金属矿物与冶炼（上课）

,十九世纪初，美国展开一场向西部扩张的西进运动，一批批冒险家纷纷向太平洋西岸推进。加利福尼亚发现金矿的消息被证实后，引发另一波的移民潮，人们放下手边的工作涌向圣弗朗西斯科，试图一圆淘金的梦想。十九世纪初，美国开始了势不可当的西进运动，使美国的边疆从密西西比河不断向太平洋西岸推进。一八四八年，前进到加利福尼亚的人们在这里发现了金矿，立刻引起世界的轰动，迅速形成规模空前的淘金热,很久以前，有个爱财如命的老财主，整天逼迫长工们为他干活。一天地主亲自上山监视长工们是否干活时偷懒。突然，他在一个山谷里发现满地都是黄澄澄的“金子”，这简直使他高兴得发狂了，地主贪婪地、大把大把地往口袋里装“金子”，直到口袋里再塞不下了，才跑回家把“金子”藏起来。从这以后，地主也开始干活了。每天夜晚，地主总象一个小偷似的摸黑上山，将一袋袋的“金子”往家里搬，直到家里无处可藏才罢手了。有一天，地主挑了指甲那么大一块“金子”到钱庄里去换钱。钱庄的伙计接过“金子”一看，大骂地主是天字第一号大傻瓜，把“金子”给扔出来了。,小故事,愚人金,提出问题：你知道铁在自然界中的存在形式及原因吗？,探究之旅,实验探究：,收集资料：几种常见的铁矿石,(Fe2O3),黄铁矿(FeS2),磁铁矿(Fe3O4),菱铁矿(FeCO3),返回,如何从铁矿石中得到铁呢?以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。,炼铁原理,在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。,微观说明,CO夺取Fe2O3中的氧生成CO2和铁，说明CO具有还原性，把Fe2O3还原成了铁，CO是还原剂，化学上把氧化物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。,返回,还原反应：含氧化合物中的氧被夺去的反应。,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,铁架台,硬质玻璃管,洗气瓶,澄清的石灰水,氧化铁,酒精灯,实验用品,返回,仪器装置,D:初四化学课时备课炼铁一氧化碳还原氧化铁标清.flv,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、验纯、通入一氧化碳气体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(熄灭喷灯)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。,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,相关的化学方程式：,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O,2CO+O22CO2,点燃,高温,用酒精灯点燃尾气的作用是,防止一氧化碳污染空气,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。,探究应用,你会了吗,根据一氧化碳还原氧化铁的实验，回答下列问题。（1）请你写出有关化学反应方程式：（2）将产物通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。说明生成了什么气体？（3）把得到的黑色粉未倒在白纸上观察，用磁铁试验它，黑色粉未能被磁铁吸起。判断固体是什么物质？（4）一氧化碳与木炭.氢气有相似之处，都有还原性。能否用木炭还原氧化铁？请推测出反应的产物？（5）分别写出一氧化碳还原四氧化三铁、氧化铜的化学方程式，分析一氧化碳是怎样变成二氧化碳的，并由此推测出一氧化碳还原金属氧化物的配平方法。,挑战自我,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ABC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.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，再氧化铁通入一氧化碳，可能CO产生的后果是爆炸，原因是一氧化碳中混有空气不纯净，加热ABC时可能会发生爆炸。(2)写出A中发生反应的化学方程式Fe2O33CO2Fe+3CO2（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）澄清石灰水（4）装置C的作用是防止一氧化碳气体污染空气。(5)装置C收集气体的方法叫做排水集气法。,炼铁高炉示意图,工业炼铁,1.原料:,3.设备:,高炉,2.原理:,空气,（供热、CO2）,（制还原剂供热）,（造渣）,回收再利用,CaSiO3,COCO2N2,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=2COC+O2=CO2,进风口,进风口,CO2,2CO,CO2,2CO,COCO2N2,COCO2N2,2Fe,2Fe,2Fe,CaO+SiO2=,CaO+SiO2=,CaSiO3,CaSiO3,炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，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。,结束,炼铁的最终产品是生铁合金。,降低含碳量,工业上冶炼金属的原理和方法,1、还原法：CO还原赤铁矿石（还原剂一般为C和CO，夺氧后转化成CO2气体，能脱离反应体系，致使金属被还原出来。）2、电解法：电解氧化铝得到铝电解氯化镁得到镁。3、热分解法：2HgO=2Hg+O2,要炼112吨铁，需含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？,