第二節(jié)----金屬礦物---鐵的冶煉..

1、第二節(jié)第二節(jié) 金屬礦物金屬礦物 鐵的冶煉鐵的冶煉金屬的存在形式 單質(zhì)：少數(shù)化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬，如鉑、金、銀等。 化合物：化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，如鐵、鋅、鈉、鈣等 金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。 含有礦物的巖石稱為礦石。自然界以自然界以單質(zhì)單質(zhì)形式形式存在的存在的金金自然界以自然界以單質(zhì)單質(zhì)形式形式存在的存在的銀銀常見幾種金屬礦物的成分常見幾種金屬礦物的成分磁鐵礦磁鐵礦褐鐵礦褐鐵礦赤鐵礦赤鐵礦Fe3O4Fe2O3XH2OFe2O3黃鐵礦黃鐵礦 FeS2赤銅礦赤銅礦 Cu2O 孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3銅的礦物主要有黃銅礦、孔雀石、斑銅礦和赤銅礦等。黃銅礦：黃銅礦：CuFeS2

2、輝銅礦：輝銅礦：Cu2S孔雀石：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 )Cu5FeS4Cu2OCuFeS2Cu2(OH)2CO3 )鋁的礦物主要有鋁土礦和明礬石等。鋁土礦鋁土礦: Al2O3Al2O3KAl(SO4)2磁鐵礦磁鐵礦（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤鐵礦赤鐵礦（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黃鐵礦（黃鐵礦（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱鐵礦（菱鐵礦（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想： 假如你是煉鐵廠的廠長，你認(rèn)為哪假如你是煉鐵廠的廠長，你認(rèn)為哪種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料？ 70%70%72.4

3、%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7% 由于由于鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑, ,它在自然它在自然界中以界中以化合物化合物的形式存在的形式存在, , 在地殼中含量在地殼中含量位居金屬元素的位居金屬元素的第二位第二位，僅次于鋁，約占，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。 我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花。冶、四川攀枝花。 使金屬礦物變成金屬的過程，使金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。叫做金屬的冶煉。小資料3、鐵冶煉的化學(xué)原理：CO還原Fe2O3實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w

4、；）向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w；(通入通入co)（2）（點(diǎn)燃）（點(diǎn)燃酒精燈酒精燈） 再再給氧化鐵加熱；給氧化鐵加熱； （3）停止加熱）停止加熱；（熄滅（熄滅酒精噴燈酒精噴燈）（4）待試管內(nèi)的物質(zhì)冷卻后停止通一氧化碳）待試管內(nèi)的物質(zhì)冷卻后停止通一氧化碳。(停止通停止通co)CO:酒精燈酒精燈:遲到早退遲到早退早出晚歸早出晚歸紅棕色CO澄清石灰水氣囊Fe2O3討論討論CO變渾濁變渾濁磁鐵磁鐵澄清石灰水澄清石灰水討論討論 1.紅棕色的固體逐漸變成 黑色，且能被磁鐵吸引； 2.產(chǎn)生能使澄清的石灰水變渾濁的氣體。 3、酒精燈處產(chǎn)生藍(lán)色火焰 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：CO

5、+ Fe2O3 Fe+ CO2高溫高溫32 3CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O1、澄清石灰水的作用是什么？、澄清石灰水的作用是什么？2、為什么要進(jìn)行尾氣處理？尾氣如何處理？、為什么要進(jìn)行尾氣處理？尾氣如何處理？3、實(shí)驗(yàn)中為什么要先通一段時(shí)間、實(shí)驗(yàn)中為什么要先通一段時(shí)間CO，再加熱，再加熱Fe2O3？4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,為什么要先停止加熱繼續(xù)通為什么要先停止加熱繼續(xù)通CO直至試管內(nèi)直至試管內(nèi)物質(zhì)冷卻？物質(zhì)冷卻？5、如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵？、如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵？點(diǎn)燃或收集點(diǎn)燃或收集檢驗(yàn)生成的二氧化碳檢驗(yàn)生成的二氧化碳因?yàn)橐驗(yàn)镃OCO有毒會(huì)污染環(huán)境有毒會(huì)污染環(huán)境排出裝置中的空

