沪教版初中化学九上 5.2 金属矿物铁的冶炼课件(1)

1、学习目标1认识常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要化学成分；2掌握生铁的冶炼原理及相关实验的现象、操作过程、设计注意点；3了解其他金属的冶炼方法。 金属元素在自然界中分金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有金属（如铂、金、银等）有单质单质存在外存在外图图5 52 2 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 铝铝 7.73% 铁铁 4.75% 钙钙 3.45% 钠钠2.74% 钾钾2.47% 镁镁2.00% 含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿石矿石铁矿石等都是常见的矿石铁矿石等都是常见的矿石 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的的形式存

2、在。金属化合物在形式存在。金属化合物在自然界中以自然界中以矿物矿物的形式存的形式存在。在。写出下列矿物的主要成分（用化学式表示）写出下列矿物的主要成分（用化学式表示）铁的矿物主要有赤铁矿铁的矿物主要有赤铁矿 ，磁铁矿，磁铁矿 ，黄铁，黄铁矿矿 。铜的矿物主要有孔雀石铜的矿物主要有孔雀石 ，赤铜矿赤铜矿 。自主学习：阅读课本自主学习：阅读课本P116 了解金属矿物有了解金属矿物有哪些？哪些？Fe2O3Fe3O4FeS2Cu2（OH）2CO3Cu2O(iron)(iron)在自然界中分布很广，在地壳在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅中含量居所有金属元素的第二位，仅次于铝，约

3、占地壳总质量的次于铝，约占地壳总质量的4.75%4.75%。我。我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿等地都有大型铁矿变成变成铁的冶炼铁的冶炼铁矿石是怎样炼成铁的铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。研究铁冶炼的化学原理。P119P119图图5 54 4 一氧化碳与氧化铁的反应一氧化碳与氧化铁的反应1、实验的原理、实验的原理2、实验的步骤、实验的步骤3、实验的现象、实验的现象4、实验注意那些问题？（先加热还是先、实验注意那些问题？（先加热还是先通一氧化碳？实验完毕是先停止加热吗？）通一氧化碳？实验完毕是先停

4、止加热吗？）5、实验需要改进吗？、实验需要改进吗？（一氧化碳有毒，实验的尾气怎么处理？）（一氧化碳有毒，实验的尾气怎么处理？）实验操作：实验操作：1.1.按上图组装仪器，并检查其密性按上图组装仪器，并检查其密性2.2.把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使 氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上3.3.把硬质玻管接入装置系统中，把硬质玻管接入装置系统中，先通先通入一氧化碳气体排空气；入一氧化碳气体排空气； 待排尽后，待排尽后，点燃点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化 4.

5、4.当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热先停止加热，再通再通一会儿一会儿 一氧化碳，直至玻璃管冷却一氧化碳，直至玻璃管冷却一氧化碳还原氧化铁实验一氧化碳还原氧化铁实验实验原理：实验原理：实验现象：实验现象：红棕色红棕色的氧化铁粉末逐渐变成黑色，同时澄清的的氧化铁粉末逐渐变成黑色，同时澄清的 石灰水逐渐变浑浊石灰水逐渐变浑浊注意问题：注意问题： 1 1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进 行的，行的，先通一氧化碳先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，可以把管内的空气排出， 防止一氧化碳与空气混合受热爆炸防止一氧化碳与空气

6、混合受热爆炸 2 2、实验完毕先停止加热，、实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳还要继续通入一氧化碳 直到玻璃管冷却为止。直到玻璃管冷却为止。（防止灼热的铁与氧气（防止灼热的铁与氧气 反应）反应）实验改进：实验改进： 可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用或把尾气烧或把尾气烧掉，防止污掉，防止污染空气染空气石灰石石灰石工业炼铁的主要设备是高炉工业炼铁的主要设备是高炉原料原料反应的原理：反应的原理： Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温 石灰石石灰

7、石利用氧化利用氧化- -还原反应，在高温下，用还原还原反应，在高温下，用还原剂从铁矿石里把铁还原出来剂从铁矿石里把铁还原出来高炉高炉铁矿石、焦炭、空气铁矿石、焦炭、空气3、反应原理、反应原理1、设备、设备2、原料、原料4、生产过程、生产过程5、废渣气、废渣气炉渣炉渣 、高炉煤气（、高炉煤气（CO、CO2、N2等）等）C+O2= CO2 CO2+C= 2COFe2O3+3CO= 2Fe+3CO2CaCO3=CaO+CO2 CaO+SiO2=CaSiO3高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温焦炭的作用：焦炭的作用：石灰石是作用：石灰石是作用：（1 1）提供热量；（）提供热量；（2 2）制取）制取

8、COCO使除生铁中杂质变成炉渣而除去使除生铁中杂质变成炉渣而除去 由于由于不同的金属的化学活动性不同的金属的化学活动性不同，因此，不同，因此，常采用不同的冶炼方法。常采用不同的冶炼方法。热还原法、电解法、热还原法、电解法、热分解法等。热分解法等。利用利用还原剂还原剂在在高温高温下将下将金属金属从氧化物中从氧化物中还原出来还原出来。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 高温高温 高温高温 高温高温通常把金属（如铁）跟通常把金属（如铁）跟氧气结合生成金属氧化氧气结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程物（如氧化铁）的过程称为称为金属的氧化金属的氧化金属氧化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失金属氧化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程称为去氧转化为金属的过程称为金属氧化物的还原金属氧化物的还原2 2HgHgO = 2O = 2HgHg + O + O2 2 2 2AgAg2 2O = 4O = 4AgAg + O + O2 2常用于不活泼金属（常用于不活泼金属（HgHg、AgAg等等）的冶炼。）的冶炼。在金属活动性顺序中，在金属活

10、动性顺序中，K K、 Ca Ca 、 NaNa、AlAl等等活泼金属活泼金属的的还原性很强还原性很强，都很，都很容易失去电子容易失去电子，因此不能用一般，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用通通电分解其熔融盐或氧化物电分解其熔融盐或氧化物的方法来的方法来冶炼冶炼。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl + 3O + 3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa + Cl + Cl2 2通电通电通电通电利用利用活泼金属活泼金属将将不活泼的金属不活泼的金属从它的从它的化化合物合物中中置换置换出来出来CuSOCuSO4

11、4 + Fe = FeSO + Fe = FeSO4 4 + Cu + CuTiClTiCl4 4 + 2Mg= 2MgCl + 2Mg= 2MgCl2 2 + Ti + Ti炼铁和炼钢的比较炼铁炼钢原料 原理主要设备产品铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁或废钢、氧气生铁或废钢、氧气在高温的条件下，用在高温的条件下，用COCO从矿从矿石中把铁石中把铁还原还原出来出来。Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温高温高炉生铁在高温条件下，用氧气在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中或铁的氧化物把生铁中过量的炭和其它杂质除过量的炭和其它杂质除去去电炉、转炉、平炉钢生铁和钢的区别在于含碳量不同。生铁和钢的区别在于含碳量不同。那么炼钢就是降低生铁中的含碳量那么炼钢就是降低生铁中的含碳量炼钢炼钢原料原料：生铁、氧气、或铁：生铁、氧气、或铁 的氧化物的氧化物设备：设备：转炉、电炉、平炉转炉、电炉、平炉原理：原理： 把生铁中的碳氧把生铁中的碳氧化从而降低含碳量化从而降低含碳量生铁和钢都是铁的生铁和钢