第2节金属矿物铁的冶炼

第五章第2节金属矿物铁的冶炼 思考1 生活中使用最多的金属是什么 2 钢铁的主要成分是什么 钢铁侠 变形金刚 虽然钢铁在生活中应用广泛 但是自然界中纯铁却很少 而且出土的古代文物以铜器多铁器少 这是为什么呢 地壳中元素含量分布顺序 氧硅铝铁钙钠钾 与金属活动性有关 一金属的存在形式 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 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 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 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 铁的矿物主要有 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 褐铁矿等 赤铁矿 Fe2O3 黄铁矿 FeS2 菱铁矿 FeCO3 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 FeS2 Fe2O3 XH2O 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 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 原理 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 高温 一 铁的冶炼 一 铁的冶炼 实验装置 CO Fe2O3 尾气处理 红棕色粉末 蓝色火焰 酒精喷灯 澄清石灰水 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 实验步骤 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 实验说明 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 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 实验现象 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 3CO2Fe 3CO2CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O2CO O22CO2 高温 点燃 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 原料 铁矿石 焦炭 石灰石 空气 设备 高炉相关反应 C O2CO2CO2 CCO Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 点燃 高温 高温 CaCO3CaO CO2 高温 CaO SiO2CaSiO3 硅酸钙 高温 除去铁矿石中的SiO2等杂质 提供热量和产生还原剂 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 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1 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 FeOB Fe2O3C Fe3O4 随堂练习2 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