第5章第2节金属矿物 铁的冶炼课件

1、 二金属的化学性质二金属的化学性质 1、金属与氧气的反应、金属与氧气的反应 具有金属光泽；有良好的导电性、导具有金属光泽；有良好的导电性、导 热性和延展性；硬度、密度较大；熔热性和延展性；硬度、密度较大；熔 点、沸点较高点、沸点较高 3Fe+2 O2 = Fe3 O4 2Mg+O2=2MgO 4Al+3O2=2Al2O3 2Cu+O2=2CuO 点燃点燃 、金属与某些金属的盐溶液反应金属与某些金属的盐溶液反应 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 2、金属与稀盐酸、稀硫酸反应金属与稀盐酸、稀硫酸反应 2Al + 6HCl = 2AlCl3 +3H2 2Al + 3H2SO4 = Al

2、2(SO4)3 + 3H2 一、常见金属矿物一、常见金属矿物 1 1、分布和存在、分布和存在 极少数金属以单质（游离态）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自然界中以单质存在的银银 自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的金金 化合态金属在自然界中以矿物的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。形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。 思考：为什么金、银等少数金属以单质的形式思考：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？存在？而大多数金属以化合物的形式存在呢？ 2 2、常见矿石、常见矿石 赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿磁铁矿磁

3、铁矿 铝土矿铝土矿 孔雀石孔雀石 赤铜矿赤铜矿 铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金 属元素的属元素的第二位第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的，仅次于铝，约占地壳总质量的4.75%4.75%。 使金属矿物变成金属的过程，叫做使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼金属的冶炼。 选择冶炼原料选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、时，通常考虑矿石的价格、 金属的含量、安全无污染等。金属的含量、安全无污染等。 炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要 “有害元素有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的

4、是：少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是： （ ） A.A.磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4% B. B.赤铁矿（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）70%70% C. C.菱铁矿（菱铁矿（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3% D. D.黄铁矿（黄铁矿（FeSFeS2 2）46.7%46.7% D D 思考题：思考题： 铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验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。来研究铁冶炼的化学原理。 进行课本进行课本124124页的实验，实验过程中注意安全页的实验，实验过程中注意安全 （一氧化碳有毒），注意观察实

5、验现象并记录。（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。 ABC 实验步骤实验步骤: : 1.1.实验前先实验前先检查装置的检查装置的 2.2.装装入药品入药品 3.3.实验开始时实验开始时先通先通一会儿一会儿COCO气体气体, ,再再用酒精灯对用酒精灯对 着氧化铁着氧化铁加热加热。 4.4.实验结束后，先实验结束后，先熄灭熄灭氧化铁处酒精氧化铁处酒精灯灯，冷却冷却 后停止通后停止通COCO气气体体 气密性气密性 A A处处：固体由：固体由红色红色变成变成黑色黑色； B B处处：澄清石灰水变浑浊。：澄清石灰水变浑浊。 A B C 实验现象：实验现象： 反应的化学方程式：反应的化学方程式： 高温

6、高温 B B处：处：COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O C处处：2CO 点燃点燃 C处：尾气燃烧发蓝色火焰处：尾气燃烧发蓝色火焰 实验要注意实验要注意 2、实验开始时，先通入、实验开始时，先通入 CO，后给药品加热，后给药品加热 3、实验结束后，先停止、实验结束后，先停止 加热，冷却后停止通加热，冷却后停止通 入入CO 目的是：排净装置中的空气，目的是：排净装置中的空气， 防止防止COCO与空气混合受热爆炸与空气混合受热爆炸 目的是：防止灼热的铁被氧化目的是：防止灼热的铁被氧化; 同时还可以防止石灰水倒吸。同时还可以防止石灰水倒吸。

7、5、尾气要进行处理、尾气要进行处理目的是：防止未反应的目的是：防止未反应的COCO污染空气污染空气 1、实验前，要先检验、实验前，要先检验 装置的气密性装置的气密性 目的是：防止目的是：防止CO逸出污染空气逸出污染空气 4、澄清石灰水的作用是、澄清石灰水的作用是 吸收并检验生成的二氧化碳吸收并检验生成的二氧化碳 尾气的处理：尾气的处理： 方法一：方法一： ； 方法三：方法三： 。 点燃点燃 用气球或排水法收集起来，再利用用气球或排水法收集起来，再利用 在探究用赤铁矿在探究用赤铁矿(主要成分主要成分Fe2O3 )炼铁的主要反应原理时炼铁的主要反应原理时, 老师设计的实验装置如图老师设计的实验装置

