铁的冶炼及含杂质化学方程式的计算

1、 5-2 铁的冶炼铁的冶炼 第一课时第一课时 金属元素在自然界中的分布金属元素在自然界中的分布 地壳中金属的百分含量 一、常见金属矿物一、常见金属矿物 金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？ 大部分以化合物存在，极少数金属以单质（游离态）存在大部分以化合物存在，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 1、分布和存在、分布和存在 磁铁矿的主要成分为磁铁矿的主要成分为Fe3O4 黄铁矿的主要成分是黄铁矿的主要成分是FeS2 铁的几种矿石铁的几种矿石 赤铁矿赤

2、铁矿(主要成分为主要成分为Fe2O3) 褐铁矿（褐铁矿（Fe2O3nH2O)菱铁矿主要成分是菱铁矿主要成分是FeCO3 孔雀石孔雀石赤铜矿赤铜矿 黄铜矿黄铜矿 铝土矿铝土矿 (iron)(iron)在自然界中分布很广，在地壳中在自然界中分布很广，在地壳中 含量居所有金属元素的第含量居所有金属元素的第二二位，仅次于位，仅次于 铝铝，约占地壳总质量的，约占地壳总质量的4.75%4.75%。我国辽。我国辽 宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都 有大型铁矿。有大型铁矿。 变成变成 选择赤铁矿，因为赤铁矿中铁的含量比较高，选择赤铁矿，因为赤铁矿中铁的含量比较高， 且对环境

3、污染小，成本比较低。所以要选择赤铁矿且对环境污染小，成本比较低。所以要选择赤铁矿 现在以铁的冶炼为例：有赤铁矿（现在以铁的冶炼为例：有赤铁矿（Fe2O3)、 磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4)、黄铁矿（、黄铁矿（FeS2).你会选择你会选择 以哪种矿石为原料冶炼铁，为什么？以哪种矿石为原料冶炼铁，为什么？ Fe 赤铁矿赤铁矿(主要成分为主要成分为Fe2O3) Fe2O3和和Fe的组成上有何不同之处的组成上有何不同之处 （1）、可在）、可在 一定条件下，使一定条件下，使Fe2O3直接失直接失 氧，转变成铁；（氧，转变成铁；（ ） （2）、可加入某类物质，让其与）、可加入某类物质，让其与Fe2O3中中

4、的的O元素结合，主动夺取元素结合，主动夺取Fe2O3中的中的“O” 元素，使元素，使Fe2O3转变成金属转变成金属Fe。（。（ ） C + O2 = CO2 2H2+O2=2H2O 2CO+O2=2CO2 点燃点燃 点燃点燃 点燃点燃 2Mg+O2= 2MgO 点燃点燃 （） （） （ ） 用一氧化碳与氧化铁反应，夺取氧化铁用一氧化碳与氧化铁反应，夺取氧化铁 中的氧中的氧 基本反应原理：基本反应原理： FeFe2 2O O3 3 + +CO CO = = Fe+Fe+COCO2 2 高温高温 Fe2O3Fe 3 32 23 31 1 课本课本124124页的实验，实验过程中注意安全页的实验，实

5、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。（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。 反 应 装 置 检验装 置 尾 气 装 置 实验装置实验装置 实验步骤实验步骤: : 5 5、待冷却后取出产物，用磁铁、待冷却后取出产物，用磁铁吸引吸引，看能否被吸起。，看能否被吸起。 1、反应前先检查装置的、反应前先检查装置的气密性气密性 3、验纯验纯CO气体，气体，通通CO气体一会儿气体一会儿,再用酒精灯再用酒精灯加热加热 氧化铁。氧化铁。 4、反应结束，先、反应结束，先撤撤氧化铁处酒精氧化铁处酒精灯灯，稍稍冷却后，稍稍冷却后停停 止通止通CO气体气体 2、装入药品，连接好装置、装入药品

6、，连接好装置 1.1.组装组装查查密密 2.2.装入药品装入药品 3.3.验纯验纯通气通气 4.4.点灯点灯除尾除尾 5.5.排空排空点灯点灯 6.6.熄灯通气熄灯通气 7.7.冷却冷却停气停气 以防以防COCO泄露，污染大气泄露，污染大气 以防以防COCO不纯，加热时发生爆炸不纯，加热时发生爆炸 排尽装置中的空气，以防加热时排尽装置中的空气，以防加热时 发生爆炸发生爆炸 防止铁在较高的温度下重新被氧化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同时还可以防止石灰水倒吸 以防未反应的以防未反应的COCO污染大气污染大气 实验步骤实验步骤 澄清石灰水作用是什么？实验中会出现澄清石灰水

