《上课用炼铁的原理》PPT课件.ppt

愚人金 愚人金 愚人金 第一节 常见的金属材料 三、炼铁的原理 常见的几种铁矿石的成分 黄铁矿 主要成分 FeS2 菱铁矿 主要成分 FeCO3 磁铁矿 主要成分 Fe3O4 主要成分 Fe2O3 赤铁矿 70% 72% 48% 56% 主要成分中的含铁量 要完成铁的冶炼通常考虑哪些 主要方面的问题？ 冶炼原料； 冶炼原理； 冶炼装置(设备)等。 如何从铁矿石中得到铁呢? 以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。 Fe2O3 Fe CO 高温 在高温下，用还原剂（主要 是CO)从铁矿石中还原出铁。 AB 氧化铁一氧化碳 石灰水 实验现象： 红色固体变成黑色； 澄清石灰水变浑浊。 现象：红色粉末 变成黑色，澄清 的石灰水变浑浊 。 点燃尾气有蓝色 火焰 一氧化碳还原氧化铁实验室 实验室 相关的化学方程式：相关的化学方程式： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO + O2 2CO2 点燃点燃 高温高温 用酒精灯点燃尾气 的作用是 防止一氧化碳污染空气 实验步骤： 1、检查装置气密性 2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置 3、点燃右边酒精灯 4、通入一氧化碳气体、验纯 5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳， 8、然后熄灭右边酒精灯 实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时 CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续 通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气 接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。 练习： 1、实验中要先通入一段时间的CO，再加热Fe2O3。 2、实验结束后要等玻璃管中的物质冷却后，再停止通入CO。 3、在实验过程中要及时点燃一氧化碳，使之燃烧。 防止加热时试管内有空气可能会爆炸。 防止生成的铁再被空气中的氧气氧化。 由于一氧化碳有毒性散失到空气中会造成空气污 染，故使之燃烧转化成无毒的二氧化碳。 思考：1、实验开始时先通会一氧化碳，在加热；实验结束先停止 加热再通一会一氧化碳的原因 2、实验现象及化学方程式（三点） 3、石灰水的作用 4、为什么对尾气进行处理？还可以怎样改进? 5、生成的铁怎样检验？ 例1、某校课外小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主 要成分Fe2O3）炼铁的主要反应原理。他们设计的实验装置如图 （二）铁及其化合物 （4 4）两图相比，）两图相比，B B的主要优点是的主要优点是_。（3 3）图）图A A中，设计第二个酒精灯的目的是中，设计第二个酒精灯的目的是 _，实验时应先点燃第，实验时应先点燃第_个酒精灯。个酒精灯。 （2 2）实验时，在澄清的石灰水中观察到的）实验时，在澄清的石灰水中观察到的 现象是现象是_ （1 1）写出一氧化碳还原氧化铁的化学方）写出一氧化碳还原氧化铁的化学方 程式程式_._. 例2（07中考）某课外小组的同学们收集了含一氧 化碳和二氧化碳的废气，为了确认这种废气的组成 ，他们在实验室按如下装置进行了实验。 （1）B装置中盛放浓氢氧化钠溶液，其作用是 _。 （2）C装置中发生反应的化学方程式是 。 （3）A装置和D装置完全相同，其作用的不同之处 是 石 灰 水 石 灰 水 D 废 气 B C A 例3.化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理。 (1)加热Fe2O3之前要先通一会儿CO的目的是_。 (2)方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序是a( )( ) ( )，如果导管连接错误，后果是 。 (3)玻璃管A中发生反应的化学方程式为 。 还原反应：含氧化合物中的氧被夺去的反应。 Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温 夺取氧的物质叫做还原剂。 得氧被氧化，发生氧化反应，作还原剂 失氧被还原，发生还原反应，作氧化剂 我是还原剂！ A. H2+ CuO Cu+H2O 加热 B. Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe 判断下列反应中的还原剂。 高温 CO得氧，作还原剂。 Fe3O4失氧，作氧化剂。 4CO+ Fe3O4 3Fe+4CO2 高温 炼铁 高炉的结构 还原剂的生成 铁的还原 炉渣的形成 炼铁的主要原料 炼铁的主要反应 高炉煤气和炉渣的成分 炼铁高炉示意图 工业炼铁 1.原料 : 3.设备:高炉 铁矿石焦炭 石灰石 2.原理: 高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 空气 aCo3 = CaO+co2 高温 3co+Fe2o3 = 2Fe+3co2 高温 CaO+SiO2=aSio3 高温 c+co2 = 2co 高温 c+o = co2 点燃 （供热、CO2） （制还原剂供热） （造渣） 处理方法：回收再利用 高炉内发生的化学反应 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 铁矿石、焦碳、熔剂 高炉煤气高炉煤气 出渣口 出铁口 进风口 O2 N2 进风口 热空气 进风口 O2 N2 进风口 热空气 进风口 O2 N2 进风口 热空气 铁矿石、焦碳、熔剂铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口出渣口 高炉煤气高炉煤气高炉煤气高炉煤气 出铁口出铁口 重复返回 炼铁时各物质的作用：炼铁时各物质的作用： 石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣 焦炭：焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的燃烧放热提高炉温，并将生成的 COCO 2 2 还原为具有还原性的还原为具有还原性的COCO，因此在，因此在 炼铁高炉中起主要作用的还原剂是炼铁高炉中起主要作用的还原剂是COCO ，优点是气体还原剂具有流动性，能，优点是气体还原剂具有流动性，能 与矿石充分接触，使反应更彻底。