福建省永定縣坎市中學(xué)九年級化學(xué) 第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉課件 滬教版

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1、第二節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉一、常見金屬礦物一、常見金屬礦物1 1、分布和存在、分布和存在金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的銀銀自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的金金化合態(tài)金屬在自然界中以礦物的化合態(tài)金屬在自然界中以礦物的形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。思考：為什么金、銀等少數(shù)金屬以單質(zhì)的形式思考：為什么金、銀等少數(shù)金屬以單質(zhì)的形式存在？而大多數(shù)金屬以化合物的形式存在呢？存在？而大多數(shù)金屬以化合

2、物的形式存在呢？地殼中含量在前四位的地殼中含量在前四位的金屬元素分別是什么？金屬元素分別是什么？2 2、常見礦石、常見礦石赤鐵礦赤鐵礦黃鐵礦黃鐵礦褐鐵礦褐鐵礦磁鐵礦磁鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁土礦鋁土礦孔雀石孔雀石赤銅礦赤銅礦黃銅礦黃銅礦 鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金鐵元素在自然界中分布很廣，在地殼中含量位居金 屬元素的屬元素的第二位第二位，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的，僅次于鋁，約占地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。 我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花我國大型鐵礦有：遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花 使金屬礦物變成金屬的過程，叫做使金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉金屬的

3、冶煉。 選擇冶煉原料選擇冶煉原料時，通常考慮礦石的價格、時，通?？紤]礦石的價格、金屬的含量、安全無污染等。金屬的含量、安全無污染等。 鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？讓我們通過實(shí)驗(yàn)鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢？讓我們通過實(shí)驗(yàn)來研究鐵冶煉的化學(xué)原理。來研究鐵冶煉的化學(xué)原理。進(jìn)行課本進(jìn)行課本124124頁的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中注意安頁的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中注意安全（一氧化碳有毒），注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。全（一氧化碳有毒），注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。ABC實(shí)驗(yàn)前觀察紅棕色紅棕色固體粉末固體粉末否否FeFe2 2O O3 3實(shí)驗(yàn)步驟:1.1.反應(yīng)前先檢反應(yīng)前先檢查查裝置的裝置的2.2.裝裝入藥品，連接好裝置入藥品，連接好裝

4、置3.3.先制先制COCO氣體，然后氣體，然后驗(yàn)純驗(yàn)純，若已純，若已純，通通COCO氣氣體一體一會兒會兒, ,再用酒精燈對著氧化鐵再用酒精燈對著氧化鐵加熱加熱。4.4.觀察氧化觀察氧化鐵的顏色變化和石灰水的變化鐵的顏色變化和石灰水的變化5.5.反應(yīng)結(jié)束，先反應(yīng)結(jié)束，先撤撤氧化鐵處酒精氧化鐵處酒精燈燈，稍稍，稍稍冷卻后冷卻后停止通停止通COCO氣氣體體6.6.待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引，看能否被吸待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引，看能否被吸起，判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)。起，判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)。氣密性氣密性(CO:早出晚歸早出晚歸酒精燈酒精燈:遲到早退遲到早退)ABC實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：給藥品

5、加熱給藥品加熱通入通入CO停止通入停止通入CO停止加熱停止加熱通入通入CO給藥品加熱給藥品加熱停止加熱停止加熱停止通入停止通入CO1.1.組裝組裝查查密密2.2.裝入藥品裝入藥品3.3.驗(yàn)純驗(yàn)純通氣通氣4.4.點(diǎn)燈點(diǎn)燈除尾除尾5.5.排空排空點(diǎn)燈點(diǎn)燈6.6.熄燈通氣熄燈通氣7.7.冷卻冷卻停氣停氣以防以防COCO泄露，污染大氣泄露，污染大氣以防以防COCO不純，加熱時發(fā)生爆炸不純，加熱時發(fā)生爆炸排盡裝置中的空氣，以防加排盡裝置中的空氣，以防加熱時發(fā)生爆炸熱時發(fā)生爆炸防止鐵在較高的溫度下重新被氧化防止鐵在較高的溫度下重新被氧化;同時還可以防止石灰水倒吸。同時還可以防止石灰水倒吸。 以防未反應(yīng)的以