6、氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸防止防止FeFe又被氧化成又被氧化成Fe2O3 防止石灰水倒吸防止石灰水倒吸用磁鐵吸引或加入稀酸用磁鐵吸引或加入稀酸Page 15n 1、還原法n 把金屬礦物與焦炭、氫氣、一氧化碳等還原性物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高溫高溫2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2 高溫高溫 Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O 高溫高溫 物質(zhì)物質(zhì)失去氧失去氧的反應(yīng)稱為的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)還原反應(yīng)，物質(zhì)，物質(zhì)得到氧得到氧的反應(yīng)稱為的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)。Page 16n CuO

7、 + H2 Cu + H2On CuO + CO Cu + CO2n 2CuO + C 2Cu + CO2 高溫高溫 還原氧化銅制銅還原氧化銅制銅Page 17n 2、電解法n 某些活潑的金屬很難從其礦石中還原出來，需用電解的方法。n （1）電解熔融氧化鋁制金屬鋁：n 2Al2O3 4Al + 3O2n （2）電解熔融的氯化鈉：n 2NaCl 2NaCl + Cl2金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法通電通電Page 18n 3、熱分解法n 有些金屬的氧化物受熱易分解，可用加熱的方法。n 氧化汞制水銀：n 2HgO 2Hg + O2金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法Page 19n 4、濕法冶金n 鐵能從硫

8、酸銅溶液中置換出銅，這種方法是現(xiàn)代濕法冶金的原理:n Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法1.工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備是：高爐3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2（吸熱）（吸熱）C+CO2=2CO （吸熱）（吸熱）C+O2=CO2 （放熱）（放熱）高溫高溫高溫高溫點(diǎn)燃點(diǎn)燃工業(yè)上煉得的不是純鐵（是工業(yè)上煉得的不是純鐵（是生鐵生鐵混混合物）合物）主要反應(yīng)：主要反應(yīng)：原料：原料：鐵礦石、焦炭、鐵礦石、焦炭、 石灰石、空石灰石、空 氣氣2.2.工業(yè)煉鐵原料的作用：工業(yè)煉鐵原料的作用：（1 1）鐵礦石：）鐵礦石：（2 2）焦）焦 炭炭: :（3 3）石灰石：）石灰石：（4 4

9、）空）空 氣氣: :提供鐵元素提供鐵元素a.a.提供熱源、維持爐溫提供熱源、維持爐溫b.b.提供提供COCO形成爐渣形成爐渣 提供氧氣提供氧氣涉及到雜質(zhì)問題的計(jì)算：涉及到雜質(zhì)問題的計(jì)算：化學(xué)方程式所表達(dá)的都是純凈物質(zhì)化學(xué)方程式所表達(dá)的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系在實(shí)際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系在實(shí)際生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中必然會(huì)涉及到雜質(zhì)的計(jì)般都是含有雜質(zhì)的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中必然會(huì)涉及到雜質(zhì)的計(jì)算問題。當(dāng)參與反應(yīng)的物

10、質(zhì)含雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)算問題。當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算 純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)總量純物質(zhì)所占質(zhì)量純物質(zhì)所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù) 例例3 3、計(jì)算多少噸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為、計(jì)算多少噸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%96%的生鐵中含鐵的生鐵中含鐵560t560t？例例2 2、1000t1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？解：解：1000t1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：1000t1000t(1-20%)

11、=800t(1-20%)=800t解：生鐵的質(zhì)量為：解：生鐵的質(zhì)量為：560t560t96%=583t96%=583t例例4 4、某鋼鐵廠每天需要消耗、某鋼鐵廠每天需要消耗1000t1000t含氧化鐵含氧化鐵80%80%的的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵96%96%的生的生鐵多少噸？鐵多少噸？解解1:1:設(shè)每天可煉出的設(shè)每天可煉出的生鐵生鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%80% X X96%96% 1

12、60 112 160 112 800t 800t X X96%96% X = X = 560t560t答：略答：略高溫高溫解解2:2:設(shè)每天以煉出的設(shè)每天以煉出的鐵鐵質(zhì)量為質(zhì)量為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 700t答：略答：略高溫高溫80% 800t537.6t537.6t生鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量= =537.6t537.6t96%96%= =560t560t練

