第2节金属矿物铁的冶炼.ppt

第二节金属矿物铁的冶炼,一、常见金属矿物,1、分布和存在,金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？,极少数金属以单质（游离态）存在,自然界中以单质存在的银,自然界中以单质存在的金,化合态金属在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。,大多数金属以化合物（化合态）存在,思考：为什么金、银等少数金属以单质的形式存在？而大多数金属以化合物的形式存在呢？,地壳中含量在前四位的金属元素分别是什么？,2、常见矿石,赤铁矿,Fe2O3,黄铁矿,FeS2,褐铁矿,Fe2O3XH2O,磁铁矿,Fe3O4,菱铁矿,FeCO3,铝土矿,Al2O3,孔雀石,Cu2(OH)2CO3,赤铜矿,Cu2O,黄铜矿,CuFeS2,铁元素在自然界中分布很广，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。,选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、金属的含量、安全无污染等。,我反思我提高,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。,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。,A,B,C,实验前观察,颜色：_状态：_能否被磁铁吸起？,红棕色,固体粉末,否,Fe2O3,实验步骤:,1.反应前先检查装置的2.装入药品，连接好装置3.先制CO气体，然后验纯，若已纯，通CO气体一会儿,再用酒精灯对着氧化铁加热。4.观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化5.反应结束，先撤氧化铁处酒精灯，稍稍冷却后停止通CO气体6.待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。,气密性,(CO:,早出晚归,酒精灯:,迟到早退),仪器装置,A,B,C,实验步骤：,给药品加热通入CO,停止通入CO停止加热,通入CO给药品加热,停止加热停止通入CO,1.组装查密2.装入药品3.验纯通气4.点灯除尾5.排空点灯6.熄灯通气7.冷却停气,以防CO泄露，污染大气,以防CO不纯，加热时发生爆炸,排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸,防止铁在较高的温度下重新被氧化;同时还可以防止石灰水倒吸。,以防未反应的CO污染大气,实验步骤:,仪器装置,A,B,C,实验现象：,拓展延伸,尾气的处理：方法一：；方法二：，方法三：，目的：。,点燃,用气球收集,防止污染空气,再利用,拓展延伸,在探究用赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的主要反应原理时,老师设计的实验装置如图,实验中,小明发现一氧化碳白白烧掉太浪费了，对装置又进行了改进。猜一猜小明是怎样改进的？,A,B,C,铁冶炼的化学原理,一氧化碳与氧化铁反应,基本反应原理：,Fe2O3+COFe+CO2,高温,Fe2O3Fe,3,2,3,1,现象：,硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；,试管中澄清石灰水变浑浊；,尾气可燃，火焰呈蓝色。,工业炼铁,上述反应原理也用于工业炼铁:,原料：,主要反应:,高炉,铁矿石、焦炭、热空气、石灰石,工业炼铁的主要设备：,提供热源、维持炉温；生成还原气CO。,造渣除杂,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,高温,Fe3O4+COFe+CO2,高温,4,3,4,1,原料,炼铁高炉的结构,炼铁工业设备图,炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是：（）A.磁铁矿（Fe3O4）72.4%B.赤铁矿（Fe2O3）70%C.菱铁矿（FeCO3）48.3%D.黄铁矿（FeS2）46.7%,D,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化合物中还原出来。,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,金属氧化物跟焦碳、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,高炉炼铁,金属的常用冶炼方法,热分解法,2HgO=2Hg+O22Ag2O=4Ag+O2,常用于不活泼金属（Hg、Ag等）的冶炼。,Au、Pt可通过金沙淘洗获得。,电解法,在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、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,金属的常用冶炼方法,有关杂质问题的计算,有关杂质问题的计算,例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？,氧化铁的质量：1000t（1-20%）=800t,纯物质的质量=不纯物质的质量物质的质量分数,例2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%，含铁560t？,生铁的质量：560t96%=583.3t,不纯物质的质量=纯物质的质量物质的质量分数,例3：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量,赤铁矿石氧化铁铁生铁,1000t80%70%96%=583.3t,生铁的质量：,练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？,生铁铁氧化铁赤铁矿石,3200t（1-20%）70%80%=4571.5t,赤铁矿石:,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Kg？,（2000Kg）,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、FeOB、Fe2O3C、Fe3O4,C,3、写出四氧化三铁分别与焦炭、氢气、一氧化碳在高温下反应的化学方程式。,2C+Fe3O4=3Fe+2CO2,高温,4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O,高温,4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2,高温,4、如图是用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，回答下列问题：（1）有下列实验步骤：加热；通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先_，然后_。（2）实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为_，说明有_生成，B装置中出现的现象为_，说明有_生成。,粉末由黑变红,Cu,石灰水变浑,CO2,（3）装置A中的反应化学方程式为_，装置B中的反应化学