6、防未反應(yīng)的COCO污染大氣污染大氣實(shí)驗(yàn)步驟: A A處處：固體由：固體由紅色紅色變成變成黑色黑色；B B處處：澄清石灰水變渾濁。：澄清石灰水變渾濁。C C處處：尾氣燃燒發(fā)藍(lán)色火焰：尾氣燃燒發(fā)藍(lán)色火焰ABC實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：尾氣的處理：尾氣的處理： 方法一：方法一： ；方法二：；方法二： ， 方法三：方法三： ， 目的：目的： 。點(diǎn)燃點(diǎn)燃用氣球收集用氣球收集防止污染空氣防止污染空氣再利用再利用 在探究用赤鐵礦在探究用赤鐵礦(主要成分主要成分Fe2O3 )煉鐵的主要反應(yīng)原理時煉鐵的主要反應(yīng)原理時,老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖,實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中,小明發(fā)現(xiàn)一氧化碳白白燒掉太小明發(fā)現(xiàn)一氧化

7、碳白白燒掉太浪費(fèi)了，對裝置又進(jìn)行了改進(jìn)。猜一猜小明是怎樣改進(jìn)的？浪費(fèi)了，對裝置又進(jìn)行了改進(jìn)。猜一猜小明是怎樣改進(jìn)的？ABC演示：一氧化碳氧化氧化銅的實(shí)驗(yàn).MPG 鐵冶煉的化學(xué)原理一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)基本反應(yīng)原理：基本反應(yīng)原理：FeFe2 2O O3 3 + +CO CO Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1現(xiàn)象：現(xiàn)象：硬質(zhì)玻管中粉末由紅棕色變成黑色；硬質(zhì)玻管中粉末由紅棕色變成黑色；試管中澄清石灰水變渾濁；試管中澄清石灰水變渾濁；尾氣可燃，火焰呈藍(lán)色。尾氣可燃，火焰呈藍(lán)色。工業(yè)煉鐵上述反應(yīng)原理也用于工業(yè)煉鐵上述反應(yīng)原理也

8、用于工業(yè)煉鐵: :原料：原料：主要反應(yīng)主要反應(yīng): :高爐高爐 鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石鐵礦石、焦炭、熱空氣、石灰石工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：提供熱源、維持爐溫提供熱源、維持爐溫；生成還原氣生成還原氣COCO。造渣除雜造渣除雜FeFe2 2O O3 3+3CO +3CO 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫FeFe3 3O O4 4 + +CO CO Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫4 43 34 41 1原料原料煉煉 鐵鐵 高高 爐爐 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)煉煉 鐵鐵 工工 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 備備 圖圖 煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵

9、量高，而且要“有害元素有害元素”少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是：少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是： （ ） A.A.磁鐵礦（磁鐵礦（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4% B. B.赤鐵礦（赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）70%70% C. C.菱鐵礦（菱鐵礦（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3% D. D.黃鐵礦（黃鐵礦（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考題：思考題： 由于由于不同的金屬的化學(xué)活動性不同的金屬的化學(xué)活動性不同，因此，常采用不同的不同，因此，常采用不同的冶煉方法。冶煉方法。熱還原法、電解法、熱分解法等。熱還原法、電解法、熱分解法等。利

10、用利用還原劑還原劑在在高溫高溫下將下將金屬金屬從化合物中從化合物中還原出還原出來來。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 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫通常把金屬（如鐵）跟氧通常把金屬（如鐵）跟氧氣結(jié)合生成金屬氧化物氣結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過程稱為（如氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化金屬的氧化 金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧金屬氧化物

11、跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程稱為轉(zhuǎn)化為金屬的過程稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原高爐煉鐵高爐煉鐵金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法高溫高溫高溫高溫高溫高溫 （即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為（即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為氧化氧化。物質(zhì)失去氧。物質(zhì)失去氧的過程稱為的過程稱為還原還原。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，這種物質(zhì)叫反應(yīng)，這種物質(zhì)叫還原劑還原劑。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，這種物質(zhì)叫反應(yīng)，這種物質(zhì)叫氧化劑氧化劑。）。） 通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如

12、氧化鐵）的過程稱為氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化金屬的氧化。金屬氧化物跟焦炭、。金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程，稱為程，稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原。如在反應(yīng)如在反應(yīng)3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，F(xiàn)eFe2 2O O3 3失去氧的失去氧的過程，稱為過程，稱為FeFe2 2O O3 3被還原。被還原。FeFe2 2O O3 3發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。FeFe2 2O O3 3是氧化劑，是氧化劑，COCO跟氧結(jié)合被氧化，是還原劑。跟氧結(jié)合被

