化学第5章第2节_金属矿物__铁冶炼课件

1、 5-2 铁的冶炼铁的冶炼v金属元素在自然界中的分布金属元素在自然界中的分布地壳中金属的百分含量一、常见金属矿物一、常见金属矿物1 1、分布和存在、分布和存在金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？大部分以化合物存在，极少数金属以单质（游离态）存在大部分以化合物存在，极少数金属以单质（游离态）存在自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的银银自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的金金v金属元素在自然界中金属元素在自然界中,大多以化合物存在。金大多以化合物存在。金属化合物在自然界中以属化合物在自然界中以矿物矿物的形式存在。含的形式存在。含有

2、矿物的岩石称为有矿物的岩石称为矿石矿石。磁铁矿的主要成分为磁铁矿的主要成分为Fe3O4 黄铁矿的主要成分是黄铁矿的主要成分是FeS2 常见的矿石常见的矿石赤铁矿赤铁矿(主要成分为主要成分为Fe2O3) 褐铁矿（褐铁矿（Fe2O3nH2O)孔雀石孔雀石赤铜矿赤铜矿黄铜矿黄铜矿铝土矿铝土矿变成变成怎样从金属矿物中提取这些怎样从金属矿物中提取这些金属呢？金属呢？ 选择赤铁矿，因为赤铁矿在自然界中含量大，选择赤铁矿，因为赤铁矿在自然界中含量大，含硫量少对环境污染少含硫量少对环境污染少, 成本比较低。所以要选择赤铁矿成本比较低。所以要选择赤铁矿 现在以铁的冶炼为例：有赤铁矿（现在以铁的冶炼为例：有赤铁矿

3、（Fe2O3)、磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4)、黄铁矿（、黄铁矿（FeS2).你会选择以你会选择以哪种矿石为原料冶炼铁，为什么？哪种矿石为原料冶炼铁，为什么？（从成本，环保，含量来考虑）从成本，环保，含量来考虑） Fe赤铁矿赤铁矿(主要成分为主要成分为Fe2O3) 可加入某类物质，让其与可加入某类物质，让其与Fe2O3中的中的O元素结元素结合，主动夺取合，主动夺取Fe2O3中的中的“O”元素，使元素，使Fe2O3转变成金属转变成金属Fe。用一氧化碳与氧化铁反应，夺取氧化铁用一氧化碳与氧化铁反应，夺取氧化铁中的氧中的氧基本反应原理：基本反应原理：FeFe2 2O O3 3 + +CO CO =Fe

4、+Fe+COCO2 2高温高温Fe2O3Fe3 32 23 3 课本课本124124页的实验，实验过程中注意安全页的实验，实验过程中注意安全 （一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。反应装置检验装置尾气装置实验装置实验装置实验步骤实验步骤: : 5. 5.待冷却后取出产物，用待冷却后取出产物，用磁铁磁铁吸引，看能否被吸起吸引，看能否被吸起1.反应前先检反应前先检查查装置的装置的气密性气密性2.装装入药品，连接好装置入药品，连接好装置3. CO气体先气体先验纯验纯，若已纯，若已纯，通通CO气体气体一会儿一会儿,再用酒再用酒精灯对着氧化铁精灯对着氧化铁加

5、热加热。4.反应结束，先反应结束，先撤撤氧化铁处酒精灯，氧化铁处酒精灯，冷却后停止冷却后停止 通通CO气体气体红棕色红棕色固体粉末固体粉末演演 示示 实实 验验 A A处处：固体由：固体由红棕色红棕色变成变成黑色（黑色粉末能被磁铁吸起）黑色（黑色粉末能被磁铁吸起）；ABC实验现象：实验现象：高温高温CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O3CO+Fe2O3=Fe+3CO2B处：澄清石灰水变浑浊。处：澄清石灰水变浑浊。ABC实验注意事项：实验注意事项：给氧化铁加热给氧化铁加热通入通入CO停止通入停止通入CO停止加热停止加热通入通入CO给氧化铁加热给氧化铁加热停止加热停止加热停止通入停止通入C

6、O2、实验结束时，先熄灭酒精灯，直到试管冷、实验结束时，先熄灭酒精灯，直到试管冷却再停止通一氧化碳的原因是却再停止通一氧化碳的原因是（1）、防止铁在高温下重新被氧化）、防止铁在高温下重新被氧化（2）、防止石灰水倒吸，使试管炸裂）、防止石灰水倒吸，使试管炸裂 排出装置内的空气，以免加热时排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，与空气混合，发生爆炸发生爆炸。1、实验先通一段时间、实验先通一段时间CO，再点燃酒精灯加热，再点燃酒精灯加热Fe2O3的目的：的目的：尾气的处理：尾气的处理： 方法一：方法一： ；方法二：方法二： ，目的目的;点燃点燃用气球收集用气球收集防止污染空气防止污染空气再利用再

