第2节金属矿物铁的冶炼

1、一、常见的金属矿物一、常见的金属矿物 金属元素在自然界有哪两种存在状态？金属元素在自然界有哪两种存在状态？ 金属元素在自然界中分布广泛，除极少数不金属元素在自然界中分布广泛，除极少数不活泼的金属（如：活泼的金属（如：铂、金、银铂、金、银等）以单质的等）以单质的形式存在，其余大多数以化合物的形式存在。形式存在，其余大多数以化合物的形式存在。 矿石可以冶炼金属。矿石可以冶炼金属。自然界的金自然界的金常见的金属矿物常见的金属矿物赤铁矿（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（FeSFeS2 2）褐铁矿（褐铁矿（Fe2O3xH2O）磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）选择铁矿石炼铁

2、选择铁矿石炼铁需要注意哪些？需要注意哪些？钢铁的用途钢铁的用途 建筑建筑 桥梁桥梁 器械器械 车辆、飞机、舰艇车辆、飞机、舰艇 生活用具生活用具 其它其它钢铁是非常重要的金属材料。钢铁的生产和使用是人类文明钢铁是非常重要的金属材料。钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。和社会进步的一个重要标志。早在早在春秋战国春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。时期，我国就开始生产和使用铁器。金属的冶炼金属的冶炼变成变成使金属矿物变成金属的过程。使金属矿物变成金属的过程。 Fe2O3 Fe二、铁的冶炼：二、铁的冶炼：铁的化合物铁的化合物转变成转变成铁单质铁单质+ CO2+3CO2高温高温原理

3、：原理：装置：装置：3红棕色红棕色粉末粉末Fe2O3+ CO不能被磁铁吸引不能被磁铁吸引黑色黑色固体固体能被磁铁吸引能被磁铁吸引Fe + CO2能使澄清石能使澄清石灰水变浑浊灰水变浑浊 实验现象：实验现象： 红棕色粉末逐渐变为黑色固体，且能被磁红棕色粉末逐渐变为黑色固体，且能被磁铁吸引；铁吸引； 产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。 332高温高温CO澄清石灰水澄清石灰水气囊气囊Fe2O3FeFe收集收集 （1）向玻璃管内通入）向玻璃管内通入一氧化碳一氧化碳气体；气体； （2）点燃）点燃酒精灯，酒精灯，给氧化铁加热；给氧化铁加热；（3）熄灭）熄灭酒精灯，酒精灯，停止

4、加热；停止加热；（4）待玻璃管冷却后，停止通）待玻璃管冷却后，停止通一氧化碳一氧化碳。 实验步骤：实验步骤：(CO: 早出晚归早出晚归酒精灯酒精灯:迟到早退迟到早退)COCO灯灯灯灯1.澄清石灰水的作用是什么？澄清石灰水的作用是什么？2.为什么要进行尾气处理？尾气如何处理？为什么要进行尾气处理？尾气如何处理？3.实验时为什么要先通一段时间实验时为什么要先通一段时间CO，再加热，再加热Fe2O3？4.实验结束后实验结束后,为什么要先停止加热，还要继续通为什么要先停止加热，还要继续通CO直至直至玻璃管内物质冷却？玻璃管内物质冷却？ 5.如何验证实验中产生了铁？如何验证实验中产生了铁？点燃或收集点燃

5、或收集检验生成的二氧化碳检验生成的二氧化碳因为因为CO有毒，会污染环境有毒，会污染环境排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。防止热的铁再次被氧化；防止热的铁再次被氧化；防止石灰水倒吸防止石灰水倒吸用磁铁吸引或加入稀酸用磁铁吸引或加入稀酸工工 业业 炼炼 铁铁1.主要设备：主要设备：高炉高炉（1） 工业炼铁的主要设备是什么？发工业炼铁的主要设备是什么？发生反应主要有哪些？生反应主要有哪些？（2） 工业炼铁的主要原料是哪些？都工业炼铁的主要原料是哪些？都有什么样的作用？有什么样的作用？（3） 炼出的铁是纯净物吗？炼出的铁是纯净物吗？高炉中的主要反应：高炉中的主

