第二节铁的冶炼

1、第二节第二节 铁的冶炼铁的冶炼 合金合金一、实验室一、实验室COCO还原氧化铁还原氧化铁1、原料： Fe2O3、CO2、原理：、原理：3、装置： 4、实验步骤、实验步骤v（1）、检查装置的气密性；）、检查装置的气密性；v（2）、）、CO验纯验纯v（3）、装入药品并固定；）、装入药品并固定；v（4）、向玻璃管内通入一氧化碳气体；）、向玻璃管内通入一氧化碳气体；v（5）、给氧化铁加热；）、给氧化铁加热；v（6）、停止加热；）、停止加热；v（7）、待试管冷却后停止通一氧化碳）、待试管冷却后停止通一氧化碳。(CO:早出晚归早出晚归 酒精灯酒精灯:迟到早退迟到早退)5、实验现象实验现象1、红棕色红棕色的

2、固体逐渐变成的固体逐渐变成 黑色黑色，且，且能被磁铁吸引；能被磁铁吸引；2、澄清的石灰水变浑浊。、澄清的石灰水变浑浊。3、第二个酒精灯处有蓝色火焰、第二个酒精灯处有蓝色火焰6、注意事项v1、实验开始时，为什么要先通一会儿、实验开始时，为什么要先通一会儿CO后后点燃酒精灯？点燃酒精灯？v2、反应后生成的物质是什么，如何检验？、反应后生成的物质是什么，如何检验？v3、实验结束时，为什么先、实验结束时，为什么先 撤酒精灯后停撤酒精灯后停止止通通COv4、尾气中的气体主要是什么？如何处理？、尾气中的气体主要是什么？如何处理？v5、如何检验空气已被排尽？、如何检验空气已被排尽？v6、两个酒精灯的点燃、熄

3、灭顺序如何、两个酒精灯的点燃、熄灭顺序如何实验开始时，为什么要先通实验开始时，为什么要先通一会儿一会儿CO后点燃酒精灯？后点燃酒精灯？v除尽试管内的空气，否则除尽试管内的空气，否则加热可能会引起加热可能会引起爆炸爆炸。反应后生成的物质是什么，如何检反应后生成的物质是什么，如何检验？验？v生成物是生成物是铁铁和和二氧化碳二氧化碳v证明方法：证明方法：能被磁铁吸引的且能被磁铁吸引的且能与稀盐酸反应产生气泡的是能与稀盐酸反应产生气泡的是铁铁，能使澄清石灰水变浑浊的能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳。是二氧化碳。CO变浑浊变浑浊磁铁磁铁澄清石灰水澄清石灰水讨论讨论实验结束时，实验结束时，v高温可能会使生

4、成的铁又被氧高温可能会使生成的铁又被氧化化如果把左端堵住，行不行？如果把左端堵住，行不行？用酒精灯点燃，使其转化为用酒精灯点燃，使其转化为CO2用气球收集或用排水法收集后再处理用气球收集或用排水法收集后再处理用导管送至加热的酒精灯处点燃，作为热量的来源用导管送至加热的酒精灯处点燃，作为热量的来源CO是有毒气体，不能直接排放到空气中，是有毒气体，不能直接排放到空气中，所以要进行尾气处理。所以要进行尾气处理。二、工业炼铁二、工业炼铁 焦炭铁矿石石灰石热空气生铁出口炉渣出口炼铁高炉模型v1、主要原料：主要原料：v2、设备：、设备：v3、原理：、原理：v4、COCO的来源：的来源：v5 5焦炭的作用：

5、焦炭的作用：v6 6石灰石作用：石灰石作用：v铁矿石、焦炭、石铁矿石、焦炭、石灰石、热空气灰石、热空气v高炉高炉v用用COCO将铁从它的化合将铁从它的化合物中还原出来物中还原出来vC + OC + O2 2 点燃点燃 COCO2 2vC + COC + CO2 2 高温高温 2CO2COv（1 1）提供热量）提供热量v（2 2）提供）提供COCOv造渣原料造渣原料生生产产流流程程动动画画主要反应主要反应C+O2=CO2C+CO2=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温高温高温点燃点燃析疑解难：析疑解难： 高炉的炉渣出口在铁水出口的高炉的炉渣出口在铁水出口的上方的原因上方的原因 ？炉

6、渣密度小于铁水炉渣密度小于铁水 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（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： 把金属矿物与焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起把金属矿物与焦炭或氢气、一氧化碳

7、等物质一起加热反应。冶炼加热反应。冶炼锰锰、锌锌、铁铁、镍镍、铅铅等都是这种方法。等都是这种方法。举例：举例：第一种方法第一种方法: :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高温高温高温高温高温高温 电解法电解法 冶炼冶炼钠钠、钾钾、镁镁、铝铝等是这种方法。等是这种方法。 举例：举例：2Al2Al2 2O O3 3 4Al + 3O4Al + 3O2 2通电通电第二种方法第二种方法: :湿法冶金（金属）湿法冶金（金属） 用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来。适于处理金属含量较低和组分比较复杂的置换出来。适于处理金属含量较低和

8、组分比较复杂的原料，如有色金属和稀有金属。原料，如有色金属和稀有金属。举例：举例：Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu第三种方法第三种方法: : （即物质跟氧结合的反应称为（即物质跟氧结合的反应称为氧化氧化。物质失去氧的过。物质失去氧的过程称为程称为还原还原。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反应，。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反应，这种物质叫这种物质叫还原剂还原剂。物质失去氧的反应叫还原反应，这。物质失去氧的反应叫还原反应，这种物质叫种物质叫氧化剂氧化剂。）。） 通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）

9、的过程称为氧化铁）的过程称为金属的氧化金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、。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氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为程，称为金属氧化物的还原金属氧化物的还原。如在反应如在反应3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，FeFe2 2O O3 3失去氧的失去氧的过程，称为过程，称为FeFe2 2O O3 3被还原。被还原。FeFe2 2O O3 3发生的反应就叫还原反应。发生的反应就叫还原反应。FeFe2 2O O3 3是氧化剂，是氧化剂，COCO跟氧结合被氧化，是还原剂。跟氧结合被氧化，是

10、还原剂。2生铁和钢组成和性能上的差异：钢含碳量2%4.3%0.03%2%其他元素硫、磷、硅、锰（少量）硅、锰（少量）、硫、磷（几乎没有）冶炼原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、氧气冶炼原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来在高温下，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含有过量的碳和其他杂质转变为气体或炉渣而除去化学方程式F e2O3+ 3 C O 高 温=2Fe+3CO2C+O2高温=CO2机械性能硬而脆，无韧性坚硬、韧性好，塑性好机械加工可铸造可锻、轧和铸造应用制造铁锅、暖气片、机床底垫制造机械、交通工具和武器差异本质原因含碳量不同生铁和钢的区别在于含弹量不同。生铁和钢的区别在于含弹量不同。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：高炉高炉原理：原理： 把生铁中的碳氧化把生铁中的碳氧化从而降低含碳量从而降低含碳量生铁和钢都是铁的生铁和钢都是铁的合金合金。那么什么叫那么什么叫合金合金？合金合金有有什么性能？什么性能？ 以生铁为原料，利用氧气或铁的氧化物将一部分以生铁为原料，利用氧气或铁的氧化物将一部分碳等杂质变为气体或炉渣而除去的过程。碳等杂质变