金属矿物与冶炼(16)

1、6.2 金属矿物与冶炼,一、金属矿物,1.金属元素在自然界的存在形态 游离态（元素以单质形态存在）： 少数很不活泼金属如：金Au 、银Ag 铂Pt 化合态（元素以化合物形态存在）： 绝大多数金属以化合物形态存在于矿物中如： 铁Fe、铜 Cu、 钠Na等绝大多数金属,2.常见的几种矿石,在地壳中，矿物常与岩石混合共存在一起，形成矿石,赤铁矿（Fe2O3）,磁铁矿 （Fe3O4）,钛铁矿 （FeTiO3）,黄铁矿 （FeS2）,孔雀石 （Cu2(OH)2CO3）,赤铜矿 （Cu2O）,铝土矿（Al2 O3）,金属的冶炼实质是把金属从矿石中还原出来的过程,二、炼铁的基本原理,验证反应是否产CO2；

2、浑浊,CO有剧毒，可燃烧处理,防止试管内空气与一氧化碳受热发生爆炸,先熄灭酒精灯，继续通一会儿一氧化碳，防止Fe又被氧化成Fe2O3以至实验失败,用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引,1检查装置的气密性 2.装药品，固定玻璃管 3.向玻璃管通入CO 4过一会儿点酒精灯及酒精喷灯 5.撤离酒精喷灯， 6停止通CO熄灭酒精灯,拓展与迁移,用氧化铜代替氧化铁进行实验，结果会怎样？,现 象：,化学方程式：,黑色粉末逐渐变成光亮的红色，澄清的石灰水变浑浊,钢铁厂如何把矿石炼成铁和钢,三、铁的冶炼,1.炼铁,过量空气,焦炭,焦炭,点燃,高温,赤铁矿,高温,CO2,CO,Fe,反应过程：,将铁矿石、焦炭和石灰石按一

3、定的比例加入高炉，从炉下部通进热风，使焦碳转变成一氧化碳，并利用它将铁矿石还原成铁,炼铁的主要设备是：,主要反应,C+O2=CO2,C+CO2=2CO,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,高温,高温,点燃,高炉,H2、C、CO化学性质的比较,点燃,点燃,点燃,点燃,高温,H2和C还原CuO实验比较,实验装置图,原料：,铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气,四、铁的冶炼,1.炼铁,设备：,高炉,过量空气,焦炭,焦炭,高温,高温,赤铁矿,高温,CO2,CO,Fe,反应过程：,涉及反应化学方程式：,产品：,生铁（含碳量2-4.3%）,合金,2.炼钢：,氧气,高温,钢,生铁,钢（含碳量0.03-2%

4、）,生铁和钢的区别,中国古代冶炼图,转 炉 炼 钢,为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质. 越不活泼的金属, 越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质.,金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au,金 属 活 动 性 由 强 渐 弱,1.活泼金属(如K Ca Na Mg AI) 电解法: 2Al2O3 = 4Al+3O2 2.一般金属(如Zn Fe Sn Pb Cu) 热还原法: Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO 3

5、.较稳定金属(如Hg Ag) 直接加热法: 2HgO = 2Hg+O2 4.稳定金属(如Pt Au) : 直接以单质形式存在,通电,高温,加热,五、冶炼金属的常用方法,金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)CuHg AgPt Au,电解法,热还原法,直接加热法,例1 用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？,注意： 带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量,1000 t80% 70% 96%=583.3 t,赤铁矿石氧化铁铁生铁,但这些设施普遍受到腐蚀的影响。,二、铁生锈条件的探究,药品：现有洁净无锈的铁钉、试管、经

6、煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、稀盐酸、棉花和干燥剂氯化钙。,试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。,没有生锈,产生锈蚀,经煮沸的蒸馏水,铁钉,棉花,无水氯化钙 （干燥剂）,蒸馏水,稀盐酸,油层,1 2 3 4,没有水,没有空气,水和空气同时存在,铁生锈的必要条件探究,没有生锈,产生锈蚀,没有水,水和空气同时存在,没有空气,铁生锈的必要条件探究结论：,氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,疏松多孔,完全锈蚀,致密结实,使铝“自我保护”,三、 怎样防止铁生锈,加上保护层,1. 加上油漆、搪瓷、塑胶层或油脂,3. 使用合金,用不锈钢制造的器具,4.牺牲性保护,由镀锌铁制造的水桶,把铁与一较活泼的金属相连接

7、，牺牲活波金属，从而防锈。,金属防腐蚀的方法：,形成保护层 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）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等 改变金属的内部结构 制成合金，如不锈钢 改善腐蚀环境等等 保持铁制品表面干燥和洁净,（1)隔绝空气或氧气 (2)隔绝水,m纯净物=m混合物 - m杂质 m纯净物=m混合物 . 纯度 m纯净物=m混合物 .（1-杂质度）,几个公式,1. 1.25t赤铁矿石中，含有Fe2O3为1t，则这种矿石的Fe2O3纯度为_%,2. 1000g生铁中只含有4%的碳，并物其他杂质，则此生铁中含有_g铁,3. _g生铁（含铁的纯度为96.1%）中含有96.1g铁。,80,960,100,讨论下列各题,例题1,2000t含Fe2O3为80%的赤铁矿石，理论上（即最多）能炼出纯铁多少吨？,解：2000t赤铁矿石中