金属矿物铁的冶炼解析.pptx

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1、一、常见的金属矿物一、常见的金属矿物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第1页/共36页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？存在？而大多数金属以化合物的

2、形式存在呢？地壳中含量在前四位的金属元素分别是什么？第2页/共36页2 2、常见的矿石、常见的矿石赤铁矿赤铁矿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第3页/共36页磁铁矿FeFeFeFe3 3 3 3O O O O4 4 4 4菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝土矿AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3第4页/共36页孔雀石CuCuCuCu2 2 2 2(OH)(OH)(O

3、H)(OH)2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3赤铜矿CuCuCuCu2 2 2 2O O O O黄铜矿CuFeSCuFeSCuFeSCuFeS2 2 2 2第5页/共36页 铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金 属元素的第二位，仅次于铝，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。第6页/共36页 选择冶炼原料选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、时，通常考虑矿石的价格、金属的含量、安全无污染等。金属的含量、安全无污染等。第7页/共36页 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

4、原理。阅读课本124124页的实验，思考实验过程中应注 意哪些事项（注：一氧化碳有毒）。ABC第8页/共36页实验前观察实验前观察颜色：颜色：_状态：状态：_ 能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？红棕色固体粉末否FeFe2 2O O3 3第9页/共36页实验步骤:1.1.反应前先检查装置的2.2.装入药品，连接好装置3.3.先制COCO气体，然后验纯，若已纯，通COCO气体一会儿,再用酒精灯对着氧化铁加热。4.4.观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化5.5.反应结束，先撤氧化铁处酒精灯，稍稍冷却后停止通COCO气体6.6.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(

5、CO:早出晚归酒精灯:迟到早退)第10页/共36页ABC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第11页/共36页1.1.组装查密2.2.装入药品3.3.验纯通气4.4.点灯除尾5.5.排空点灯6.6.熄灯通气7.7.冷却停气以防以防COCO泄露，污染大气泄露，污染大气以防以防COCO不纯，加热时发生爆炸不纯，加热时发生爆炸排尽装置中的空气，以防加排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸热时发生爆炸防止铁在较高的温度下重新被氧化防止铁在较高的温度下重新被氧化以防未反应的以防未反应的COCO污染大气污染大气注意事项：第12页/共36页 A A处处：固体由

6、：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：尾气燃烧发蓝色火焰：尾气燃烧发蓝色火焰ABC实验现象：第13页/共36页尾气的处理：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第14页/共36页 在探究用赤铁矿(主要成分Fe2O3)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？ABC第15页/共36页 铁冶炼的化学原理一氧化碳与氧化铁反应基本反应原理：FeFe2 2O O3 3+CO CO Fe+Fe+COCO2 2高温高温FeFe2

7、2O O3 3FeFe3 32 23 31 1现象：1 1、硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；2 2、试管中澄清石灰水变浑浊；3 3、尾气可燃，火焰呈蓝色。第16页/共36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、石灰石工业炼铁的主要设备：提供热源、维持炉温；生成还原气COCO。造渣除杂FeFe2 2O O3 3+3CO+3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温FeFe3 3O O4 4+CO CO Fe+Fe+COCO2 2高温高温4 43 34 41 1第17页/共36页原料炼 铁 高 炉 的 结 构 第18页/共36页炼 铁 工 业 设 备 图

8、第19页/共36页第20页/共36页 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.A.磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4%B.B.赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）70%70%C.C.菱铁矿（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3%D.D.黄铁矿（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考题：第21页/共36页 由于由于不同的金属的化学活动性不同的金属的化学活动性不同，因此，常采用不同的不同，因此，常采用不同的冶炼方法。冶炼方法。热还原法、电解法、热分解法等。热还原法、电解法、热分解法等。利用利用还原剂还

9、原剂在在高温高温下将下将金属金属从化合物中从化合物中还原出还原出来来。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第22页/共36页FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe

10、+3CO+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2 2 2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高温第23页/共36页湿法冶金（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

11、Fe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu第24页/共36页2 2HgHgO=2O=2HgHg+O+O2 2 2 2AgAg2 2O=4O=4AgAg+O+O2 2常用于不活泼金属（HgHg、AgAg等）的冶炼。AuAu、PtPt可通过金沙淘洗获得。在金属活动性顺序中，K K、NaNa、CaCa、AlAl等活泼金属活泼金属的还原性很强，都很容易失去失去电子，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通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl+3O+3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa

12、+Cl+Cl2 2通电通电金属的常用冶炼方法第25页/共36页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第26页/共36页例例2 2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数为计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%96%，含铁含铁560t560t？生铁的质量：生铁的质量：560t96%=583.3t560t96%=583.3t不纯物质的质量=纯物质的质量 物质的质量分数物质的质量分数第27页/共36页例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

13、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：第28页/共36页练习：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:第29页/共36页随堂练习 1 1、工业上以赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）为原料冶炼铁。某钢铁厂冶炼896Kg896Kg铁，需要含FeFe2 2O O3 364%64%的赤铁矿多少KgKg？（2000 Kg 2000 Kg 2000 Kg 2000 Kg）第30页/共36页2 2

14、、2.8gCO2.8gCO在高温下跟5.8g5.8g某种铁的氧化物完全反应，这种氧化物是（）A A、FeO BFeO B、FeFe2 2O O3 3 C C、FeFe3 3O O4 4 C C第31页/共36页 3 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+Fe2C+Fe2C+Fe2C+Fe3 3 3 3O O O O4 4 4 4=3Fe+2CO=3Fe+2CO=3Fe+2CO=3Fe+2CO2 2 2 2高温高温4H4H4H4H2 2 2 2+Fe+Fe+Fe+Fe3 3 3 3O O O O4 4 4 4=3Fe+4H=3Fe+4H=3Fe+4H=3Fe

15、+4H2 2 2 2O O O O高温高温4CO+Fe4CO+Fe4CO+Fe4CO+Fe3 3 3 3O O O O4 4 4 4=3Fe+4CO=3Fe+4CO=3Fe+4CO=3Fe+4CO2 2 2 2高温高温第32页/共36页 4 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 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 2）实验进行一段时间后，A A装置中出现的现象为_ _ _，说明有_ _ _生成，B B装置中出现的现象为_，说明有_生成。粉末由黑变红粉末由黑变红CuCuCuCu石灰水变浑石灰水变浑COCOCOCO2 2 2 2第33页/共36页（3 3）装置A A中的反应化学方程式为_，装置B B中的反应化学方程式为_，装置C C中的目的是_。（4 4）反应结束，应先_，待冷却后_。CO+CuO=Cu+COCO+CuO=Cu+CO2 2COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O除尾气，防污染除尾气，防污染停止加热停止加热停止通气停止通气第34页/共36页 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：工业炼钢第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页