7、作用是什么？实验中会出现 什么现象？什么现象？ 实验注意那些问题？（先加热还是先通气？实验注意那些问题？（先加热还是先通气？ 实验完毕是先停止加热吗？）实验完毕是先停止加热吗？） 3CO+Fe2O3=Fe+3CO2 高温高温 演示演示COCO还原还原 Fe2O3.exeFe2O3.exe 实验实验 3、实验现象、实验现象 （4）产物能被磁铁吸引）产物能被磁铁吸引 （1）红色红色的粉末逐渐变成的粉末逐渐变成黑色黑色 （2）澄清石灰水变浑浊。）澄清石灰水变浑浊。 （3）CO燃烧呈蓝色火焰燃烧呈蓝色火焰 2、实验结束时，先熄灭酒精灯，直到试管冷、实验结束时，先熄灭酒精灯，直到试管冷 却再停止通一氧化

8、碳的原因是却再停止通一氧化碳的原因是 （1）试管冷却，否则高温会使生成的铁又被氧化）试管冷却，否则高温会使生成的铁又被氧化 （2）防止石灰水倒吸，使试管炸裂）防止石灰水倒吸，使试管炸裂 3、尾气的成分中含有、尾气的成分中含有CO，必须加以处理，方，必须加以处理，方 法有法有 排出装置内的空气，以免加热时排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，与空气混合， 发生爆炸发生爆炸。 （1）用气球收集；）用气球收集； （2）点燃；）点燃； 1、实验中先通一段时间、实验中先通一段时间CO，再点燃酒精灯加热，再点燃酒精灯加热 Fe2O3的目的：的目的： 实验改进：实验改进： 可将上述装置除尾气的部分，改

9、成用气球收集，这样收可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收 集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用 或把尾气烧或把尾气烧 掉，防止污掉，防止污 染空气染空气 工业炼铁的主要设备、原料、原工业炼铁的主要设备、原料、原 理是什么？各原料的作用又是如何理是什么？各原料的作用又是如何 的呢？的呢？ 原料：原料： . 主要反应主要反应 . FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO 2Fe+3CO2 2 高温高温 高炉高炉 铁矿石铁矿石、焦炭焦炭、石灰石石灰石、空气空气 工业炼铁的主要设备：工业炼铁的主要设备： . 提供热源，维持炉温提

10、供热源，维持炉温 提供提供CO 造渣除杂造渣除杂 炼炼 铁铁 高高 炉炉 的的 结结 构构 1、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装 置如图所示：置如图所示： （1）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可 能产生的后果是能产生的后果是 。 （2）写出）写出A中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式 。 （3）B装置中产生的现象可判断反应装置中产生的现象可判断反应 是否开始发生，是否开始发生，B试剂是试剂是 。 （4）C装置的作用是装置的作用是 。 （5）、）、C装置收集气体的方法叫装置收集气体的方法叫 。 Fe2O3

11、 CO ABC 发生爆炸发生爆炸 高温高温 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 澄清石灰水澄清石灰水 收集未反应的收集未反应的CO，防止污染空气，防止污染空气 排水法排水法 2、炼铁的原料是（、炼铁的原料是（ ） A、铁矿石、一氧化碳、空气、铁矿石、一氧化碳、空气 B、铁矿石、烟煤、生石灰、铁矿石、烟煤、生石灰 C、铁矿石、焦炭、空气、铁矿石、焦炭、空气 D、铁矿石、焦炭、石灰石、空气、铁矿石、焦炭、石灰石、空气 D 3、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是（）少，下列铁矿石你认为不

12、适宜炼铁的是（） A.磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）72.4% B.赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）70% C.菱铁矿（菱铁矿（FeCO3）48.3% D.黄铁矿（黄铁矿（FeS2）46.7% D 第二课时第二课时 思考思考 化学方程式所表示的都是纯净物质发生化学方程式所表示的都是纯净物质发生 化学变化时的相互关式，各化学式所规定化学变化时的相互关式，各化学式所规定 的化学量反映的是纯净物间的数量关系，的化学量反映的是纯净物间的数量关系， 但在现实生活中，绝对纯净或理想纯净的但在现实生活中，绝对纯净或理想纯净的 物质的不存在的，或多或少都含有杂质。物质的不存在的，或多或少都含有杂质。 当参加反应的物

