第二节金属矿物 铁冶炼.ppt
第二节第二节 金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分磁铁矿磁铁矿褐铁矿褐铁矿赤铁矿赤铁矿Fe3O4Fe2O3XH2OFe2O3黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铜矿赤铜矿 Cu2O 孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想：假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%由于由于铁的化学性质比较活泼铁的化学性质比较活泼,它在自然界它在自然界中以中以化合物化合物的形式存在的形式存在,在地壳中含量位居在地壳中含量位居金属元素的金属元素的第二位第二位，仅次于铝，约占地壳总，仅次于铝，约占地壳总质量的质量的4.75%4.75%。我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花。四川攀枝花。使金属矿物变成金属的过程，叫使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。做金属的冶炼。小资料1.工业炼铁的主要设备是：高炉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（是工业上炼得的不是纯铁（是生铁生铁混合物）混合物）主要反应：主要反应：原料：原料：原料：原料：铁矿石、焦炭、铁矿石、焦炭、铁矿石、焦炭、铁矿石、焦炭、石灰石、空石灰石、空石灰石、空石灰石、空 气气气气2.2.工业炼铁原料的作用：工业炼铁原料的作用：（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提供铁元素提供铁元素a.a.a.a.提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温b.b.b.b.提供提供提供提供COCOCOCO形成炉渣形成炉渣形成炉渣形成炉渣 提供氧气提供氧气提供氧气提供氧气3、铁冶炼的化学原理：CO还原Fe2O3实验步骤：实验步骤：（1）向玻璃管内通入一氧化碳气体；）向玻璃管内通入一氧化碳气体；(通入通入co)（2）（点燃）（点燃酒精灯酒精灯）再再给氧化铁加热；给氧化铁加热；（3）停止加热）停止加热；（熄灭熄灭酒精喷灯酒精喷灯）（4）待试管内的物质冷却后停止通一氧化碳）待试管内的物质冷却后停止通一氧化碳。(停止通停止通co)CO:酒精灯酒精灯:迟到早退迟到早退早出晚归早出晚归红棕色 1.红棕色的固体逐渐变成 黑色，且能被磁铁吸引；2.产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体。3、酒精灯处产生蓝色火焰 实验现象：实验现象：相关化学反应方程式：相关化学反应方程式：CO+Fe2O3 Fe+CO2高温高温32 3CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O1、澄清石灰水的作用是什么？、澄清石灰水的作用是什么？2、为什么要进行尾气处理？尾气如何、为什么要进行尾气处理？尾气如何处理？处理？3、实验中为什么要先通一段时间、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热，再加热Fe2O3？4、实验结束后、实验结束后,为什么要先停止加热继续通为什么要先停止加热继续通CO直至试管内物质冷直至试管内物质冷却？却？5、如何验证实验中产生了铁、如何验证实验中产生了铁？点燃或收集点燃或收集检验生成的二氧化碳检验生成的二氧化碳因为因为COCO有毒会污染环境有毒会污染环境排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸防止防止FeFe又被氧化成又被氧化成Fe2O3 防止石灰水倒吸防止石灰水倒吸用磁铁吸引或加入稀酸用磁铁吸引或加入稀酸1、许多金属的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。（如锰、锌、铁、镍、铅等）2、有些金属比较活泼，很难从其矿物中提取出来，需用电解的方法。（如钠、钾、镁、铝等）2Al2O3=4Al+3O2通电通电C+2ZnO=2Zn+COC+2ZnO=2Zn+CO2 2 高温高温高温高温4、金属的冶炼方法：金属的氧化：金属跟氧结合生成金属氧化物的过程。金属氧化物的还原：金属氧化物跟焦炭、氢气和一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程。涉及到杂质问题的计算：涉及到杂质问题的计算：化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量系时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量系在在实际生产中，所用的原料或产物一般都是含有杂质的。因此，在实际生产中必实际生产中，所用的原料或产物一般都是含有杂质的。因此，在实际生产中必然会涉及到杂质的计算问题。当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物然会涉及到杂质的计算问题。