8、如图,实验中实验中,小明发现一氧化碳白白烧掉太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？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 工业炼铁工业炼铁 上述反应原理也用于工业炼铁上述反应原理也用于工业炼铁: : 原料：原料： 主要反应主要反应: : 高炉高炉 铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石 工业炼铁的主要设备：工业炼铁的主要设备： 提供热源，提高炉温提供热源，提高炉温； 生成还原剂生成还原剂COCO 除去矿石除去矿石 中的中的SiOSiO2 2 FeFe2 2O O3 3+3CO +3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2

9、高温高温 原料原料 炼炼 铁铁 高高 炉炉 的的 结结 构构 高炉内主要反应：高炉内主要反应： 1、C+O2 = CO2 2、CO2+C = 2CO 3、3CO+Fe2O3 = 2Fe+3CO2 点燃点燃 高温高温 高温高温 利用利用还原剂还原剂在在高温高温下将下将金属金属从化合物中从化合物中还原出来还原出来。 通常把金属（如铁）跟氧气结合生成金属氧化物（如氧化通常把金属（如铁）跟氧气结合生成金属氧化物（如氧化 铁）的过程称为铁）的过程称为金属的氧化金属的氧化 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转化为金属的

10、过程称为金属氧化物的还原金属氧化物的还原 金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法 高温高温 高温高温 高温高温 如在反应如在反应3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，FeFe2 2O O3 3失去氧的失去氧的 过程，称为过程，称为FeFe2 2O O3 3被还原。被还原。FeFe2 2O O3 3发生的反应就叫还原反应。发生的反应就叫还原反应。 FeFe2 2O O3 3是氧化剂，是氧化剂，COCO跟氧结合被氧化，是还原剂。跟氧结合被氧化，是还原剂。 有些较活泼的金属（如铝、镁等）很难从矿物中提取出来。有些较活泼的金属（如铝、镁等）很难从矿物中提取出来。

11、为了得到这些金属，需要用电解的方。为了得到这些金属，需要用电解的方。 2Al2Al2 2O O3 3 = 4 = 4AlAl + 3O + 3O2 2 MgCl MgCl2 2 = Mg+ Cl= Mg+ Cl2 2 通电通电 通电通电 金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法 用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来。用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来。 如如 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 有关含杂质的计算有关含杂质的计算 例例1、1000t含杂质含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的的赤铁矿石中含氧化铁的 质量是多少？质量是多少？ 氧化铁的质量：氧化铁的质量： 10

12、00t （ 1- 20% ）=800t 纯物质的质量纯物质的质量=不纯物质的质量不纯物质的质量物质的质量分数物质的质量分数 例例2：用用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理 论上可以炼出含铁论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 解：设生铁的质量为解：设生铁的质量为x 高温 3COFe2O3= 2Fe3CO2 160 1000t80% 112 x96% X=583.3t 答答:可以炼出含铁可以炼出含铁96%的生铁的生铁583.3t 160 112 1000t80% x96% = 1 1、写出四氧化三铁分别与焦炭、氢气、一氧化碳在、写出四氧化三铁分别与焦炭、氢

13、气、一氧化碳在 高温下反应的化学方程式。高温下反应的化学方程式。 随堂练习随堂练习 2 2、如图是用一氧化碳还原氧化、如图是用一氧化碳还原氧化 铜的实验装置，回答下列问题：铜的实验装置，回答下列问题： （1 1）有下列实验步骤：）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，应先开始时，应先_，然后，然后_。 （2 2）实验进行一段时间后，）实验进行一段时间后，A A装置中出现的现象为装置中出现的现象为_ _ _， 说明有说明有_ _ _生成，生成，B B装置中出现的现象为装置中出现的现象为_，说，说 明有明有_生成。生成。 （3）装置）装置A A中的反应化学方程式为中的反应化学方程式为_， 装置装置B B中的反应化学方程式为中的反应化学方程式为_， 装置装置C C中的目的是中的目的是_。 （ 4 4）反应结束，应先）反应结束，应先 ，待冷却后，待冷却后_。 粉末由黑变红粉末由黑变红 石灰水变浑石灰水变浑 CO+CuO = Cu+COCO+CuO = Cu+CO2 2 COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O 除尾气，防污染除尾气，防污染 熄灭熄灭A处酒精灯处酒精灯 停止通气