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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二节 金属矿物 铁的冶炼,一、常见金属矿物,1,、分布和存在,金属在自然界中主要以单质存在，还是以化合物存在？,极少数金属以单质（游离态）存在,自然界中以单质存在的,银,自然界中以单质存在的,金,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。,大多数金属以化合物（化合态）存在,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？,地壳中含量在前四位的金属元素分别是什么？,2,、常见矿石,赤铁矿,Fe,2,O,3,黄铁矿,FeS,2,褐铁矿,Fe,2,O,3,XH,2,O,磁铁矿,Fe,3,O,4,菱铁矿,FeCO,3,铝土矿,Al,2,O,3,孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,赤铜矿,Cu,2,O,黄铜矿,CuFeS,2,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,第二位,，仅次于铝，约占地壳总质量的,4.75%,。,我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花,使金属矿物变成金属的过程，叫做,金属的冶炼,。,选择冶炼原料,时，通常考虑矿石的价格、金属的含量、安全无污染等。,我反思 我提高,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。,进行课本,124,页的实验，实验过程中注意安全（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。,A,B,C,实验前观察,颜色：,_,状态：,_,能否被磁铁吸起？,红棕色,固体粉末,否,Fe,2,O,3,实验步骤,:,1.,反应前先检,查,装置的,2.,装,入药品，连接好装置,3.,先制,CO,气体，然后,验纯,，若已纯，,通,CO,气,体一会儿,再用酒精灯对着氧化铁,加热,。,4.,观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化,5.,反应结束，先,撤,氧化铁处酒精,灯,，稍稍,冷却后停止通,CO,气,体,6.,待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。,气密性,(CO:,早出晚归,酒精灯,:,迟到早退,),仪器装置,A,B,C,实验步骤：,给药品加热,通入,CO,停止通入,CO,停止加热,通入,CO,给药品加热,停止加热,停止通入,CO,1.,组装,查,密,2.,装入药品,3.,验纯,通气,4.,点灯,除尾,5.,排空,点灯,6.,熄灯通气,7.,冷却,停气,以防,CO,泄露，污染大气,以防,CO,不纯，加热时发生爆炸,排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸,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。,以防未反应的,CO,污染大气,实验步骤,:,A,处,：固体由,红色,变成,黑色,；,B,处,：澄清石灰水变浑浊。,C,处,：尾气燃烧发蓝色火焰,仪器装置,A,B,C,实验现象：,探 究 实 验,拓展延伸,尾气的处理：,方法一：,；方法二：,，,方法三：,，目的：,。,点燃,用气球收集,防止污染空气,再利用,拓展延伸,在探究用赤铁矿,(,主要成分,Fe,2,O,3,),炼铁的主要反应原理时,老师设计的实验装置如图,实验中,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？,A,B,C,铁冶炼的化学原理,一氧化碳与氧化铁反应,基本反应原理：,Fe,2,O,3,+,CO,Fe+,CO,2,高温,Fe,2,O,3,Fe,3,2,3,1,现象：,硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；,试管中澄清石灰水变浑浊；,尾气可燃，火焰呈蓝色。,工业炼铁,上述反应原理也用于工业炼铁,:,原料：,主要反应,:,高炉,铁矿石、焦炭、热空气、石灰石,工业炼铁的主要设备：,提供热源、维持炉温,；,生成还原气,CO,。,造渣除杂,Fe,2,O,3,+3CO,2Fe+3CO,2,高温,Fe,3,O,4,+,CO,Fe+,CO,2,高温,4,3,4,1,原料,炼 铁 高 炉 的 结 构,炼 铁 工 业 设 备 图,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,”,少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是：,（）,A.,磁铁矿（,Fe,3,O,4,）,72.4%,B.,赤铁矿（,Fe,2,O,3,）,70%,C.,菱铁矿（,FeCO,3,）,48.3%,D.,黄铁矿（,FeS,2,）,46.7%,D,思考题：,由于,不同的金属的化学活动性,不同，因此，常采用不同的冶炼方法。,热还原法、电解法、热分解法等。,利用,还原剂,在,高温,下将,金属,从化合物中,还原出来,。