6.3_金属矿物与冶炼--123.ppt

1、资源概况资源概况金属元素在地壳中的分布金属元素在地壳中的分布元素名称元素名称质量分数质量分数/%元素名称元素名称质量分数质量分数/%铝（Al）7.73镁（Mg）2.00铁（Fe）4.75锌（Zn）0.008钙（Ca）3.45铜（Cu）0.007钠（Na）2.74银（Ag）0.00001钾（K ）2.47金（Au）0.0000005二、金属矿物二、金属矿物黄铁矿黄铁矿( (FeSFeS2 2 ) )磁铁矿磁铁矿( (FeFe3 3O O4 4) )菱铁矿菱铁矿( (FeCOFeCO3 3 ) )赤铁矿赤铁矿( (FeFe2 2O O3 3) )孔雀石孔雀石铝土矿铝土矿黄铜矿黄铜矿自然界以单质形式

2、存在的银自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金一、金属在自然界的存在一、金属在自然界的存在化合态化合态 大多数以化合物的形态存在。大多数以化合物的形态存在。Fe Al Mg游离态游离态 以单质的形态存在。以单质的形态存在。Au Ag Pt二、二、 铁的冶炼（以赤铁矿为例）铁的冶炼（以赤铁矿为例）Fe2O3 Fe ?3CO + Fe2O3= 2Fe + 3CO2高温高温1.反应原理：反应原理：2.实验装置：实验装置：3.实验步骤：实验步骤：检查装置的气密性。检查装置的气密性。装入药品并固定。装入药品并固定。检验检验CO气体的纯度；气体的纯度；通入通入CO气体排空

3、气气体排空气给氧化铁（给氧化铁（Fe2O3)加热。加热。停止加热（酒精喷灯）。停止加热（酒精喷灯）。冷却到室温后停止通入冷却到室温后停止通入CO。注注意：意：CO早出晚归早出晚归酒精喷灯迟到酒精喷灯迟到早退。早退。4.实验现象：实验现象： 固体由红棕色变为黑色，固体由红棕色变为黑色， 产生使石灰水变浑浊的气体。产生使石灰水变浑浊的气体。3CO+ Fe2O3 3CO2 + 2 FeCO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O高温高温化学方程式：化学方程式：思考：思考： 反应生成的铁该如何检验呢？反应生成的铁该如何检验呢？cocuo澄清的石灰水ABC5.尾气处理尾气处理;(CO有毒，会污染空气）有

4、毒，会污染空气）a.点燃法。点燃法。b.收集法。（用气球收集）收集法。（用气球收集）观察与思考观察与思考1、通入一氧化碳前要先、通入一氧化碳前要先 。 2、澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现、澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现 什么现象？什么现象？3、尾气应如何处理？、尾气应如何处理？4、实验中为什么要先通一段时间、实验中为什么要先通一段时间CO，再加，再加 热热Fe2O3 ？5、实验结束时为什么要先停止加热冷却到室、实验结束时为什么要先停止加热冷却到室温后再停止通入温后再停止通入CO的原因的原因?原料：原料：铁矿石铁矿石( (赤铁矿赤铁矿) )、焦炭、石灰石、焦炭、石灰石、空气空气四、工

5、业炼铁四、工业炼铁1.1.炼炼铁铁设备：设备： 高炉高炉原理：原理： 在高温的条件下，利用焦炭与在高温的条件下，利用焦炭与氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。石中还原出来。原料：原料：铁矿石铁矿石( (赤铁矿赤铁矿) )、焦炭、石灰石、焦炭、石灰石、空气空气四、工业炼铁四、工业炼铁1.1.炼炼铁铁设备：设备： 高炉高炉过量空气过量空气焦炭焦炭焦炭焦炭高温高温高温高温赤铁矿赤铁矿高温高温CO2COFe反应过程：反应过程：涉及反应化学方程式：涉及反应化学方程式：3CO+Fe2O3 = 2Fe+3CO2高温高温C + CO2 = 2CO高温高温C + O2 =

