1、第第2 2节节 金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼1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？极少数金属以单质存在极少数金属以单质存在极少数金属以单质存在极少数金属以单质存在银银金金铂铂2大多数金属以化合物存在大多数金属以化合物存在大多数金属以化合物存在大多数金属以化合物存在金属化合物在自然界中以矿金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。使金属矿物变成金属称为矿石。使金属矿物变成金属的过程叫做金属的冶炼。的过程叫做金属的冶炼。3一、常见金属矿物一、常见金属矿物赤铁矿赤铁矿FeFeFeFe2
2、2 2 2O O O O3 3 3 3黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2 2 2FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3xHxHxHxH2 2 2 2O O O O褐铁矿褐铁矿4FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3菱铁矿菱铁矿铝土矿铝土矿AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3磁铁矿磁铁矿FeFeFeFe3 3 3 3O O O O4 4 4 45孔雀石孔雀石CuCuCuCu2 2 2 2(OH)(OH)(OH)(OH)2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3CuFeSCuFeSCuFeSCuFeS2 2 2 2黄铜矿黄铜矿赤铜矿赤铜矿
3、CuCuCuCu2 2 2 2O O O O6 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7赤铁矿（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（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）8(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
4、应原理:9 2 2、实验装置、实验装置硬质玻璃管硬质玻璃管硬质玻璃管硬质玻璃管酒酒酒酒精精精精喷喷喷喷灯灯灯灯接尾气处理装置接尾气处理装置接尾气处理装置接尾气处理装置（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、实验步骤（COCO：早出晚归：早出晚归 酒精喷灯：迟到早退）酒精喷灯：迟到早退）104 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
5、澄清石灰水变）澄清石灰水变 。黑色黑色浑浊浑浊说明有说明有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？11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 问题竞赛问题竞赛防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12
6、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？13炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图1415原料原料：高炉高炉 铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气设备设备：赤铁矿赤铁矿；磁铁矿磁铁矿(
7、二）、工业炼铁二）、工业炼铁16高炉示意图高炉示意图17主要反应主要反应 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：焦炭的：焦炭的作用是什么？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18高炉中制得的铁是纯铁吗？高炉中制得的铁是纯铁吗？19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
8、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FeFe3 3O O4 4+4CO=3Fe+4CO+4CO=3Fe+4CO2 2高温高温（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：CuO+HCuO+HCuO+HCuO+H2 2 2 2=Cu+H=Cu+H=Cu+
9、H=Cu+H2 2 2 2O O O O20炼铁原理炼铁原理3CO+3CO+3CO+3CO+FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3=2Fe+3CO=2Fe+3CO=2Fe+3CO=2Fe+3CO2 2 2 2高温高温高温高温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还原剂还原剂还原剂还原剂氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂21图1图1是是实验室模室模拟炼铁的装置的装置图，试回答：回答：（1 1 1 1）仪器）仪器）仪器）仪器名称是名称是名称是名称是 ；仪器仪器
10、仪器仪器名称是名称是名称是名称是 。仪器仪器仪器仪器中发生反应的化学中发生反应的化学中发生反应的化学中发生反应的化学方程式是方程式是方程式是方程式是 ，仪器仪器仪器仪器中的现象是中的现象是中的现象是中的现象是 。（2 2 2 2）在实验过程中，先要进行的）在实验过程中，先要进行的）在实验过程中，先要进行的）在实验过程中，先要进行的是是是是 （填（填（填（填“加热加热加热加热”或或或或“通入通入通入通入CO”CO”CO”CO”，其目的是，其目的是，其目的是，其目的是 。（3 3 3 3）实验过程中产生的尾气不能直接排放的）实验过程中产生的尾气不能直接排放的）实验过程中产生的尾气不能直接排放的）实
11、验过程中产生的尾气不能直接排放的原因是原因是原因是原因是 。硬质玻璃管硬质玻璃管铁架台铁架台FeFe2 2O O3 33CO=2Fe3CO=2Fe3CO3CO2 2高温高温高温高温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22（4 4 4 4）图）图）图）图2 2 2 2是工业生产中炼铁高炉是工业生产中炼铁高炉是工业生产中炼铁高炉是工业生产中炼铁高炉的结构图。实际生产中炼铁的原的结构图。实际生产中炼铁的原的结构图。实际生产中炼铁的原的结构图。实际生产中炼铁的原料铁矿石、焦炭、石灰石从原料料
12、铁矿石、焦炭、石灰石从原料料铁矿石、焦炭、石灰石从原料料铁矿石、焦炭、石灰石从原料入口加入，其中焦炭在高炉炼铁入口加入，其中焦炭在高炉炼铁入口加入，其中焦炭在高炉炼铁入口加入，其中焦炭在高炉炼铁时的作用之一是提供高温，另一作时的作用之一是提供高温，另一作时的作用之一是提供高温，另一作时的作用之一是提供高温，另一作用为用为用为用为 ；生铁出口低于炉渣出口的原因是生铁出口低于炉渣出口的原因是生铁出口低于炉渣出口的原因是生铁出口低于炉渣出口的原因是 。（5 5 5 5）取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量）取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量）取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量）
13、取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量的稀盐酸，可观察到的现象是的稀盐酸，可观察到的现象是的稀盐酸，可观察到的现象是的稀盐酸，可观察到的现象是 ，发，发，发，发生的反应化学方程式为生的反应化学方程式为生的反应化学方程式为生的反应化学方程式为 ，当反，当反，当反，当反应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质主要是质主要是质主要是质主要是 （填化学式）。（填化学式）。（填化学式）。（填化学式）。图2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 C2324
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