金屬礦物鐵的冶煉

第二節(jié)金屬礦物鐵的冶煉

一、常見(jiàn)金屬礦物1、分布和存在金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在自然界中以單質(zhì)存在的銀自然界中以單質(zhì)存在的金

化合態(tài)金屬在自然界中以礦物的形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。大多數(shù)金屬以化合物（化合態(tài)）存在

思考：為什么金、銀、鉑等少數(shù)金屬以單質(zhì)的形式存在？而大多數(shù)金屬以化合物的形式存在呢？2、常見(jiàn)礦石赤鐵礦Fe2O3黃鐵礦FeS2褐鐵礦Fe2O3·XH2O磁鐵礦Fe3O4菱鐵礦FeCO3鋁土礦Al2O3孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦Cu2O黃銅礦CuFeS2

鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金屬元素的第二位，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的4.75%。我國(guó)大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花使金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫做金屬的冶煉。

選擇冶煉原料時(shí)，通?？紤]礦石的價(jià)格、金屬的含量、安全無(wú)污染等。我反思我提高

煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要“有害元素”少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是：（）

A.磁鐵礦（Fe3O4）72.4%B.赤鐵礦（Fe2O3）70%C.菱鐵礦（FeCO3）48.3%D.黃鐵礦（FeS2）46.7%D思考題：

鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究鐵冶煉的化學(xué)原理。

進(jìn)行課本124頁(yè)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意安全（一氧化碳有毒），注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。二、鐵的冶煉ABC1.Fe的冶煉實(shí)驗(yàn)前觀察顏色：＿＿_(dá)_狀態(tài)：＿＿＿_(dá)_

能否被磁鐵吸起？＿紅棕色固體粉末否Fe2O3

一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)基本反應(yīng)原理：＿Fe2O3+＿CO＝

＿Fe+＿CO2高溫3231現(xiàn)象：硬質(zhì)玻管中粉末由紅棕色變成黑色；試管中澄清石灰水變渾濁；尾氣可燃，火焰呈藍(lán)色。實(shí)驗(yàn)步驟:1.反應(yīng)前先檢查裝置的＿＿＿＿2.裝入藥品，連接好裝置3.先制CO氣體，然后驗(yàn)純，若已純，通CO氣體一會(huì)兒,再用酒精燈對(duì)著氧化鐵加熱。4.觀察氧化鐵的顏色變化和石灰水的變化5.反應(yīng)結(jié)束，先撤氧化鐵處酒精燈，稍稍冷卻后停止通CO氣體6.待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引，看能否被吸起，判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)。氣密性CO:早出晚歸酒精燈:遲到早退1.組裝查密2.裝入藥品3.驗(yàn)純通氣4.排空點(diǎn)燈5.熄燈通氣冷卻停氣6.點(diǎn)燈除尾實(shí)驗(yàn)步驟:以防CO泄露，污染大氣以防CO不純，加熱時(shí)發(fā)生爆炸排盡裝置中的空氣，以防加熱時(shí)發(fā)生爆炸防止鐵在較高的溫度下重新被氧化;同時(shí)還可以防止石灰水倒吸,導(dǎo)致玻璃管炸裂。

以防未反應(yīng)的CO污染大氣A處：固體由紅色變成黑色；B處：澄清石灰水變渾濁。C處：尾氣燃燒發(fā)藍(lán)色火焰儀器裝置ABC實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：拓展延伸尾氣的處理：方法一：

；方法二：

，方法三：

，目的：

。點(diǎn)燃用氣球收集防止污染空氣再利用拓展延伸

在探究用赤鐵礦(主要成分Fe2O3)煉鐵的主要反應(yīng)原理時(shí),老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖,實(shí)驗(yàn)中,小明發(fā)現(xiàn)一氧化碳白白燒掉太浪費(fèi)了，對(duì)裝置又進(jìn)行了改進(jìn)。猜一猜小明是怎樣改進(jìn)的？ABC2.工業(yè)煉鐵原料：主要反應(yīng):高爐

鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：①提供熱量：C+O2=CO2②制CO：C+CO2=2CO③CaCO3=CaO+CO2

除去爐渣Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2高溫點(diǎn)燃

高溫高溫

注意：高爐煉鐵得到的是生鐵不是純凈的鐵焦炭和熱空氣作用

｛原料煉鐵高爐的結(jié)構(gòu)

煉鐵工業(yè)設(shè)備圖由于不同的金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，因此，常采用不同的冶煉方法。熱還原法、電解法、熱分解法等。利用還原劑在高溫下將金屬?gòu)幕衔镏羞€原出來(lái)。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2WO3+3H2===W+3H2O2CuO+C===2Cu+CO2

高溫

高溫

高溫?zé)徇€原法通常把金屬（如鐵）跟氧氣結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過(guò)程稱為金屬的氧化金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱為金屬氧化物的還原金屬的常用冶煉方法

（即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為氧化。物質(zhì)失去氧的過(guò)程稱為還原。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，這種物質(zhì)叫還原劑。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，這種物質(zhì)叫氧化劑。）

通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過(guò)程稱為金屬的氧化。金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程，稱為金屬氧化物的還原。

如在反應(yīng)3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2中，F(xiàn)e2O3失去氧的過(guò)程，稱為Fe2O3被還原。Fe2O3發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。Fe2O3是氧化劑，CO跟氧結(jié)合被氧化，是還原劑。高溫濕法冶金（金屬）用活潑金屬將一些不太活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的原料，如有色金屬和稀有金屬。舉例：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu熱分解法2HgO===2Hg+O2↑2Ag2O===4Ag+O2↑常用于不活潑金屬（Hg、Ag等）的冶煉。Au、Pt可通過(guò)金沙淘洗獲得。電解法在金屬活動(dòng)性順序中，K、Na、Ca、Al等活潑金屬的還原性很強(qiáng)，都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。2Al2O3====4Al+3O2↑2NaCl====2Na+Cl2↑通電通電△△金屬的常用冶煉方法

以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去的過(guò)程。目的：降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。原理：工業(yè)煉鋼有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算例1、1000t含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量：

1000t×（1-20%）=800t純物質(zhì)的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量×物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例2、計(jì)算多少噸生鐵中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%，含鐵560t？生鐵的質(zhì)量：560t÷96%=583.3t不純物質(zhì)的質(zhì)量=純物質(zhì)的質(zhì)量÷物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例3：用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？生鐵—鐵—氧化鐵—赤鐵礦石3200t×（1-20%）÷70%÷80%=4571.5t赤鐵礦石:隨堂練習(xí)

1、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)e2O364%的赤鐵礦多少Kg？（2000Kg）2、寫出四氧化三鐵分別與焦炭、氫氣、一氧化碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式。2C+Fe3O4====3Fe+2CO2↑高溫4H2+Fe3O4====3Fe+4H2O高溫4CO+Fe3O4====3Fe+4CO2高溫

4、如圖是用一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置，回答下列問(wèn)題：（1）有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①加熱；②通入一氧化碳。請(qǐng)用上述實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)號(hào)填空，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先_____，然后______。（2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，A裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為__________，說(shuō)明有_____生成，B裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為______________，說(shuō)明有_________生成。①②粉末由黑變紅Cu石灰水變渾CO2（3）裝置A中的反應(yīng)化學(xué)