铁的冶炼合金学习教案

1、会计学1铁的冶炼铁的冶炼(ylin)合金合金第一页，共31页。第2页/共31页第二页，共31页。一、常见金属一、常见金属(jnsh)矿物矿物1 1、分布、分布(fnb)(fnb)和存在和存在金属在自然界中主要以单质存在金属在自然界中主要以单质存在(cnzi)(cnzi)，还是以化合物存在，还是以化合物存在(cnzi)(cnzi)？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第3页/共31页第三页，共31页。化合态金属在自然界中以矿物的形式化合态金属在自然界中以矿物的形式(xngsh)存在。含

2、有矿物的岩石称为矿存在。含有矿物的岩石称为矿石。石。思考：为什么金、银等少数金属以单质思考：为什么金、银等少数金属以单质(dnzh)的形式存在？而大多数金属以化合物的形式存在呢的形式存在？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地壳中含量在前四位的金属元素分别是什么？金属元素分别是什么？第4页/共31页第四页，共31页。2 2、常见、常见(chn (chn jin)jin)矿石矿石赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿褐铁矿褐铁矿第5页/共31页第五页，共31页。磁铁矿磁铁矿菱铁菱铁矿矿铝土铝土矿矿第6页/共31页第六页，共31页。孔雀石孔雀石赤铜矿赤铜矿黄铜矿黄铜矿第7页/共31页第七页，共

3、31页。 选择冶炼原料时，通常考虑矿石选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、金属的价格、金属(jnsh)的含量、安全的含量、安全无污染等。无污染等。第8页/共31页第八页，共31页。 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(yun s)”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 D思考题思考题 原因：含铁量低且冶炼原因：含铁量低且冶炼(ylin)过程中会产生有毒的二氧过程中会产生有毒的二氧化硫气体。化硫气体。第9页/共31页第九页，共31

4、页。褐铁矿褐铁矿（Fe2O3nH2O)磁铁矿磁铁矿（主要成分为（主要成分为Fe3O4 ）黄铁矿黄铁矿（主要成分是（主要成分是FeS2 )菱铁矿菱铁矿(主要成分主要成分FeCO3) 赤铁矿赤铁矿(主要成分为主要成分为Fe2O3) 铁虽然有广泛的用途，但铁在自然界中主要存在铁虽然有广泛的用途，但铁在自然界中主要存在(cnzi)于于铁矿石中，如何从铁矿石中提炼出单质铁？铁矿石中，如何从铁矿石中提炼出单质铁？第10页/共31页第十页，共31页。变成变成第11页/共31页第十一页，共31页。探探 究究 实实 验验 铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过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

5、实验来研究铁冶炼的化学(huxu)原理。原理。1.实验的步骤实验的步骤2.实验的现象实验的现象3.实验注意事项？实验注意事项？第12页/共31页第十二页，共31页。4、实验开始、实验开始(kish)时时,为什么要先通一段时间为什么要先通一段时间CO后，再加热后，再加热Fe2O3？2、澄清、澄清(chngqng)石灰水的作用是什么？石灰水的作用是什么？3、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？5、实验结束前，为什么、实验结束前，为什么还要通还要通CO直至试管完全冷却？直至试管完全冷却？1、你如何验证得到的是铁粉？、你如何验证得到的是铁粉？第13页/共31页第十

6、三页，共31页。“顺手(shnshu)牵氧” CO+Fe2O3 Fe+ CO2高温323现象现象(xinxing)(xinxing)：硬质玻管硬质玻管中中试管试管(shgun)(shgun)中澄清石灰水中澄清石灰水 尾气尾气铁冶炼的化学原理铁冶炼的化学原理一氧化碳与氧化铁反应一氧化碳与氧化铁反应FeFe2 2O O3 3FeFe同学们请思考实验一般步骤：同学们请思考实验一般步骤：通通 点点 熄熄 停停粉末由红变黑粉末由红变黑；变浑浊变浑浊可燃，火焰呈蓝色可燃，火焰呈蓝色第14页/共31页第十四页，共31页。4、实验开始、实验开始(kish)时时,为什么要先通一段时间为什么要先通一段时间CO后，

7、再加热后，再加热Fe2O3？2、澄清石灰水的作用、澄清石灰水的作用(zuyng)是什么？是什么？3、将尖嘴导管排出的气体点燃、将尖嘴导管排出的气体点燃(din rn)目的是目的是什么？什么？检验产生的气体是检验产生的气体是CO2将尾气中有毒气体将尾气中有毒气体CO点燃点燃,转化为转化为CO2,防止污染空气防止污染空气. 为了防止炽热的铁被空气中的氧气氧化为了防止炽热的铁被空气中的氧气氧化实验注意事项实验注意事项: :1、如何验证得到的是铁粉？、如何验证得到的是铁粉？ 为排尽试管内的空气，防止为排尽试管内的空气，防止CO与空气混合加热发生爆炸与空气混合加热发生爆炸5、实验结束前，为什么、实验结束

8、前，为什么还要通还要通CO直至试管完全冷却？直至试管完全冷却？ 用磁铁吸用磁铁吸, , 黑色粉末能否被磁铁吸引黑色粉末能否被磁铁吸引取少量黑色粉末加入稀盐酸。若有气泡产生，溶液变成浅绿色，取少量黑色粉末加入稀盐酸。若有气泡产生，溶液变成浅绿色， 则证明是铁。则证明是铁。COCO：早出晚归：早出晚归 酒精喷灯：迟到早退酒精喷灯：迟到早退第15页/共31页第十五页，共31页。尾气的处理：尾气的处理： 方法方法(fngf)一：一： ；方法；方法(fngf)二：二： ， 方法方法(fngf)三：三： ， 目的：目的： 。点燃点燃(din (din rn)rn)用气球收集用气球收集防止污染空气防止污染空