当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算 纯物质质量不纯物质总量纯物质质量不纯物质总量纯物质所占质量分数纯物质所占质量分数 例例3 3、计算多少吨铁的质量分数为、计算多少吨铁的质量分数为96%96%的生铁中含铁的生铁中含铁560t560t？例例2 2、1000t1000t含杂质含杂质20%20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？解：解：1000t1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t(1-20%)=800t1000t(1-20%)=800t解：生铁的质量为：解：生铁的质量为：560t96%=583t560t96%=583t例例4 4、某钢铁厂每天需要消耗、某钢铁厂每天需要消耗1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁铁96%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？解解1:1:设每天可炼出的设每天可炼出的生铁生铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%80%X X96%96%160 112 160 112 800t 800t X X96%96%X=X=560t560t答：略答：略高温高温解解2:2:设每天以炼出的设每天以炼出的铁铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 160 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X=700t X=700t答：略答：略高温高温80%800t537.6t537.6t生铁的质量生铁的质量=537.6t537.6t96%96%=560t560t练习：要炼出含2%杂质的生铁1600吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？解：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x生铁1600吨含纯为1600吨（12%）=1568吨Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2160 112x80%1568吨 x=2800吨答：需这种赤铁矿石2800吨。高温高温1.（1 1）用）用COCO与赤铁矿石炼铁的实验步骤：与赤铁矿石炼铁的实验步骤：加热加热 通通CO CO 熄灭酒精灯熄灭酒精灯 停止通停止通COCO（2 2）尾气要处理的原因：）尾气要处理的原因：（3 3）如果将）如果将COCO改为改为H H2 2还要进行尾气处理吗？还要进行尾气处理吗？CO有剧毒会污染空气有剧毒会污染空气不需要，因为不需要，因为H2无毒无毒2.2.炼铁的原料是（炼铁的原料是（）A A、铁矿石、一氧化碳、空气、铁矿石、一氧化碳、空气 B B、铁矿石、烟煤、生石灰、铁矿石、烟煤、生石灰 C C、铁矿石、焦炭、空气、铁矿石、焦炭、空气 D D、铁矿石、焦炭、石灰石、空气、铁矿石、焦炭、石灰石、空气D3.3.下列变化过程不属于金属冶炼的是（）下列变化过程不属于金属冶炼的是（）A A电解氧化铝电解氧化铝 B B铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧 C C金属氧化物与焦炭在高温下反应金属氧化物与焦炭在高温下反应 D D高温下高温下COCO还原还原CuOCuOB 工业上以赤铁矿（Fe2O3）为原料冶炼铁。某钢铁厂冶炼896Kg铁，需要含Fe2O3 64%的赤铁矿多少千克？随堂练习4：1.地壳中元素含量由高到低的顺序是_（前5位），其中位于金属元素第二位且应用最广的是_。2.铁的化学性质比较活泼，在自然界中主要以_形式存在，常见的铁矿石有：_（主要成分为 ）、（主要成分为 ）、菱铁矿、黄铁矿等。O.Si.Al.Fe.CaFe化合物赤铁矿磁铁矿Fe2O3Fe3O4焦炭焦炭 A B铁铁 高温高温过量空气过量空气 高温高温 焦炭焦炭 高温高温赤铁矿石赤铁矿石某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空气等，主要反应过程如下）、焦炭、空气等，主要反应过程如下图示：图示：炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。在上述框图中在上述框图中A、B所对应的有关反应生成物的化所对应的有关反应生成物的化学式分别是：、学式分别是：、。写出上述反应的化学方程式。写出上述反应的化学方程式。；在此过程中，焦炭的作用是在此过程中，焦炭的作用是、。高炉高炉一氧化碳一氧化碳点燃点燃C+O2 =CO2高温高温C+CO2 =2COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温产生一氧化碳产生一氧化碳提供热量提供热量二氧化碳二氧化碳将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣点燃点燃 C+O2 =2CO2高温高温 C+CO2=2CO（FeFe2 2O O3 3）生铁生铁出铁口出铁口炉渣炉渣出渣口出渣口 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温高炉气体高炉气体高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量
