金属资源的利用和保护铁的冶炼

1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护图图8-16 8-16 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金图图8-17 8-17 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外, ,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。金属的存在形式：金属的存在形式：单质单质( (少数，如金和银少数，如金和银) )化合物化合物( (大多数，如各种铁矿石大多数，如各种铁矿石) )一一. .金属资源概况金属资源概况赤铁矿（主分赤铁矿（主分Fe2O

2、3 ） 菱铁矿（主要成分是菱铁矿（主要成分是FeCO3 ） 硫铁矿硫铁矿(主要成分是主要成分是FeS2 )磁铁矿（主分磁铁矿（主分Fe3O4） 辉铜矿（主要成分是辉铜矿（主要成分是Cu2S） 黄铜矿（主要成分是黄铜矿（主要成分是CuFeS2） 铝土矿主分铝土矿主分Al2O3 1 1）整个实验中，哪几部分装置发生了化学反应？）整个实验中，哪几部分装置发生了化学反应？ （用化学方程式表示，写在图相应的位置）（用化学方程式表示，写在图相应的位置）2 2）每部分伴随的实验现象是什么？（写在图相应的位置）每部分伴随的实验现象是什么？（写在图相应的位置）3 3）每部分发生反应的作用是什么？（写在图相应的位

3、置）每部分发生反应的作用是什么？（写在图相应的位置）4 4）该实验的正确的操作顺序是什么？理由是什么？）该实验的正确的操作顺序是什么？理由是什么？1.1.实验室炼铁实验室炼铁二、铁的冶炼：二、铁的冶炼：现象现象:红色粉末变为黑色红色粉末变为黑色 2CO + O2 2CO2 点燃点燃 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高温高温 CO2 + Ca(OH)2 H2O + CaCO3现象现象:澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊现象现象:产生蓝色火焰产生蓝色火焰作用作用:还原剂还原剂作用作用:证明证明CO2生成生成;吸收吸收CO2 作用作用:尾气处理尾气处理如何证明有铁生成：如何证明有铁生

4、成： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 )操作步骤操作步骤: :先通先通CO后点燃酒精喷灯后点燃酒精喷灯排尽装置中的空气排尽装置中的空气,防止高温时防止高温时, 一氧化碳混有空气而发生爆炸一氧化碳混有空气而发生爆炸熄灭酒精灯熄灭酒精灯先熄灭酒精喷灯先熄灭酒精喷灯后停止通后停止通CO防止防止高温下的铁被高温下的铁被空气中的氧气氧化空气中的氧气氧化.尾气要用气囊收集或燃尾气要用气囊收集或燃着的酒精灯将着的酒精灯将CO 燃烧掉燃烧掉（防止防止CO污染空气污染空气）如何检验装置的空气排尽？如何检验装置的空气排尽？点燃尾气处的酒精灯点燃尾气处的酒精灯2、工业炼铁、工业炼铁工业炼铁的原理

5、工业炼铁的原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。工业炼铁的原料工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石：铁矿石、焦炭、石灰石、空气空气 工业炼铁的设备工业炼铁的设备：高炉。：高炉。焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原为具有还原性的还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。接触，使反应更彻底。铁矿

6、石：提供铁元素。铁矿石：提供铁元素。 石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温反应的化学方程式：反应的化学方程式：CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂 产物产物：生铁生铁为为混合物混合物。设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温C O2 C 2CO 高高温温C + O2 CO2 点燃点燃 在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含有所用的原料或产物一般都含有杂质杂质, ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应

7、考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。列比例计算时，一定要用纯量。列比例计算时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：含杂质的物质的化学方程式的计算： 化合物的质量 某元素的质量 求m元素元素m化合物化合物=X某元素的质量分数某元素的质量分数(x%)公式法：公式法：m混合物混合物m纯净物纯净物= 纯度纯度（某物质的质量分数（某物质的质量分数(x%)）公式：公式：m纯净物纯净物m混合物混合物=X 纯度纯度 （某物质的质量分数（某物质的质量分数(x%)）公式：公式：例题：用例题：用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁的赤铁矿石，理论上可炼含铁矿石，理论上可炼含铁96%的生

8、铁多少吨？的生铁多少吨？Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高温高温解：解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160 112800t X160800t=112XX560t折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t 96%583t(纯化杂纯化杂)答：答： 1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含的赤铁矿石，理论上可炼出含铁铁96%的生铁为的生铁为583t。或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含

9、铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高温高温160 112800t X96%160 :112800t :X96% X583t(杂化纯杂化纯)设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。解：生铁中含纯铁：解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2160 112 X 85% 2850t 高温高温160X 85%=1122850tX4790t答答：该该3000 t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量

10、分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。1.某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t，试计算：，试计算：该该3000 t生铁中含纯铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？的赤铁矿石多少吨？ （计算结果保留整数）（计算结果保留整数）练习：练习： 1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下在高温条件下CO作还原剂，夺取作还原剂，夺取铁矿石里的氧，铁矿石里的氧，将铁还原出来。将铁还原出来。 2.在实际生产时在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用在计算用料时和产量时料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水铁与空气中的氧气、水( (或水蒸气或水蒸气) )直接接直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。4. 保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用