与矿石充分接触，使反应更彻底。 高炉炼铁的主要反应： （1）、还原剂的生成 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 铁矿石、焦碳、熔剂 高炉煤气高炉煤气 出渣口 出铁口 铁矿石、焦碳、熔剂铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口出渣口 高炉煤气高炉煤气高炉煤气高炉煤气 出铁口出铁口 热空 气 热空 气 热空 气 热空 气 热空 气 热空 气 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 高炉煤气 高炉煤气 铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口 出铁口 O2 + C = CO2 CO2 + C = 2CO 重复返回 （2）、铁的还原 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 高炉煤气高炉煤气 铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口 出铁口 生铁 3CO + Fe2O3 = 2Fe + CO2 O2 + C = CO2 CO2 + C = 2CO COCOCO 重复返回 （3）、炉渣的形成 石灰石做为熔剂加入， 用来除去脉石。 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 高炉煤气高炉煤气 铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口 出铁口 矿渣 生铁 CaCO3 = CaO + CO2 CaO + SiO2 = CaSiO3 重复返回 CaSiO3 炉身 炉腰 炉腹 炉缸 炉喉 高炉煤气高炉煤气 铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口 出铁口 矿渣 生铁 CaCO3 = CaO + CO2 Fe2O3 + 3CO =2Fe + 3CO2 CO2 + C = 2CO C + O2 = CO2 进风口 进风口 N2 N2 3CO2 CO2 2CO N2 N2 N2 N2 2CO2CO CO2CO2 3CO23CO2 CaSiO3CaSiO3CaO + SiO2 = CaSiO3 CaSiO3 CO CO2 N2 炉身 炉腰 炉缸 炉喉 高炉煤气高炉煤气 铁矿石、焦碳、熔剂 出渣口 出铁口 矿渣 生铁 CaCO3 = CaO + CO2 CaO + SiO2 = CaSiO3 3CO +Fe2O3 =2Fe + 3CO2 CO2 + C = 2CO C + O2 = CO2进风口 进风口 CO2 2CO CO2 2CO CO CO2 N2CO CO2 N2 2Fe2Fe2Fe CaO + SiO2 = CaO + SiO2 =CaSiO3CaSiO3 结束 炼铁厂利用100吨含Fe2O380%的赤铁矿，可以炼出 多少吨纯铁？ 学以致用 3CO + Fe2O3= 2Fe + 3CO2 高温 160112 100吨80% =80吨 X 160 112 80吨 X =X=56吨 解：可以炼出纯铁的质量为X 可以炼出多少吨含铁96%的生铁？ 炼铁厂利用100吨含Fe2O380%的赤铁矿，可以炼出多少吨 纯铁？ 学以致用 3CO + Fe2O3= 2Fe + 3CO2 高温 160112 100吨80% =80吨 X 可以炼出多少吨含铁96%的生铁？ 160 112 80吨 X =X=56吨 生铁的质量：56吨96%=58.3吨 解：可以炼出纯铁的质量为X 1、在高炉炼铁中,将铁从铁的氧化物中还原 出来的还原剂是：（ ） 、焦炭 、二氧化碳 、一氧化碳 D、石灰石 3co+Fe2o3 = 2Fe+3co2 高温 2、在 反应中， 发生还原反应的物质是：（ ） 、Fe2o3 、co 、Fe 、co2 3、生铁赤铁矿石灰石无烟煤焦炭 ，炼铁时从高炉进料口投放的原料是以上物质 中的：（ ） 、 、 、 、 C 在线测试： 1.常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是_ ),赤铁 矿(主要成分是_ ). 2. 工业炼铁的主要原料有_、_、 _，炼铁发生反应的主要化学方程式为 _。 3.为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超 长轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂 （铝粉和氧化铁的混合物）能释放大量的能量，生成 熔融状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式 如下： Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe ，其中的还原剂 为（ ） A. Fe2O3 B. Al C. Al2O3 D. Fe 在线测试： 1.常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4),赤铁 矿(主要成分是Fe2O3 ). 2. 工业炼铁的主要原料有 铁矿石、 焦碳、 石灰石，炼铁发生反应的主要化学方程式为 Fe2O33CO 2Fe+3CO2。 3.为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超 长轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂 （铝粉和氧化铁的混合物）能释放大量地能量，生成 熔融状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式 如下： Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe ，其中的还原剂 为（ B ） A. Fe2O3 B. Al C. Al2O3 D. Fe 4. 某学生改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置，如 图所示： (1）若先给氧化铁热， 氧化铁 再通入一氧化碳，可 CO 能产生的后果是 原因是_ (2) 写出A中发生反应的 A B C 化学方程式_ （3）装置B中产生的现象可判断反应是否开始发 生，则B中的试剂是（填名称）_ （4）装置C的作用是_ (5) 装置C收集气体的方法叫做_。 4