金属矿物铁的冶炼课件讲义.ppt

1、化合物化合物地壳中的各种金属元素是以单质还是化合物的地壳中的各种金属元素是以单质还是化合物的形式存在？形式存在？复习回顾复习回顾l地壳中含量最多的金属元素是地壳中含量最多的金属元素是_;含量第二的金属元素是含量第二的金属元素是_。自然界中自然界中极少数极少数金属以金属以单质单质形式存在形式存在,大多数大多数金属以金属以化合物化合物形式存在形式存在自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的金金和和银银 1、了解、了解常见金属矿物常见金属矿物 2、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。3、掌握相关的化学方程式。、掌握相关的化学方程式。一、常见金属矿物一、常见金属矿物赤

2、铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿褐铁矿褐铁矿菱铁矿菱铁矿铝土矿铝土矿磁铁矿磁铁矿孔雀石孔雀石黄铜矿黄铜矿赤铜矿赤铜矿金属的冶炼方法金属的冶炼方法（1 1）电解法）电解法：活泼金属（如：活泼金属（如K K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等）等）很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。如：电解熔融氧化铝制铝：如：电解熔融氧化铝制铝：2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl+3O+3O2 2 通电通电K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au(H)Cu Hg Ag Pt

3、 AuCuOCuO+CO=Cu+CO+CO=Cu+CO2 2（2 2）还原法）还原法：如：如FeFe、CuCu等活动性不是很强的金属等活动性不是很强的金属一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原为金属单质。如：为金属单质。如：金属的冶炼方法金属的冶炼方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au(H)Cu Hg Ag Pt Au金属的冶炼方法金属的冶炼方法（1 1）电解

4、法）电解法：活泼金属（如：活泼金属（如K K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等）等）很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。如：电解熔融氧化铝制铝：如：电解熔融氧化铝制铝：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au(H)Cu Hg Ag Pt Au金属的冶炼方法金属的冶炼方法2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl+3O+3O2 2 （1 1）电解法）电解法：活泼金属（如：活泼金属（如K K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等）等）很难从其矿石中提

5、取出来，需要用电解法。很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。如：电解熔融氧化铝制铝：如：电解熔融氧化铝制铝：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au(H)Cu Hg Ag Pt Au金属的冶炼方法金属的冶炼方法（2 2）还原法）还原法：如：如FeFe、CuCu等活动性不是很强的金属等活动性不是很强的金属一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原为金属单质。如：为金属单质

6、。如：CuOCuO+CO=Cu+CO+CO=Cu+CO2 2（2 2）还原法）还原法：如：如FeFe、CuCu等活动性不是很强的金属等活动性不是很强的金属一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一般采用还原法，向这类矿石中加入焦炭、氢气或一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原一氧化碳等物质一起加热，使其金属氧化物被还原为金属单质。如：为金属单质。如：选择铁矿石时，通常考虑矿石的选择铁矿石时，通常考虑矿石的价格、铁的含量、安全无污染等。价格、铁的含量、安全无污染等。目前使用最多的金属是什么？目前使用最多的金属是什么？二、铁的冶炼二、铁的冶炼赤铁矿（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）黄

7、铁矿（黄铁矿（FeSFeS2 2）磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）哪种铁矿石最哪种铁矿石最不适合炼铁？不适合炼铁？菱铁矿（菱铁矿（FeCOFeCO3 3）(一）、实验室模拟炼铁一）、实验室模拟炼铁COCOFeFe2O O3FeFe3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温高温 1 1、反应原理、反应原理:2 2、实验装置、实验装置（1 1）检查装置气密性（）检查装置气密性（2 2）装）装Fe2 2O3 3并固定并固定（3 3）通入）通入CO CO （4 4）给）给FeFe2 2O O3 3加热加热（5 5）停止加热）停止加热 （6 6）冷却停止通）冷却停止通COCO3 3、实验步骤

8、、实验步骤4 4、实验现象、实验现象avav（1 1）红棕色红棕色粉末逐渐变成粉末逐渐变成 ，（2 2）澄清石灰水变）澄清石灰水变 。说明有说明有COCO2 2生成生成如何证明黑如何证明黑色粉末就是色粉末就是铁粉？铁粉？问题问题1 1：实验开始时为：实验开始时为何先通一段时间何先通一段时间COCO，再，再加热氧化铁呢？加热氧化铁呢？问题问题2 2：实验结束时：实验结束时为何先停止加热至冷为何先停止加热至冷却后才停止通入却后才停止通入COCO？排尽装置内的空气，排尽装置内的空气，防止防止COCO与空气混合加与空气混合加热后发生爆炸热后发生爆炸防止石灰水倒吸使防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂玻璃管炸裂防

