第二节----金属矿物---铁的冶炼...ppt

第二节金属矿物铁的冶炼 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存在 含有矿物的岩石称为矿石 自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银 常见几种金属矿物的成分 磁铁矿 褐铁矿 赤铁矿 Fe3O4 Fe2O3 XH2O Fe2O3 黄铁矿FeS2 赤铜矿Cu2O 孔雀石Cu2 OH 2CO3 铜的矿物主要有黄铜矿 孔雀石 斑铜矿和赤铜矿等 黄铜矿 CuFeS2 辉铜矿 Cu2S 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 Cu5FeS4 Cu2O CuFeS2 Cu2 OH 2CO3 铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等 铝土矿 Al2O3 Al2O3 KAl SO4 2 磁铁矿 主要成分Fe3O4 赤铁矿 主要成分Fe2O3 想一想 假如你是炼铁厂的厂长 你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料 70 72 4 48 3 46 7 由于铁的化学性质比较活泼 它在自然界中以化合物的形式存在 在地壳中含量位居金属元素的第二位 仅次于铝 约占地壳总质量的4 75 我国大型铁矿有 辽宁鞍山 湖北大冶 四川攀枝花 使金属矿物变成金属的过程 叫做金属的冶炼 小资料 3 铁冶炼的化学原理 CO还原Fe2O3 实验步骤 1 向玻璃管内通入一氧化碳气体 通入co 2 点燃酒精灯 再给氧化铁加热 3 停止加热 熄灭酒精喷灯 4 待试管内的物质冷却后停止通一氧化碳 停止通co CO 酒精灯 迟到早退 早出晚归 红棕色 CO 澄清石灰水 气囊 Fe2O3 讨论 CO 变浑浊 磁铁 澄清石灰水 讨论 1 红棕色的固体逐渐变成黑色 且能被磁铁吸引 2 产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体 3 酒精灯处产生蓝色火焰 实验现象 相关化学反应方程式 CO Fe2O3Fe CO2 高温 3 2 3 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 1 澄清石灰水的作用是什么 2 为什么要进行尾气处理 尾气如何处理 3 实验中为什么要先通一段时间CO 再加热Fe2O3 4 实验结束后 为什么要先停止加热继续通CO直至试管内物质冷却 5 如何验证实验中产生了铁 点燃或收集 检验生成的二氧化碳 因为CO有毒会污染环境 排出装置中的空气 防止加热时发生爆炸 防止Fe又被氧化成Fe2O3防止石灰水倒吸 用磁铁吸引或加入稀酸 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 金属的冶炼方法 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 高温 2Fe2O3 3C4Fe 3CO2 高温 Fe2O3 3H22Fe 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 CuO H2Cu H2OCuO COCu CO22CuO C2Cu CO2 高温 还原氧化铜制铜 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 2Al2O34Al 3O2 2 电解熔融的氯化钠 2NaCl2NaCl Cl2 金属的冶炼方法 通电 通电 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 2HgO2Hg 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 CuSO4FeSO4 Cu 金属的冶炼方法 1 工业炼铁的主要设备是 高炉 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 吸热 C CO2 2CO 吸热 C O2 CO2 放热 高温 高温 点燃 工业上炼得的不是纯铁 是生铁 混合物 主要反应 原料 铁矿石 焦炭 石灰石 空气 2 工业炼铁原料的作用 1 铁矿石 2 焦炭 3 石灰石 4 空气 提供铁元素 a 提供热源 维持炉温b 提供CO 形成炉渣 提供氧气 涉及到杂质问题的计算 化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系 各化学式所规定的化学量 反映的是纯净物之间的数量关系 在实际生产中 所用的原料或产物一般都是含有杂质的 因此 在实际生产中必然会涉及到杂质的计算问题 当参与反应的物质含杂质时 应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量 再进行计算 纯物质质量 不纯物质总量 纯物质所占质量分数 例3 计算多少吨铁的质量分数为96 的生铁中含铁560t 例2 1000t含杂质20 的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少 解 1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为 1000t 1 20 800t 解 生铁的质量为 560t 96 583t 例4 某钢铁厂每天需要消耗1000t含氧化铁80 的赤铁矿石 该厂理论上每天可以炼出含铁96 的生铁多少吨 80 800t 537 6t 生铁的质量 537 6t 96 560t 练习 要炼出含2 杂质的生铁1600吨 需要含氧化铁质量分数为80 的赤铁矿石多少吨 解 设需要含为80 的赤铁矿石的质量为x生铁1600吨含纯为1600吨 1 2 1568吨Fe2O3 3CO2Fe 3CO2160112x 80 1568吨x 2800吨答 需这种赤铁矿石2800吨 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 色变成 色 这时氧化铁变成 实验中石灰水会变 用酒精灯点燃尾气的作用是 红 黑 铁 白色浑浊 防止一氧化碳污染空气 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 1 1 用CO与赤铁矿石炼铁的实验步骤 加热 通CO 熄灭酒精灯 停止通CO 2 尾气要处理的原因 3 如果将CO改为H2还要进行尾气处理吗 CO有剧毒会污染空气 不需要 因为H2无毒 学以致用 2 炼铁的原料是 A 铁矿石 一氧化碳 空气B 铁矿石 烟煤 生石灰C 铁矿石 焦炭 空气D 铁矿石 焦炭 石灰石 空气 D 3 下列变化过程不属于金属冶炼的是 A 电解氧化铝B 铁在氧气中燃烧C 金属氧化物与焦炭在高温下反应D 高温下CO还原CuO B 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4 1 地壳中元素含量由高到低的顺序是 前5位 其中位于金属元素第二位且应用最广的是 2 铁的化学性质比较活泼 在自然界中主要以 形式存在 常见的铁矿石有 主要成分为 主要成分为 菱铁矿 黄铁矿等 O Si Al Fe Ca Fe 化合物 复习 赤铁矿 磁铁矿 Fe2O3 Fe3O4 某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石 主要含有Fe2O3 焦炭 空气等 主要反应过程如下图示 炼铁