6、要反应： 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2C+CO2=2CO （吸热）（吸热）C+O2=CO2 （放热）（放热）高温高温高温高温点燃点燃（吸热）（吸热）2.2.原料及其作用：原料及其作用：（1 1）铁矿石：）铁矿石：（2 2）焦）焦 炭炭: :（3 3）石灰石：）石灰石：（4 4）空）空 气气: :提供铁元素提供铁元素a.a.提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温b.b.产生产生COCO形成炉渣形成炉渣 提供氧气提供氧气特别提醒：特别提醒：工业上炼得的是不纯的铁工业上炼得的是不纯的铁 （生铁）生铁）混合物混合物拓展视野：拓展视野：金属的冶炼方法金属的冶炼方法 通电通电C+2ZnO=2Zn+C

7、O2高温高温1.许多金属的冶炼，是把它们的矿物跟许多金属的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、焦炭或氢气、一氧化碳一氧化碳等物质一起加热反应（如锰、锌、铁、镍、等物质一起加热反应（如锰、锌、铁、镍、铅等）铅等） 。 2.有些金属比较活泼，很难从其矿物中提取出来，需有些金属比较活泼，很难从其矿物中提取出来，需用电解的方法（如铝等）用电解的方法（如铝等） 。3.湿法冶金：湿法冶金：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu1.（1）用赤铁矿石炼铁的实验步骤主要有：）用赤铁矿石炼铁的实验步骤主要有：加热加热 通通CO 熄灭酒精灯熄灭酒精灯 停止通停止通CO正确顺序为：正确顺序为：（2）尾气要处理的

8、原因：）尾气要处理的原因：（3）如果将）如果将CO改为改为H2还要进行尾气处理吗？还要进行尾气处理吗？2.炼铁的原料是（炼铁的原料是（ ） A.铁矿石、一氧化碳、空气铁矿石、一氧化碳、空气 B.铁矿石、烟煤、生石灰铁矿石、烟煤、生石灰 C.铁矿石、焦炭、空气铁矿石、焦炭、空气 D.铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气3.高炉炼铁时焦炭的作用是（高炉炼铁时焦炭的作用是（ ） A作燃料提供热能作燃料提供热能 B作还原剂作还原剂 C生成生成CO作还原剂作还原剂 D作催化剂作催化剂ACD4. 4. 炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要而且要

9、“有害元素有害元素”少，你认为下列铁矿石少，你认为下列铁矿石不适宜炼铁的是（不适宜炼铁的是（ ） A.A.磁铁矿（主要成分磁铁矿（主要成分FeFe3 3O O4 4，含铁，含铁72.4% 72.4% ） B.B.赤铁矿（主要成分赤铁矿（主要成分FeFe2 2O O3 3 ，含铁，含铁70% 70% ） C. C.菱铁矿（主要成分菱铁矿（主要成分FeCOFeCO3 3 ，含铁，含铁48.3% 48.3% ） D.D.黄铁矿（主要成分黄铁矿（主要成分FeSFeS2 2 ，含铁，含铁46.7%46.7% ）D5.从化学发展简史中看到金属的使用，最先是从化学发展简史中看到金属的使用，最先是青铜器，再后来是铁器时代，而铝的使用是青铜器，再后来是铁器时代，而铝的使用是近百年的事。下列说法与这个先后顺序有关近百年的事。下列说法与这个先后顺序有关的是（填序号）的是（填序号） （1）金属的延展性；（）金属的延展性；（2）金属的导电性；）金属的导电性；（3）金属的活泼性；（）金属的活泼性；（4）金属在地壳中含）金属在地壳中含量的多少；（量的多少；（5）金属冶炼的难易程度）金属冶炼的难易程度。3、56某钢铁厂用高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、某钢铁厂用高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如下图：焦炭、空气等，主要反应过程如下图：（1）在上图方框中填出有关反应生成物