9、止铁在较高的温度防止铁在较高的温度下重新被氧化下重新被氧化问题问题3 3：尾气中含有什么气体？为何反应装置后：尾气中含有什么气体？为何反应装置后面还有一个点燃的酒精灯？面还有一个点燃的酒精灯？你还能想到其他方法处你还能想到其他方法处理理COCO尾气吗？尾气吗？COCO尾气处理方法：尾气处理方法：（1 1）点燃）点燃（2 2）收集）收集（3 3）导入到玻璃管下方火焰）导入到玻璃管下方火焰上燃烧上燃烧COFe2O3石灰水石灰水将将COCO改改为为H H2 2还还要要进进行行尾尾气气处处理理吗？吗？炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图1.工业炼铁的主要设备是：工业炼铁的主要设备是：高炉高炉工业炼

10、铁工业炼铁2.2.工业炼铁的原料及其作用：工业炼铁的原料及其作用：（1 1）铁矿石：）铁矿石：（2 2）焦）焦 炭炭:（3 3）石灰石：）石灰石：（4 4）空）空 气气:提供铁元素提供铁元素a.a.提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温b.b.提供提供COCO形成炉渣形成炉渣 提供氧气提供氧气高炉中的主要反应高炉中的主要反应3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2（吸热）（吸热）C+CO2=2CO （吸热）（吸热）C+O2=CO2 （放热）（放热）高温高温高温高温点燃点燃工业上炼得的不是纯铁（工业上炼得的不是纯铁（生生铁）铁）混合物混合物高温高温4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2主要反应主要反应

11、点燃点燃(1)CO2 CO2 高温高温(3)Fe2O33CO2Fe3CO2高温高温(2)CO2C2CO问题问题1 1：焦炭：焦炭的作用是什么？的作用是什么？答：提供热答：提供热量和生成量和生成COCO问题问题2 2：石灰：石灰石的作用呢？石的作用呢？答：造渣答：造渣图1图图1是实验室模拟炼铁的装置图，是实验室模拟炼铁的装置图，试回答：试回答：硬质玻璃管硬质玻璃管铁架台铁架台FeFe2 2O O3 33CO=2Fe3CO=2Fe3CO3CO2 2石灰水变浑浊石灰水变浑浊通入通入COCO排除装置内空气，防止排除装置内空气，防止COCO不纯而爆炸不纯而爆炸COCO有毒，会污染空气有毒，会污染空气图2

12、产生产生COCO生铁的密度大于炉渣的密度生铁的密度大于炉渣的密度有气泡产生，溶液变为浅绿色有气泡产生，溶液变为浅绿色Fe+2HCl=FeClFe+2HCl=FeCl2 2+H+H2 2C C思考：1先点燃哪处的酒精灯？2先熄灭哪处的酒精灯？3.鉴别：Fe2O3 和 Fe4.除杂：Fe中有Fe2O3FeFe2 2O O3 33CO=2Fe3CO=2Fe3CO3CO2 2试管及石灰水的总质量？实验结束时，玻璃管及里面固 体的总质量如何改变?4CO+Fe4CO+Fe3 3O O4 4=4CO=4CO2 2+3 Fe+3 Fe高温高温你学到了什么？你学到了什么？炼铁原理炼铁原理炼铁原理炼铁原理高温高温

13、炼铁原理炼铁原理炼铁原理炼铁原理1、实验操作步骤：、实验操作步骤：检查装置气密性检查装置气密性装药品并固定装置装药品并固定装置 通通 .两步不能颠倒，目的是两步不能颠倒，目的是 .两步不能颠倒，原因是两步不能颠倒，原因是 .2、处理尾气的原因是、处理尾气的原因是 ，应如何处理，应如何处理？3、实验中观察到的现象：、实验中观察到的现象：.1、实验操作步骤：、实验操作步骤：检查装置气密性检查装置气密性装药品并固定装置装药品并固定装置 通通 .两步不能颠倒，目的是两步不能颠倒，目的是 .两步不能颠倒，原因是两步不能颠倒，原因是 .2、处理尾气的原因是、处理尾气的原因是 ，应如何处理，应如何处理？3、实验中观察到的现象：、实验中观察到的现象：.给给Fe2O3Fe2O3加热加热停止加热停止加热冷却并停止通冷却并停止通COCO排除装置内空气，防止排除装置内空气，防止COCO不纯而爆炸不纯而爆炸防止铁在较高的温度下重防止铁在较高的温度下重新被氧化新被氧化会污染空气会污染空气点燃或收集点燃或收集红色的红色的FeFe2 2O O3 3变成黑色，变成黑色，同时产生的气体使澄清的同时产生的气体使澄清的 石灰水变浑浊石灰水变浑浊