xué)生改進(jìn)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示：

(1）若先給氧化鐵熱，再

氧化鐵通入一氧化碳，可能

CO

產(chǎn)生的后果是爆

炸，原因是一氧化碳中混

有空氣不純凈，加熱

ABC

時(shí)可能會發(fā)生爆炸。

(2)寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化

學(xué)方程式

Fe2O3＋3CO2Fe+3CO2

（3）裝置B中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應(yīng)是否開始發(fā)生，則B中的試劑是（填名稱）澄清石灰水（4）裝置C的作用是防止一氧化碳?xì)怏w污染空氣。

(5)裝置C收集氣體的方法叫做排水集氣法。

(1)為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是C和D，導(dǎo)管接口的連接順序?yàn)閍→()→()→()。C裝置中NaOH的作用是：

(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)

(填“”或“先通CO再加熱”)，目的是：

(3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為：

反應(yīng)方程式為：

(4)除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3

(請寫一物質(zhì)的化學(xué)式)。5、某化學(xué)興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)來探究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請回答有關(guān)問題：