1、第5章 金屬的冶煉與利用第二節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉,一、常見金屬礦物,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？,地殼中含量在前四位的金屬元素分別是什么？,2、常見礦石,赤鐵礦,Fe2O3,黃鐵礦,FeS2,褐鐵礦,Fe2O3XH2O,磁鐵礦,Fe3O4,菱鐵礦,FeCO3,鋁土礦,Al2O3,孔雀石,Cu2(OH)

2、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程，叫做金屬的冶煉。,選擇冶煉原料時，通常考慮礦石的價格、金屬的含量、安全無污染等。,我反思 我提高,鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？讓我們通過實驗來研究鐵冶煉的化學(xué)原理。,進行課本124頁的實驗，實驗過程中注意安全（一氧化碳有毒），注意觀察實驗現(xiàn)象并記錄。,A,B,C,鐵冶煉的化學(xué)原理,基本反應(yīng)原理：,Fe2O3 + CO Fe+ CO2,高溫,3,2,3,現(xiàn)象：,硬質(zhì)玻管中粉末由

3、紅棕色變成黑色；,試管中澄清石灰水變渾濁；,尾氣可燃，火焰呈藍色。,注意：因為排放的氣體中含有有毒的CO，所以要進行尾氣處理。,實驗步驟:,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，然后驗純，若已純，通CO氣體一會兒,再用酒精燈對著氧化鐵加熱。 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，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,酒精噴燈:,遲到早退),1.組裝查密 2.裝入藥品 3.驗純通氣 4.排空點燈 5.點燈除尾 6.熄燈通氣 7.冷卻停氣,以防C

4、O泄露，污染大氣,排盡裝置中的空氣，以防加熱時發(fā)生爆炸,防止鐵在較高的溫度下重新被氧化;同時還可以防止石灰水倒吸。,以防未反應(yīng)的CO污染大氣,實驗步驟中注意事項:,拓展延伸,尾氣的處理： 方法一： ；方法二： ， 方法三： ， 目的： 。,點燃,用氣球收集,防止污染空氣,再利用,工業(yè)煉鐵,上述反應(yīng)原理也用于工業(yè)煉鐵:,原料：,主要原理:,高爐,鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石,工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：,提供熱源、維持爐溫；生成還原氣CO。,造渣除雜,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,高溫,C +O2 = CO2 ,C + CO2 = 2CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 CaCO3 = C

5、aO+CO2 , CaO + SiO2 = CaSiO3,點燃,高溫,高溫,高溫,高溫,熔點低，密度比鐵水小,爐內(nèi)反應(yīng)：,原料,煉 鐵 高 爐 的 結(jié) 構(gòu),煉 鐵 工 業(yè) 設(shè) 備 圖,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,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可通過金沙淘洗獲得。,電解法,在金屬活動性順

6、序中，K、Na、Ca、Al等活潑金屬的還原性很強，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，只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。,2Al2O3=4Al + 3O2 2NaCl=2Na + Cl2,通電,通電,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)化為金屬的過程，稱為金屬氧化物的還原。,如在反應(yīng)

7、3COFe2O3 2Fe3CO2中，F(xiàn)e2O3失去氧的過程，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。,濕法冶金（金屬） 用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。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,有關(guān)雜質(zhì)問題的計算,有關(guān)雜質(zhì)問題的計算,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)量分數(shù),例2、計算多少噸生鐵中含鐵的質(zhì)量分數(shù)為96%

8、的 純鐵560t？,生鐵的質(zhì)量： 560t96%=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)量分數(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？,解：設(shè)生鐵的質(zhì)量為,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,高溫,160,112,1000噸80,96%,160 :112 = :,583.3t,答生鐵的質(zhì)量為583.3t。,1000噸80,96%,練習(xí)1：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧 化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？,答：赤鐵礦石的質(zhì)量為5600t。,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,解：設(shè)赤鐵礦石的質(zhì)量為,高溫,160,112

9、,80,3200噸(1-2),160 :112 = :,80,3200噸(1-2),=5600t,練習(xí)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,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或爐渣而除去的過程。,目的：,降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。,原理：,工業(yè)煉鋼,（3）裝置A中的反應(yīng)化學(xué)方程式為_， 裝置B中的反應(yīng)化學(xué)方程式為_， 裝置C中的目的是_。 （4）反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先_，待冷卻后_。,3、如圖是用一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置， 回答下列問題： （1）有下列實驗步驟：加熱；通入一氧化碳。 請用上