13、習(xí)：要煉出含2%雜質(zhì)的生鐵1600噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？解：設(shè)需要含為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x生鐵1600噸含純?yōu)?600噸（12%）= 1568噸Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2160 112x80% 1568噸 x = 2800噸答：需這種赤鐵礦石2800噸。 高溫高溫Page 25在實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用酒精在實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用酒精燈給氧化鐵加熱一段時(shí)間后，我們將看到固體由燈給氧化鐵加熱一段時(shí)間后，我們將看到固體由_色變成色變成_色，這時(shí)氧化鐵變成色，這時(shí)氧化鐵變成_，實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)中石灰水會(huì)變石灰水會(huì)變_，用酒精燈

14、點(diǎn)燃尾氣的作用，用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是是_。紅紅黑黑鐵鐵白色渾濁白色渾濁防止一氧化碳污染空氣防止一氧化碳污染空氣請(qǐng)寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：請(qǐng)寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：_Page 26在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般含有雜質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中，所用的原料或產(chǎn)物一般含有雜質(zhì)，在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題例題：用例題：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦，理論上可以的赤鐵礦，理論上可以 煉出含鐵煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？練習(xí)：某鋼鐵廠每天消耗練習(xí)：某鋼鐵廠每天消耗2000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤的赤 鐵礦，理論上可以煉出含鐵鐵礦，理論上

15、可以煉出含鐵98%的生鐵多的生鐵多 少噸？少噸？1.（1 1）用）用COCO與赤鐵礦石煉鐵的實(shí)驗(yàn)步驟：與赤鐵礦石煉鐵的實(shí)驗(yàn)步驟： 加熱加熱 通通CO CO 熄滅酒精燈熄滅酒精燈 停止通停止通COCO（2 2）尾氣要處理的原因：）尾氣要處理的原因：（3 3）如果將）如果將COCO改為改為H H2 2還要進(jìn)行尾氣處理嗎？還要進(jìn)行尾氣處理嗎？ CO有劇毒會(huì)污染空氣有劇毒會(huì)污染空氣不需要，因?yàn)椴恍枰?，因?yàn)镠2無毒無毒2.2.煉鐵的原料是（煉鐵的原料是（ ） A A、鐵礦石、一氧化碳、空氣、鐵礦石、一氧化碳、空氣 B B、鐵礦石、煙煤、生石灰、鐵礦石、煙煤、生石灰 C C、鐵礦石、焦炭、空氣、鐵礦石、焦

16、炭、空氣 D D、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣D3.3.下列變化過程不屬于金屬冶煉的是（）下列變化過程不屬于金屬冶煉的是（） A A電解氧化鋁電解氧化鋁 B B鐵在氧氣中燃燒鐵在氧氣中燃燒 C C金屬氧化物與焦炭在高溫下反應(yīng)金屬氧化物與焦炭在高溫下反應(yīng) D D高溫下高溫下COCO還原還原CuOCuOB 工業(yè)上以赤鐵礦（Fe2O3）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠冶煉896Kg鐵，需要含F(xiàn)e2O3 64%的赤鐵礦多少千克？隨堂練習(xí)4：1.地殼中元素含量由高到低的順序是_（前5位），其中位于金屬元素第二位且應(yīng)用最廣的是_。2.鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在自然界中主要以_形式存在，常見的

17、鐵礦石有： _ （主要成分為 ）、 （主要成分為 ）、菱鐵礦、黃鐵礦等。 O.Si.Al.Fe.CaFe化合物赤鐵礦磁鐵礦Fe2O3Fe3O4焦炭焦炭 A B鐵鐵 高溫高溫過量空氣過量空氣 高溫高溫 焦炭焦炭 高溫高溫赤鐵礦石赤鐵礦石某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如下）、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如下圖示：圖示： 煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：。 在上述框圖中在上述框圖中A、B所對(duì)應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)生成物的化所對(duì)應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式分別是：、學(xué)式分別是：、 。 寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ； 在此過程中，焦炭的作用是在此過程中，焦炭的作用是 、 。