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第二节 金属矿物 铁冶炼,第1页,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,银,自然界中以单质存在,金,第2页,化合态金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物岩石称为矿石。,大多数金属以化合物（化合态）存在,思索：为何金、银等少数金属以单质形式存在？而大多数金属以化合物形式存在呢？,地壳中含量在前四位金属元素分别是什么？,第3页,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,第4页,磁铁矿,Fe,3,O,4,菱铁矿,FeCO,3,铝土矿,Al,2,O,3,第5页,孔雀石,Cu,2,(OH),2,CO,3,赤铜矿,Cu,2,O,黄铜矿,CuFeS,2,第6页,铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金,属元素,第二位,，仅次于铝，约占地壳总质量,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过程，叫做,金属冶炼,。,第7页,选择冶炼原料,时，通常考虑矿石价格、金属含量、安全无污染等。,我反思 我提高,第8页,铁矿石是怎样炼成铁呢？让我们经过试验来研究铁冶炼化学原理。,进行书本,124,页试验，试验过程中注意安全（一氧化碳有毒），注意观察试验现象并统计。,A,B,C,第9页,试验前观察,颜色：,_,状态：,_,能否被磁铁吸起？,红棕色,固体粉末,否,Fe,2,O,3,第10页,试验步骤,:,1.反应前先检验装置,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.观察氧化铁颜色变化和石灰水变化,5.反应结束，先撤氧化铁处酒精灯，稍稍冷却后停顿通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,),第11页,仪器装置,A,B,C,试验步骤：,给药品加热,通入,CO,停顿通入,CO,停顿加热,通入,CO,给药品加热,停顿加热,停顿通入,CO,第12页,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,排尽装置中空气，以防加热时发生爆炸,预防铁在较高温度下重新被氧化,;,同时还能够预防石灰水倒吸。,以防未反应,CO,污染大气,试验步骤,:,第13页,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,试验现象：,第14页,拓展延伸,尾气处理：,方法一：,；方法二：,，,方法三：,，目标：,。,点燃,用气球搜集,预防污染空气,再利用,第15页,拓展延伸,在探究用赤铁矿,(,主要成份,Fe,2,O,3,),炼铁主要反应原理时,老师设计试验装置如图,试验中,小明发觉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？,A,B,C,第16页,铁冶炼化学原理,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。,第17页,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,第18页,原料,炼 铁 高 炉 结 构,第19页,炼 铁 工 业 设 备 图,第20页,第21页,炼铁选取铁矿石通常不但要求含铁量高，而且要“有害元素”少，以下铁矿石你认为不宜炼铁是：,（）,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,思索题：,第22页,因为,不一样金属化学活动性,不一样，所以，常采取不一样冶炼方法。,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）过程称为,金属氧化,金属氧化物跟焦碳、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属过程称为,金属氧化物还原,高炉炼铁,金属惯用冶炼方法,第23页,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,第24页,（即物质跟氧结合反应称为,氧化,。物质失去氧过程称为,还原,。同理：物质跟氧结合反应叫氧化反应，这种物质叫,还原剂,。物质失去氧反应叫还原反应，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）过程称为,金属氧化,。金属氧化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属过程，称为,金属氧化物还原,。,第25页,如在反应,3CO,Fe,2,O,3,2Fe,3CO,2,中，,Fe,2,O,3,失去氧过程，称为,Fe,2,O,3,被还原。,Fe,2,O,3,发生反应就叫还原反应。,Fe,2,O,3,是氧化剂，,CO,跟氧结合被氧化，是还原剂。,高温,第26页,湿法冶金（金属）,用活泼金属将一些不太活泼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原料，如有色金属和稀有金属。,举例：,Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,第27页,热分解法,2,Hg,O=2,Hg,+O,2,2,Ag,2,O=4,Ag,+O,2,惯用于不活泼金属,（,Hg,、,Ag,等,）,冶炼。,Au,、,Pt,可经过金沙淘洗取得。,电解法,在金属活动性次序中，,K,、,Na,、,Ca,、,Al,等,活泼金属,还原性很强,，都很,轻易,失去,电子,，所以不能用普通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,方法来,冶炼,。,2Al,2,O,3,=4,Al,+3O,2,2NaCl=2,Na,+Cl,2,通电,通电,金属惯用冶炼方法,第28页,相关杂责问题计算,第29页,相关杂责问题计算,例,1,、,1000t,含杂质,20%,赤铁矿石中含氧化铁质量是多少？,氧化铁质量：,1000t,（,1-20%,）,=800t,纯物质质量,=,不纯物质质量,物质质量分数,第30页,例,2,、,计算多少吨生铁中含铁质量分数为,96%,，,含铁,560t,？,生铁质量：,560t96%=583.3t,不纯物质质量,=,纯物质质量,物质质量分数,第31页,例,3,：,用,1000t,含氧化铁,80%,赤铁矿石，理,论上能够炼出含铁,96%,生铁多少吨？,注意：,带入化学方程式计算数据应是纯净物质量,赤铁矿石,氧化铁,铁,生铁,1000t80%70%96%=583.3t,生铁质量：,第32页,练习：,要炼出含杂质,2%,生铁,3200,吨，需要含氧,化铁质量分数为,80%,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,:,第33页,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%,赤铁矿多少,Kg,？,（,Kg,）,第34页,2,、,2.8gCO,在高温下跟,5.8g,某种铁氧化物完全反应，这种氧化物是（）,A,、,FeO B,、,Fe,2,O,3,C,、,Fe,3,O,4,C,第35页,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,第36页,4,、如图是用一氧化碳,还原氧化铜试验装置，,回答以下问题：,（,1,）有以下试验步骤：,加热；通入一氧化碳。请用上述试验步骤标号填空，试验开始时，应先,_,，然后,_,。,（,2,）试验进行一段时间后，,A,装置中出现现象为,_ _,，说明有,_ _,生成，,B,装置中出现现象为,_,，说明有,_,生成。,粉末由黑变红,Cu,石灰水变浑,CO,2,第37页,（,3,）装置,A,中反应化学方程式为,_,，,装置,B,中反应化学方程式为,_,，,装置,C,中目标是,_,。,（,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,停顿加热,停顿通气,第38页,以生铁为原料，利用氧气或铁氧化物将一部分碳等杂质变为气体或炉渣而除去过程。,目：,降碳、调硅锰、除硫磷。,原理：,工业炼钢,第39页,
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