知識總結：金屬礦物與冶煉

∕46.3金屬礦物與冶煉一、金屬礦物1.單質(少數(shù)如:Au、Ag等)化合物(多數(shù)如:Fe、Cu、Al等)2.常見的礦石：工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物。赤鐵礦(Fe2O3)、黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)、鋁土礦(Al2O3)、赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦(Cu2S)赤鐵礦（Fe2O3）黃鐵礦（FeS2）菱鐵礦（FeCO3）鋁土礦（Al2O3）輝銅礦（Cu2S）赤銅礦（Cu2O）二、鐵的冶煉在自然界中沒有單質鐵存在，要想得到單質鐵只能通過鐵礦石冶煉．自然界中常見的含鐵礦石有磁鐵礦（Fe3O4），赤鐵礦（Fe2O3），黃鐵礦（FeS2），菱鐵礦（FeCO3）等，它們是煉鐵的主要原料．在初中階段，我們只研究磁鐵礦和赤鐵礦的冶煉．磁鐵礦和赤鐵礦所含的主要成分都是鐵的氧化物，可以利用還原劑將它們變成單質鐵．反應原理為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。但在實際生產(chǎn)過程中，把鐵礦石煉成鐵是一個復雜的過程．工業(yè)上煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣；煉鐵的主要設備是高爐，冶煉過程如下：（1）在高溫下，焦炭跟氧氣反應生成二氧化碳；C＋O2CO2（2）二氧化碳被焦炭還原成一氧化碳．CO2＋C2CO（3）一氧化碳再跟鐵礦石中的氧化物反應，生成鐵．3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2為了確保CO只與Fe2O3反應，還需將礦石中含的雜質SiO2除去．石灰石高溫分解成氧化鈣，CaCO3CaO＋CO2↑，氧化鈣再與二氧化硅反應，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸鈣），硅酸鈣作為爐渣會從鐵水中分離出來，從而達到除去二氧化硅的目的．由于鐵礦石的成分復雜，所以在實際生產(chǎn)時，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質，所以在計算成本或產(chǎn)量時應考慮到雜質問題．三、含雜質物質的化學方程式計算化學方程式所表達的都是純凈物質發(fā)生化學變化時的相互關系，各化學式所規(guī)定的化學量，反映的是純凈物之間的數(shù)量關系但在現(xiàn)實生活中絕對純凈或理想純凈的物質是不存在的，或多或少都含有雜質，當進行計算時所含雜質改變了各物質間的質量關系．因此當參與反應的物質含雜質時，應先要把含雜質物質的質量換算成純凈物質的質量，再進行計算．純物質質量＝不純物質總量×純物質所占質量分數(shù)如：有1000g含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦，其中Fe2O3的質量＝1000g×80%＝80g，再如，有1000kg含雜質4%的生鐵，則純鐵質量應是：1000kg×（1－4%）＝960kg．例：某赤鐵礦含F(xiàn)e2O380%，用3000t這種礦石，可煉出含雜質4%的生鐵多少噸？分析：計算時應注意把反應物和生成物都換算成純物質的量，再代入化學方程式計算．解：設3000t這種礦石，可煉出生鐵質量為x，根據(jù)題設：純Fe2O3質量＝3000t×80%＝2400t純Fe質量＝x·（1－4%）＝x·96%代入化學方程式中：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO21601122400tx·96%x＝＝1750t答：可煉出含雜質4%的生鐵1750t．【學習方法指導】1.在研究鐵的冶煉過程時，應區(qū)別焦炭和一氧化碳的作用，雖然焦炭也有還原性，但在煉鐵時起還原劑作用的是CO，CO是由焦炭和二氧化碳反應得到的．［例1］某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是焦炭、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、空氣等，主要反應過程如下所示：（1）在上面方框中寫出有關反應的生成物的化學式．（2）寫出②、③兩步反應的化學方程式②_____________________________③______________________________答案：（1）CO2，CO；（2）CO2＋C2CO，3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2點撥：解本題的關鍵是弄清冶鐵過程中還原劑是什么？它是怎樣生成的？然后根據(jù)題目所給條件綜合分析，便可迎刃而解．2.在本課題涉及到的計算中，尤其要注意的是關于不純物的計算，一定要先將不純量轉化成純量后再根據(jù)方程式計算．［例3］若赤鐵礦石中Fe2O3的質量分數(shù)為80%，600t這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質質量分數(shù)為7%的生鐵多少噸？解：設可煉出含雜質質量分數(shù)為7%的生鐵的質量為xFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160112600t×80%x·（1－7%）x＝＝365t答案：可煉出含碳等雜質質量為7%的生鐵365t．點撥：這類題很容易出