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第二节第二节金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼 一、常见金属矿物一、常见金属矿物1 1、分布和存在、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？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）存在极少数金属以单质（游离态）存在自自然然界界中中以以单单质质存存在在的的银银自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的金金2 2、常见矿石、常见矿石赤铁矿赤铁矿FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2 2 2褐铁矿褐铁矿FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3XHXHXHXH2 2 2 2O O O O磁铁矿磁铁矿FeFeFeFe3 3 3 3O O O O4 4 4 4菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝土矿铝土矿AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3孔雀石孔雀石CuCuCuCu2 2 2 2(OH)(OH)(OH)(OH)2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3赤铜矿赤铜矿CuCuCuCu2 2 2 2O O O O黄铜矿黄铜矿CuFeSCuFeSCuFeSCuFeS2 2 2 2 铁元素在自然界中分布很广，在地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壳中含量位居金属元素的第二位第二位，仅，仅次于铝，约占地壳总质量的次于铝，约占地壳总质量的4.75%4.75%。我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花。使金属矿物变北大冶、四川攀枝花。使金属矿物变成金属的过程，叫做成金属的过程，叫做金属的冶炼金属的冶炼。二二.铁的冶炼铁的冶炼实验前观察实验前观察实验前观察实验前观察颜色：颜色：颜色：颜色：_状态：状态：状态：状态：_ 能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？红棕色红棕色固体粉末固体粉末否否FeFe2 2O O3 3实验步骤实验步骤:1.1.反应前先检反应前先检查查装置的装置的2.2.装装入药品，连接好装置入药品，连接好装置3.3.先制先制COCO气体，然后气体，然后验纯验纯，若已纯，若已纯，通通COCO气气体一会儿体一会儿,再用再用酒精灯对着氧化铁酒精灯对着氧化铁加热加热。4.4.观察氧化铁的颜色变化和石观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化灰水的变化5.5.反应结束，先反应结束，先撤撤氧化铁处酒精氧化铁处酒精灯灯，稍稍，稍稍冷却后停止通冷却后停止通COCO气气体体6.6.待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。反应中生成了什么物质。气密性气密性(CO:早出晚归早出晚归酒精灯酒精灯:迟到早退迟到早退)A A处处：固体由：固体由红色红色变成变成黑色黑色；B B处处：澄清石灰水变浑浊。：澄清石灰水变浑浊。C C处处：尾气燃烧发出蓝色火焰：尾气燃烧发出蓝色火焰ABC实验现象：实验现象：尾气的处理：尾气的处理：方法一：方法一：；方法二：；方法二：，方法三：方法三：，目的：目的：。点燃点燃用气球收集用气球收集防止污染空气防止污染空气再利用再利用 铁冶炼的化学原理一氧化碳与氧化铁反应一氧化碳与氧化铁反应基本反应原理：基本反应原理：FeFe2 2O O3 3+CO CO Fe+Fe+COCO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1工业炼铁工业炼铁上述反应原理也用于工业炼铁上述反应原理也用于工业炼铁:原料：原料：主要反应主要反应:高炉高炉 铁矿石、焦炭、热空气、石灰石铁矿石、焦炭、热空气、石灰石工业炼铁的主要设备：工业炼铁的主要设备：提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温；生成还原气生成还原气COCO。造渣除杂造渣除杂FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温 由于不同的金属的化学活动性不同，因此，常采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。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。FeFe2 2O O3 3+3+3COCO=2Fe+3CO=2Fe+3CO2 2WOWO3 3+3+3H H2 2=W+3H=W+3H2 2O O2CuO+C =2Cu+CO2CuO+C =2Cu+CO2 2 高温高温 高温高温 高温高温 金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 2 2高温高温FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3H+3H+3H+3H2 2 2 2=2Fe+3H=2Fe+3H=2Fe+3H=2Fe+3H2 2 2 2O O O O高温高温2Fe2Fe2Fe2Fe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3C=4Fe+3CO+3C=4Fe+3CO+3C=4Fe+3CO+3C=4Fe+3CO2 2 2 2高温高温 （即物质跟氧结合的反应称为（即物质跟氧结合的反应称为氧化氧化。物质失去氧的。物质失去氧的过程称为过程称为还原还原。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反应，这种物质叫应，这种物质叫还原剂还原剂。物质失去氧的反应叫还原反。物质失去氧的反应叫还原反应，这种物质叫应，这种物质叫氧化剂氧化剂。）。）通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为氧化铁）的过程称为金属的氧化金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、。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，氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为称为金属氧化物的还原金属氧化物的还原。湿法冶金（金属）湿法冶金（金属）用活泼金属将一些不太活泼的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，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。如有色金属和稀有金属。如：如：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu2 2HgHgO=2O=2HgHg+O+O2 2 2 2AgAg2 2O=4O=4AgAg+O+O2 2常用于不活泼金属常用于不活泼金属（HgHg、AgAg等等）的冶炼。的冶炼。AuAu、PtPt可通过金沙淘洗获得。可通过金沙淘洗获得。在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K K、NaNa、CaCa、AlAl等等活泼金属活泼金属的还原性很强，都很容易的还原性很强，都很容易失去失去电子，因此不能用一般电子，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，只能用的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用通通电分解其熔融盐或氧化物电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl+3O+3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa+Cl+Cl2 2通电通电通电通电金属的常用冶炼方法金属的常用冶炼方法