第2节金属矿物铁的冶炼.ppt

,学习目标1认识常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要化学成分；2掌握生铁的冶炼原理及相关实验的现象、操作过程、设计注意点；3了解其他金属的冶炼方法。,第二节金属矿物铁的冶炼,金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质存在外,图52地壳中金属的百分含量,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,含有矿物的岩石称为矿石铁矿石等都是常见的矿石,其余大多数以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。,一、常见金属的矿物,写出下列矿物的主要成分（用化学式表示）铁的矿物主要有赤铁矿，磁铁矿，黄铁矿。铜的矿物主要有孔雀石，赤铜矿。,自主学习：阅读课本P116了解金属矿物有哪些？,Fe2O3,Fe3O4,FeS2,Cu2（OH）2CO3,Cu2O,铁,(iron)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，约占地壳总质量的4.75%。我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿,变成,使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼,金属矿物,金属,铁的冶炼,铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。,P119图54一氧化碳与氧化铁的反应,观察与思考,1、实验的原理,2、实验的步骤,3、实验的现象,4、实验注意那些问题？（先加热还是先通一氧化碳？实验完毕是先停止加热吗？）,5、实验需要改进吗？,（一氧化碳有毒，实验的尾气怎么处理？）,实验操作：1.按上图组装仪器，并检查其密性2.把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上3.把硬质玻管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排空气；待排尽后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化4.当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却,注意问题：1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸2、实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却为止。（防止灼热的铁与氧气反应）,或把尾气烧掉，防止污染空气,石灰石,工业炼铁,冶炼厂,工业炼铁的主要设备是高炉,原料,反应的原理：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,高温,石灰石,利用氧化-还原反应，在高温下，用还原剂从铁矿石里把铁还原出来,高炉,铁矿石、焦炭、空气,3、反应原理,1、设备,2、原料,4、生产过程,5、废渣气,炉渣、高炉煤气（CO、CO2、N2等）,C+O2=CO2CO2+C=2COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2CaCO3=CaO+CO2CaO+SiO2=CaSiO3,高温,高温,高温,高温,高温,焦炭的作用：,石灰石是作用：,（1）提供热量；（2）制取CO,使除生铁中杂质变成炉渣而除去,金属的冶炼方法,由于不同的金属的化学活动性不同，因此，常采用不同的冶炼方法。热还原法、电解法、热分解法等。,利用还原剂在高温下将金属从氧化物中还原出来。,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2WO3+3H2=W+3H2O2CuO+C=2Cu+CO2,高温,高温,高温,热还原法,通常把金属（如铁）跟氧气结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化,金属氧化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程称为金属氧化物的还原,金属的冶炼方法,热分解法,2HgO=2Hg+O22Ag2O=4Ag+O2,常用于不活泼金属（Hg、Ag等）的冶炼。,电解法,在金属活动性顺序中，K、Ca、Na、Al等活泼金属的还原性很强，都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,2Al2O3=4Al+3O22NaCl=2Na+Cl2,通电,通电,置换法,利用活泼金属将不活泼的金属从它的化合物中置换出来,CuSO4+Fe=FeSO4+CuTiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti,钢铁的用途,炼铁和炼钢的比较,铁矿石、焦炭、石灰石、空气,生铁或废钢、氧气,在高温的条件下，用CO从矿石中把铁还原出来。,高炉,生铁,在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中过量的炭和其它杂质除去,电炉、转炉、平炉,钢,生铁和钢的区别在于含碳量不同。那么炼钢就是降低生铁中的含碳量,炼钢,原料：生铁、氧气、或铁的氧化物设备：转炉、电炉、平炉原理：把生铁中的碳氧化从而降低含碳量,生铁和钢都是铁的合金。,C