,Fe,2,O,3,+3,CO,=2Fe+3CO,2,WO,3,+3,H,2,=W+3H,2,O,2CuO+C =2Cu+CO,2,高温,高温,高温,热还原法,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,金属的氧化,金属氧化物跟焦碳、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程称为,金属氧化物的还原,高炉炼铁,金属的常用冶炼方法,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,Fe,2,O,3,+3H,2,=2Fe+3H,2,O,高温,2Fe,2,O,3,+3C=4Fe+3CO,2,高温,（即物质跟氧结合的反应称为,氧化,。物质失去氧的过程称为,还原,。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反应，这种物质叫,还原剂,。物质失去氧的反应叫还原反应，这种物质叫,氧化剂,。）,通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为,金属的氧化,。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,。,如在反应,3CO,Fe,2,O,3,2Fe,3CO,2,中，,Fe,2,O,3,失去氧的过程，称为,Fe,2,O,3,被还原。,Fe,2,O,3,发生的反应就叫还原反应。,Fe,2,O,3,是氧化剂，,CO,跟氧结合被氧化，是还原剂。,高温,湿法冶金（金属）,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。适于处理金属含量较低和组分比较复杂的原料，如有色金属和稀有金属。,举例：,Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,热分解法,2,Hg,O=2,Hg,+O,2,2,Ag,2,O=4,Ag,+O,2,常用于不活泼金属,（,Hg,、,Ag,等,）,的冶炼。,Au,、,Pt,可通过金沙淘洗获得。,电解法,在金属活动性顺序中，,K,、,Na,、,Ca,、,Al,等,活泼金属,的,还原性很强,，都很,容易,失去,电子,，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用,通电分解其熔融盐或氧化物,的方法来,冶炼,。,2Al,2,O,3,=4,Al,+3O,2,2NaCl=2,Na,+Cl,2,通电,通电,金属的常用冶炼方法,有关杂质问题的计算,有关杂质问题的计算,例,1,、,1000t,含杂质,20%,的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？,氧化铁的质量：,1000t,（,1-20%,）,=800t,纯,物质的质量,=,不纯物质的质量,物质的质量分数,例,2,、,计算多少吨生铁中含铁的质量分数为,96%,，,含铁,560t,？,生铁的质量：,560t96%=583.3t,不纯,物质的质量,=,纯物质的质量,物质的质量分数,例,3,：,用,1000t,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,赤铁矿石,氧化铁,铁,生铁,1000t80%70%96%=583.3t,生铁的质量：,练习：,要炼出含杂质,2%,的生铁,3200,吨，需要含氧,化铁质量分数为,80%,的赤铁矿石多少吨？,生铁,铁,氧化铁,赤铁矿石,3200t,（,1-20%,）,70%80%=4571.5t,赤铁矿石,:,随堂练习,1,、工业上以赤铁矿（,Fe,2,O,3,）为原料冶炼铁。某钢铁厂冶炼,896Kg,铁，需要含,Fe,2,O,3,64%,的赤铁矿多少,Kg,？,（,2000 Kg,）,2,、,2.8gCO,在高温下跟,5.8g,某种铁的氧化物完全反应，这种氧化物是（）,A,、,FeO,B,、,Fe,2,O,3,C,、,Fe,3,O,4,C,3,、写出四氧化三铁分别与焦炭、氢气、一氧化碳在高温下反应的化学方程式。,2C+Fe,3,O,4,=3Fe+2CO,2,高温,4H,2,+Fe,3,O,4,=3Fe+4H,2,O,高温,4CO+Fe,3,O,4,=3Fe+4CO,2,高温,4,、如图是用一氧化碳,还原氧化铜的实验装置，,回答下列问题：,（,1,）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，实验开始时，应先,_,，然后,_,。,（,2,）实验进行一段时间后，,A,装置中出现的现象为,_ _,，说明有,_ _,生成，,B,装置中出现的现象为,_,，说明有,_,生成。,粉末由黑变红,Cu,石灰水变浑,CO,2,（,3,）装置,A,中的反应化学方程式为,_,，,装置,B,中的反应化学方程式为,_,，,装置,C,中的目的是,_,。,（,4,）反应结束，应先,_,，待冷却后,_,。,CO+CuO,=Cu+CO,2,CO,2,+Ca(OH),2,=CaCO,3,+H,2,O,除尾气，防污染,停止加热,停止通气,以生铁为原料，利用氧气或铁的氧化物将一部分碳等杂质变为气体或炉渣而除去的过程。,目的：,降碳、调硅锰、除硫磷。,原理：,工业炼钢,
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