9、气再利用再利用尾气为何要处理？如何处理？尾气为何要处理？如何处理？第16页/共31页第十六页，共31页。实验室模拟实验室模拟(mn)(mn)炼炼铁铁药品药品(yopn)(yopn)：Fe2O3Fe2O3（红棕色粉末）（红棕色粉末）、COCO原理原理(yunl)(yunl)：3CO3COFe2O3 2FeFe2O3 2Fe3CO23CO2高温高温装置图：装置图：硬质玻璃管硬质玻璃管酒精喷灯酒精喷灯检验二氧化碳检验二氧化碳铁的冶炼铁的冶炼第17页/共31页第十七页，共31页。 A A处处：红棕色红棕色的固体逐渐变成的固体逐渐变成黑色黑色B B处处：澄清石灰水变浑浊。：澄清石灰水变浑浊。C C处处：

10、尾气燃烧产生蓝色火焰：尾气燃烧产生蓝色火焰ABC实验实验(shyn)现象：现象：第18页/共31页第十八页，共31页。以防以防COCO泄露，污染泄露，污染(wrn)(wrn)大气大气以防以防COCO不纯不纯(b chn)(b chn)，加热时发，加热时发生爆炸生爆炸排尽装置中的空气，以防加热排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸时发生爆炸以防空气进入与灼热的铁反应，将其重新以防空气进入与灼热的铁反应，将其重新氧化氧化以防未反应的以防未反应的COCO污染大气污染大气第19页/共31页第十九页，共31页。AB先点燃先点燃(din rn)A还是先点燃还是先点燃(din rn)B，为什么？为什么？第20

11、页/共31页第二十页，共31页。 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炼铁的主要反应原理时时,老师设计的实验装置如图老师设计的实验装置如图,实验中实验中,小明发现一氧化碳白白小明发现一氧化碳白白烧掉太浪费了，对装置又进行烧掉太浪费了，对装置又进行(jnxng)了改进。猜一猜小明了改进。猜一猜小明是怎样改进的？是怎样改进的？ABC第21页/共31页第二十一页，共31页。第22页/共31页第二十二页，共31页。上述上述(shngsh)(shngsh)反应原理也用于工业炼铁反应原理也用于工业炼铁: :原料原料(yunlio)(yunlio)：主要反应主要反应

12、: :高炉高炉 铁矿石、焦炭、热空气、石灰石铁矿石、焦炭、热空气、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、维持炉温提供热源、维持炉温；生成还原气生成还原气COCO。造渣除杂造渣除杂FeFe2 2O O3 3+3CO +3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温FeFe3 3O O4 4 + +CO CO Fe+Fe+COCO2 2高温高温4 43 34 41 1C+O2CO2点燃点燃CO2C2CO高温高温产物产物-生铁生铁第23页/共31页第二十三页，共31页。原料原料(yunlio)炼炼 铁铁 高高 炉炉 的的 结结 构构第24页/共31页第二十四页，共31页。第25

13、页/共31页第二十五页，共31页。指导阅读指导阅读(yud)：课本：课本P125“拓展拓展视野视野”1、许多金属（如锰、锌、铁、镍、铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟、许多金属（如锰、锌、铁、镍、铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质焦炭或氢气、一氧化碳等物质(wzh)一起加热反应。一起加热反应。2、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）、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）2Al2O3=4Al+3O2通电通电(tng din)3、通常把金属跟氧结合成金属氧化物的过程称为金属的氧、通常把金属跟氧结合成金属氧化物的过程称为金属的氧化。金属氧

14、化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失化。金属氧化物跟焦炭、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。去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。2Cu+O2=2CuO金属的氧化金属的氧化H2+CuO=Cu+H2O金属氧化物的还原第26页/共31页第二十六页，共31页。焦炭焦炭二氧化碳二氧化碳一氧化碳一氧化碳铁铁空气、高温空气、高温焦炭、高温焦炭、高温氧化铁、高温氧化铁、高温第27页/共31页第二十七页，共31页。1 1、如图是用一氧化碳还原氧化铜、如图是用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，回答下列问题：的实验装置，回答下列问题：（1 1）有下列实验步骤：）有下列实

15、验步骤： 加热加热(ji r)(ji r)；通入一氧化碳。请用上述实验步骤通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先的标号填空，实验开始时，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装置中的现象为装置中的现象为_ _ _，说明有，说明有_ _ 生成生成，B B装置中的现象为装置中的现象为 ，说明有，说明有_生成。生成。粉末粉末(fnm)由黑变红由黑变红石灰水变浑石灰水变浑（3 3）装置）装置A A中的反应中的反应(fnyng)(fnyng)化学方程式为化学方程式为_，装置装置B B中的反应中的反应(fnyng)(fnyng)化学方程式为化学

16、方程式为_，装置装置C C中的目的是中的目的是_。（4 4）反应）反应(fnyng)(fnyng)结束，应先结束，应先_，待冷却后，待冷却后_。 CO+CuO = Cu+COCO+CuO = Cu+CO2 2COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O除尾气，防污除尾气，防污染染停止加热停止加热停止通停止通气气第28页/共31页第二十八页，共31页。相信(xingxn)你会计算 某钢铁公司用490万吨含氧化铁60%的赤铁矿石炼铁(lin ti)，所得到的生铁最多含铁多少万吨？（用两种不同的方法计算）解：设可炼成含铁的质量解：设可炼成含铁的质量(zhling)为为x 3CO + Fe2O3 = 2Fe + 3CO2 160 112 4