6、CO2点燃点燃焦炭的作用：焦炭的作用：产生产生CO将铁矿石还原。将铁矿石还原。 产生热量，维护炉内温度。产生热量，维护炉内温度。石灰石的作用：石灰石的作用：将铁矿石中的脉石将铁矿石中的脉石 转化为炉渣。转化为炉渣。产品：产品：生铁（含碳量生铁（含碳量2-4.3%）合金合金2.2.炼炼钢：钢：氧气氧气高温高温钢钢生铁生铁钢（含碳量钢（含碳量0.03-2%）类别类别含碳量含碳量%含杂质含杂质机械性能机械性能机械加工机械加工生铁生铁24.3多多硬而脆硬而脆可铸不可可铸不可锻锻钢钢0.032少少硬而韧、硬而韧、有弹性有弹性可铸可锻可铸可锻生铁和钢的区别中国古代冶炼图中国古代冶炼图转转 炉炉 炼炼 钢钢

7、为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨亿吨而发行的邮票而发行的邮票越活泼越活泼的金属的金属,越容易越容易与其他物质形成化与其他物质形成化合物合物,也就也就越难越难从化合物中还原出金属单从化合物中还原出金属单质质.越不活泼越不活泼的金属的金属, 越不容易越不容易与其他物质形与其他物质形成化合物成化合物,也就也就越容易越容易从化合物中还原出从化合物中还原出金属单质金属单质.金属活动性顺序：金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 金金 属属 活活 动动 性性 由由 强强 渐渐 弱弱1.活泼金属活泼金属(如如K Ca

8、 Na Mg AI) 电解法电解法: 2Al2O3 = 4Al+3O22.一般金属一般金属(如如Zn Fe Sn Pb Cu) 热还原法热还原法: Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO3.较稳定金属较稳定金属(如如Hg Ag) 直接加热法直接加热法: 2HgO = 2Hg+O24.稳定金属稳定金属(如如Pt Au) : 直接以单质形式存在直接以单质形式存在通电通电高温高温加热加热五、冶炼金属的常用方法五、冶炼金属的常用方法金属活动性顺序：金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)CuHg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法直接加热法直接加热法例例1

9、用用1000 t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%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带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量1000 t80% 70% 96%=583.3 t赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁。生活中许多设施生活中许多设施都是用都是用铁制铁制成，成，如如：二、铁生锈条件的探究二、铁生锈条件的探究药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。燥剂氯

10、化钙。试设计实验以试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件证明铁制品锈蚀的条件。没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀经经煮沸的煮沸的蒸馏蒸馏水水铁铁钉钉棉棉花花无无水水氯氯化化钙钙（干燥剂）（干燥剂）蒸馏蒸馏水水 稀盐酸稀盐酸油油层层1 2 3 4没有水没有水没有空气没有空气水和空气同时存在水和空气同时存在铁生锈铁生锈的必要的必要条件探究条件探究没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀氧气氧气水水生锈生锈没有水没有水水和空气同时存在水和空气同时存在没有空气没有空气铁铁生生锈锈的必要的必要条件探究结论：条件探究结论：铁铁的腐的腐蚀称为蚀称为，生锈后的产物称为生锈后的产物称为其化其化学学反反应过应过程程是相是相当

11、复杂当复杂，但，但结结果果非常非常简单。简单。+水水铁锈结构铁锈结构疏松多孔，疏松多孔，吸收水分，加速铁制吸收水分，加速铁制品的生锈品的生锈因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e e2 23 3)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”氧气氧气水水生锈生锈三、三、 怎怎样样防止防止铁铁生生锈锈铁油漆氧气和水不能与铁接触，所以铁不会生锈油漆剥落后油漆氧气和水与铁接触，导致铁生锈罐头罐头是由是由镀锡铁制成镀锡铁制成。镀铬镀铬的浴室的浴室水笼头水笼头。用不用不锈钢制锈钢制造的器具造的器具 由由镀锌铁制镀锌铁制造的造的水桶水桶 把把铁与铁与一一较较活活泼泼的的金属相金属相连接连接，牺牲活波金属牺牲活波金属，从从而防而防锈锈。 破损部位锌表层氧与锌反应， 铁不会腐蚀铁锌块金属防腐蚀的方法：金属防腐蚀的方法：形成保护层形成保护层 刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法） 电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、