13、氧化，是還原劑。濕法冶金（金屬）濕法冶金（金屬） 用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的置換出來。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的原料，如有色金屬和稀有金屬。原料，如有色金屬和稀有金屬。舉例：舉例：Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu2 2HgHgO = 2O = 2HgHg + O + O2 2 2 2AgAg2 2O = 4O = 4AgAg + O + O2 2常用于不活潑金屬常用于不活潑金屬（HgHg、AgAg等等）的冶煉。的冶煉。AuAu、PtPt可通過

14、金沙淘洗獲得?？赏ㄟ^金沙淘洗獲得。 在金屬活動性順序中，在金屬活動性順序中，K K、NaNa、CaCa、AlAl等等活潑金屬活潑金屬的的還原還原性很強(qiáng)性很強(qiáng)，都很，都很容易容易失去失去電子電子，因此不能用一般的方法和還原劑，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用使其從化合物中還原出來，只能用通電分解其熔融鹽或氧化物通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來的方法來冶煉冶煉。2Al2Al2 2O O3 3=4=4AlAl + 3O + 3O2 2 2NaCl=2 2NaCl=2NaNa + Cl + Cl2 2通電通電通電通電金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算有關(guān)雜

15、質(zhì)問題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算例例1、1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量：氧化鐵的質(zhì)量： 1000t （ 1- 20% ）=800t純純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不純不純物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量=純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量例例3：用用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理的赤鐵礦石，理 論上可以煉出含鐵論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？注意：注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石

16、赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵1000t80% 70%96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：生鐵的質(zhì)量：練習(xí)：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵的生鐵3200噸，需要含氧噸，需要含氧 化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？的赤鐵礦石多少噸？生鐵生鐵鐵鐵氧化鐵氧化鐵赤鐵礦石赤鐵礦石3200t（1-20%）70%80%=4571.5t赤鐵礦石赤鐵礦石:隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)1 1、工業(yè)上以赤鐵礦（、工業(yè)上以赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠冶煉冶煉896Kg896Kg鐵，需要含鐵，需要含F(xiàn)eFe2 2O O3 364%64%的赤鐵礦多少的赤

17、鐵礦多少KgKg？2 2、2.8gCO2.8gCO在高溫下跟在高溫下跟5.8g5.8g某種鐵的氧化物完全反應(yīng)，某種鐵的氧化物完全反應(yīng)，這種氧化物是（這種氧化物是（ ） A A、FeO BFeO B、FeFe2 2O O3 3 C C、FeFe3 3O O4 4C C 3 3、寫出四氧化三鐵分別與焦炭、氫氣、一氧化碳在、寫出四氧化三鐵分別與焦炭、氫氣、一氧化碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式。高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式。 4 4、如圖是用一氧化碳、如圖是用一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置，還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置，回答下列問題：回答下列問題：（1 1）有下列實(shí)驗(yàn)步驟：）有下列實(shí)驗(yàn)步驟： 加熱；通入一氧化碳。請用上述

18、實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)號填加熱；通入一氧化碳。請用上述實(shí)驗(yàn)步驟的標(biāo)號填空，實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)先空，實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)先_，然后，然后_。（2 2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時間后，）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時間后，A A裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為_ _ _，說明有，說明有_ _ _生成，生成，B B裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象為象為_，說明有，說明有_生成。生成。粉末由黑變紅粉末由黑變紅石灰水變渾石灰水變渾（3 3）裝置）裝置A A中的反應(yīng)化學(xué)方程式為中的反應(yīng)化學(xué)方程式為_，裝置裝置B B中的反應(yīng)化學(xué)方程式為中的反應(yīng)化學(xué)方程式為_，裝置裝置C C中的目的是中的目的是_。（4 4）反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先）反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先_，待冷卻后，待冷卻后_。CO+CuOCO+CuO = Cu+CO = Cu+CO2 2COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O除尾氣，防污染除尾氣，防污染停止加熱停止加熱停止通氣停止通氣 以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去的過程。碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去的過程。 目的：目的： 降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。降碳、調(diào)硅錳、除硫磷。 原理：原理：工業(yè)煉鋼工業(yè)煉鋼