13、质含有杂质时，先要把含杂当参加反应的物质含有杂质时，先要把含杂 质物质的质量换算成纯物质的质量，再用纯物质质物质的质量换算成纯物质的质量，再用纯物质 的质量进行计算。的质量进行计算。 有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算 交流与讨论 例例1、含氧化铁含氧化铁320t的赤铁矿石，可炼出铁的赤铁矿石，可炼出铁 多少吨？多少吨？ 解：设可炼出铁解：设可炼出铁X FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO 2Fe+3CO2 2 高温高温 160 112 320t 112 X 160 112 = 320t x X=224t 答：可炼出铁答：可炼出铁224t 例例1、400t含

14、氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿，可炼出的赤铁矿，可炼出 铁多少吨？铁多少吨？ 解：设可炼出铁解：设可炼出铁X FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO 2Fe+3CO2 2 高温高温 160 112 400 x80% x 160 400 x80% = 320t (1- 4%) x X=224t 答：可炼出铁答：可炼出铁224t 例例1、含氧化铁含氧化铁320t的赤铁矿石，可炼出含的赤铁矿石，可炼出含 杂质杂质4%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 解：可炼出含杂质解：可炼出含杂质4%的生铁的生铁x吨吨 FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO

15、 2Fe+3CO2 2 高温高温 160 112 320t (1- 4%)x 160 112 = 320t (1- 4%) x 答：可炼出铁答：可炼出铁233.3t X=233.3t 例例3：用用400t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理 论上可以炼出含杂质论上可以炼出含杂质4%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 注意：注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量 赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁 解：设理论上可炼出含铁解：设理论上可炼出含铁 96%的生铁的生铁X FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO

16、 2Fe+3CO2 2 高温高温 160 112 400t80 % (1-4%)X 答：答：理论上可炼出含铁理论上可炼出含铁 96%的生铁的生铁233.3t 160 112 = 400t80% (1- 4%) X X=233.3t P126页 5.工业上用含氧化铁工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料的赤铁矿为原料 炼铁，得到含杂质炼铁，得到含杂质4%的生铁。据此填写下的生铁。据此填写下 列框图中有关物质的质量，并写出完整的列框图中有关物质的质量，并写出完整的 计算过程。计算过程。 氧化铁 的质量 纯铁的 质量 生铁的 质量 随堂练习随堂练习 1 1、工业上以赤铁矿（、工业上以赤铁矿（FeFe

17、2 2O O3 3）为原料冶炼铁。某）为原料冶炼铁。某 钢铁厂冶炼钢铁厂冶炼896Kg896Kg铁，需要含铁，需要含FeFe2 2O O3 364%64%的赤铁矿的赤铁矿 多少多少KgKg？ P136页 3.黄铜是一种重要的金属材料，是铜和锌的黄铜是一种重要的金属材料，是铜和锌的 合金，可以用于制造机器、电器零件及日合金，可以用于制造机器、电器零件及日 常用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量常用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量 分数，取分数，取10g该黄铜样品粉末加入到稀硫该黄铜样品粉末加入到稀硫 酸中，恰好完全反应，产生氢气酸中，恰好完全反应，产生氢气0.1g。试。试 求：求： （1）该黄铜样

18、品中锌的质量分数；）该黄铜样品中锌的质量分数； （2）该黄铜样品中铜的质量分数。）该黄铜样品中铜的质量分数。 1、还原剂法：、还原剂法：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。 把金属的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等把金属的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等 物质一起加热反应。（如锰、锌、铁、镍、物质一起加热反应。（如锰、锌、铁、镍、 铅等）铅等） 2、电解法：有些金属很难从其矿物中提取、电解法：有些金属很难从其矿物中提取 出来，需用电解的方法。（如铝等）出来，需用电解的方法。（如铝等） 2Al2O3=4Al+3O2 通电通电 如如CO、H2 和和C等等 由于由于不同的金属的化学活动性不同的金属的化学活动性不同，因此，常采用不同的不同，因此，常采用不同的 冶炼方法。冶炼方