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第二节_金属矿物_铁的冶炼

发布时间:2014-01-14 10:58:19  

第2节
金属矿物 铁的冶炼

一、常见的金属

金属的存在形式
单质:少数化学性质较不活泼的金属, 如铂、金、银等。 ? 化合物:化学性质较活泼的金属,如 铁、锌、钠、钙等
?

金属化合物在自然界中以矿物的形式 孔雀石(Cu (OH) CO ) 存在。 ? 含有矿物的岩石称为矿石。
?
2 2 3

自然界以单质形式存 在的金

自然界以单质形式存 在的银

铜的矿物主要有黄铜矿、孔雀 石、斑铜矿和赤铜矿等。
Cu5FeS4 Cu2O

CuFeS2

Cu2(OH)2CO3 )

黄铜矿:CuFeS2

孔雀石:Cu2(OH)2CO3

辉铜矿:Cu2S

铝的矿物主要有铝土矿和 明矾石等。
KAl(SO4)2
Al2O3

铝土矿: Al2O3

Fe2O3

Fe3O4

铁的矿物主要有:赤铁矿、磁铁矿、 菱铁矿、黄铁矿、褐铁矿等。
FeCO3 FeS2 Fe2O3﹒XH2O

黄铁矿: FeS2

赤铁矿: Fe2O3

菱铁矿: FeCO3

? 用金属矿石可以冶炼金属。

? 使金属矿物变成金属的过程,叫做

金属的冶炼。

二、铁的冶炼
?

铁在自然界中分布很广,在地壳中含量居所有 金属元素的第二位,仅次于铝。

古 代 炼 铁

一、铁的冶炼

上 海 宝 山 钢 铁 公 司 炼 铁 高 炉

为纪念1996年中国钢产产量突破1亿 吨而发行而发行的邮箱

观察与思考
进行课本124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、铁的冶炼

原理:
Fe2O3 + 3CO
高 温

2Fe + 3CO2

一、铁的冶炼

实 验 装 置
(CO) (红棕色粉末 ) (Fe2O3)

尾气处理
蓝色火焰

酒 精 喷 灯

实 验 步 骤

(1)连接仪器; (2)检查装置的气密性; (3)装入药品并固定装置; (4)向硬质玻璃管内通入CO气体; (5)给氧化铁加热; (6)停止加热; (7)等玻璃管冷却至室温后停止通入CO气体, 熄灭右端酒精灯;

实 验 说 明
?

反应前先通CO再加热的目的:排尽装 置内空气,以免加热时与空气混合发 生爆炸。 反应后撤去酒精继续通CO的目的:防 止在较高温度下铁重新被氧化。

?

检验装置中空气已排尽的方法是:
?

在右端导气管口用排水法收集一小试 管气体,移近火焰,若发出轻微的爆 鸣声,证明空气已经排尽。

实 验 现 象
?

红棕色粉末逐渐变成黑色,澄清石灰水变浑浊, 尾气燃烧产生蓝色火焰。

尾 气 处 理
(1)收集法:接一气球收集尾气或将尾气用 排水法收集。 (2)燃烧法:将尾气点燃。(可用于加热氧 化铁)

CO有毒,防止污染空气。

相 关 化 学 方 程 式
Fe2O3 + 3CO
高温

2Fe + 3CO2

CO2 + Ca(OH)2=CaCO3 + H2O 点燃 2 CO + O2 2 CO2

工业炼铁的主要设备:高炉

炼铁工业设备图

炼铁工业设备图

工业炼铁原理
把铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉, 从下方通入空气,焦炭燃烧,生成的二 氧化碳与焦

炭在高温下反应生成一氧化 碳气体,一氧化碳气体跟氧化铁在高温 下反应生成铁。 注:高炉炼得的铁为生铁,仍含有少量 杂质。
?

工业炼铁
? ? ?

提供热量和产生 还原剂

原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 设备:高炉 除去铁矿石中的 相关反应: C + O2 CO2 + C
点燃

SiO2等杂质

? ?

CO2 高温 CO
高温

Fe2O3 + 3CO
高温

2Fe + 3CO2

CaCO3 CaO + CO2 CaO + SiO2 高温 CaSiO3(硅酸钙)

金属的冶炼方法
? ?

1、还原法 把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性 物质一起加热反应。 Fe2O3 + 3CO 2Fe2O3 + 3C Fe2O3 + 3H2
高温 高温

2Fe + 3CO2 4Fe + 3CO2 2Fe + 3H2O

高温

物质失去氧的反应称为还原反应,物质 得到氧的反应称为氧化反应。

还原氧化铜制铜
?

CuO + H2 CuO + CO 2CuO + C



Cu + H2O Cu + CO2 2Cu + CO2

?



?

高温

金属的冶炼方法
?
?

?
? ? ?

2、电解法 某些活泼的金属很难从其矿石中还原出来,需 用电解的方法。 (1)电解熔融氧化铝制金属铝: 通电 2Al2O3 4Al + 3O2 (2)电解熔融的氯化钠: 通电 2NaCl 2NaCl + Cl2

金属的冶炼方法
?
?

?
?

3、热分解法 有些金属的氧化物受热易分解,可用加热的方 法。 氧化汞制水银: △ 2HgO 2Hg + O2

金属的冶炼方法
?
?

?

4、湿法冶金 铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,这种方法是现 代湿法冶金的原理: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

随堂练习1:
工业上以赤铁矿(Fe2O3) 为原料冶炼铁。某钢铁厂冶炼 896Kg铁,需要含Fe2O364% 的赤铁矿多少千克?

随堂练习2:
2.8gCO在高温下跟5.8g某种 铁的氧化物完全反应,这种氧 化物是 ( ) A、FeO B、Fe2O3 C、Fe3O4

在实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验中,当用酒精

灯给氧化铁加热一段时间后,我们将看到固体由
红 色变成____ 铁 ,实验中 黑 色,这时氧化铁变成____ ____ 白色浑浊 ,用酒精灯点燃尾气的作用 石灰水会变_________ 防止一氧化碳污染空气 是_____________ 。 请写出相关的化学方程式:

______________________________
______________________________

在实验生产中,所用的原料或产物一般含有杂质, 在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题
例题:用1000t含氧化铁80%的赤铁矿,理论上可以 炼出含铁96%的生铁多少吨? 练习:某钢铁厂每天消耗2000t含氧化铁80%的赤

铁矿,理论上可以炼出含铁98%的生铁多
少吨?


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