7、利用实验注意事项实验注意事项 铁冶炼的化学原理铁冶炼的化学原理一氧化碳与氧化铁反应一氧化碳与氧化铁反应基本反应原理：基本反应原理：FeFe2 2O O3 3 + +CO CO Fe+Fe+COCO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1现象：现象：硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；试管中澄清石灰水变浑浊；试管中澄清石灰水变浑浊；实验前检验实验前检验CO的纯度的纯度检验装置的气密性检验装置的气密性CO气体通入顺序气体通入顺序酒精喷灯的操作顺序酒精喷灯的操作顺序尾气的处理尾气的处理早出晚归早出晚归实验注意事项实验注意事项迟到早退迟到早退

8、防止爆炸防止爆炸防止防止CO泄露泄露回收或点燃防回收或点燃防止污染空气止污染空气 1、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：（1）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可能产生的后果是）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可能产生的后果是 。 （2）、写出）、写出A中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式 。 （3）、）、B装置中产生的现象可判断反应装置中产生的现象可判断反应是否开始发生，是否开始发生，B试剂是试剂是 。（4）、）、C装置的作用是装置的作用是 。 （5）、）、C装置收集气体的方法叫装置收集气体的方法叫 。 Fe2O3CO

9、ABC发生爆炸发生爆炸高温高温3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2澄清石灰水澄清石灰水收集未反应的收集未反应的CO，防止污染空气防止污染空气排水法排水法 工业炼铁的主要设备、原料、原工业炼铁的主要设备、原料、原理各是什么？各原料的作用又是如理各是什么？各原料的作用又是如何的呢？何的呢？1、炼铁的原料：、炼铁的原料：v（1）铁矿石：）铁矿石：v（2）焦）焦 炭炭:v（3）石灰石：）石灰石：v（4）空空 气气:提供铁提供铁 元素元素a a、提供热源、维持炉温、提供热源、维持炉温b b、制一氧化碳、制一氧化碳造渣除杂造渣除杂 提供氧气提供氧气2、炼铁的主要设备是：主要反应主要反应C+O2=CO2C+

10、CO2=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温高温高温点燃点燃高炉高炉炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图1、工业炼铁的原理：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO22、工业炼铁的原料：工业炼铁的原料： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气3、工业炼铁的设备：、工业炼铁的设备：高炉高炉高温 炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是：少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是： （ ） A.A.磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4% B. B.赤铁矿

11、（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）70%70% C. C.菱铁矿（菱铁矿（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3% D. D.黄铁矿（黄铁矿（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考题：思考题：有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算交流与讨论交流与讨论某钢铁公司用某钢铁公司用490万吨含氧化铁万吨含氧化铁60%的赤铁矿炼铁，所得的赤铁矿炼铁，所得到的生铁中最多含铁量多少万吨？到的生铁中最多含铁量多少万吨？解：设得到的生铁量最多含铁量为XFe2O3+3CO 2Fe+3CO2160294112X万吨16049060%=112XX=205.8万吨答：答： 略略氧化铁的质量=49060

12、%=294万吨练一练1、工业上以赤铁矿为原料冶炼铁。现要冶炼896kg的铁，需要含Fe2O364%的赤铁矿多少千克？160X64%=112896kg X=2000kg解：设需要含Fe2O364%的赤铁矿质量为X160Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2112X64%896kg答：略。2：用：用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理 论上可以炼出含铁论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？（Fe2O3中含铁量为中含铁量为70%）注意：注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁100

13、0t80% 70%=560t氧化铁中铁的质量：氧化铁中铁的质量：56096%=583.3t生铁的质量：生铁的质量： 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，常采用不同的不同，因此，常采用不同的冶炼方法。冶炼方法。热还原法、电解法、热分解法等。热还原法、电解法、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化合物中从化合物中还原出还原出来来。FeFe2 2O O3 3 + 3 + 3COCO = 2Fe + 3CO = 2Fe + 3CO2 22CuO + C = 2Cu + CO2CuO + C = 2Cu + CO2 2 高温高温 高温高温 高温高温通

14、常把金属（如铁）跟氧通常把金属（如铁）跟氧气结合生成金属氧化物气结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为（如氧化铁）的过程称为金属的氧化金属的氧化 金属氧化物跟焦碳、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧金属氧化物跟焦碳、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程称为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高炉炼铁高炉炼铁金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法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。AuAu、PtPt

15、可通过金沙淘洗获得。可通过金沙淘洗获得。 在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K K、NaNa、CaCa、AlAl等等活泼金属活泼金属的的还原还原性很强性很强，都很，都很容易容易失去失去电子电子，因此不能用一般的方法和还原剂，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，只能用使其从化合物中还原出来，只能用通电分解其熔融盐或氧化物通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通电通电通电通电金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法 4 4、如图是用一氧化碳、如图是用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，还原氧化铜的实验装置，回答下列问题：回答下列问题：（1 1）有下列实验步骤：）有下列实验步骤： 加热；通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填加热；通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先空，实验开始时，应先_，然后，然后_。（2 2）实验进行一段时间后，）实验进行一段时间后，A A装置中出现的现象为装置中出现的现象为_ _ _，说明有，说明有_ _ _生成，生成，B B装置中出现的现装置中出现的现象为象为_，说明有，说明有_生成。