第2節(jié)金屬礦物鐵的冶煉

第五章第2節(jié)金屬礦物鐵的冶煉 思考1 生活中使用最多的金屬是什么 2 鋼鐵的主要成分是什么 鋼鐵俠 變形金剛 雖然鋼鐵在生活中應(yīng)用廣泛 但是自然界中純鐵卻很少 而且出土的古代文物以銅器多鐵器少 這是為什么呢 地殼中元素含量分布順序 氧硅鋁鐵鈣鈉鉀 與金屬活動(dòng)性有關(guān) 一金屬的存在形式 單質(zhì) 少數(shù)化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬 如鉑 金 銀等 化合物 化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬 如鐵 鋅 鈉 鈣等 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在 含有礦物的巖石稱為礦石 自然界以單質(zhì)形式存在的金 自然界以單質(zhì)形式存在的銀 銅的礦物主要有黃銅礦 孔雀石 斑銅礦和赤銅礦等 黃銅礦 CuFeS2 輝銅礦 Cu2S 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 Cu5FeS4 Cu2O CuFeS2 Cu2 OH 2CO3 鋁的礦物主要有鋁土礦和明礬石等 鋁土礦 Al2O3 Al2O3 KAl SO4 2 鐵的礦物主要有 赤鐵礦 磁鐵礦 菱鐵礦 黃鐵礦 褐鐵礦等 赤鐵礦 Fe2O3 黃鐵礦 FeS2 菱鐵礦 FeCO3 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 FeS2 Fe2O3 XH2O 用金屬礦石可以冶煉金屬 使金屬礦物變成金屬的過(guò)程 叫做金屬的冶煉 二 鐵的冶煉 鐵在自然界中分布很廣 在地殼中含量居所有金屬元素的第二位 僅次于鋁 古代煉鐵 上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐 為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行而發(fā)行的郵箱 原理 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 高溫 一 鐵的冶煉 一 鐵的冶煉 實(shí)驗(yàn)裝置 CO Fe2O3 尾氣處理 紅棕色粉末 藍(lán)色火焰 酒精噴燈 澄清石灰水 1 連接儀器 2 檢查裝置的氣密性 3 裝入藥品并固定裝置 4 向硬質(zhì)玻璃管內(nèi)通入CO氣體 5 給氧化鐵加熱 6 停止加熱 7 等玻璃管冷卻至室溫后停止通入CO氣體 熄滅右端酒精燈 實(shí)驗(yàn)步驟 反應(yīng)前先通CO再加熱的目的 排盡裝置內(nèi)空氣 以免加熱時(shí)與空氣混合發(fā)生爆炸 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 反應(yīng)后撤去酒精繼續(xù)通CO的目的 防止在較高溫度下鐵重新被氧化 檢驗(yàn)裝置中空氣已排盡的方法是 在右端導(dǎo)氣管口用排水法收集一小試管氣體 移近火焰 若發(fā)出輕微的爆鳴聲 證明空氣已經(jīng)排盡 紅棕色粉末逐漸變成黑色 澄清石灰水變渾濁 尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 尾氣處理 1 收集法 接一氣球收集尾氣或?qū)⑽矚庥门潘ㄊ占?2 燃燒法 將尾氣點(diǎn)燃 可用于加熱氧化鐵 CO有毒 防止污染空氣 相關(guān)化學(xué)方程式 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O2CO O22CO2 高溫 點(diǎn)燃 工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備 高爐 煉鐵工業(yè)設(shè)備圖 煉鐵工業(yè)設(shè)備圖 工業(yè)煉鐵原理 把鐵礦石跟焦炭 石灰石一起加入高爐 從下方通入空氣 焦炭燃燒 生成的二氧化碳與焦炭在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳?xì)怏w 一氧化碳?xì)怏w跟氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成鐵 注 高爐煉得的鐵為生鐵 仍含有少量雜質(zhì) 工業(yè)煉鐵 原料 鐵礦石 焦炭 石灰石 空氣 設(shè)備 高爐相關(guān)反應(yīng) C O2CO2CO2 CCO Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 點(diǎn)燃 高溫 高溫 CaCO3CaO CO2 高溫 CaO SiO2CaSiO3 硅酸鈣 高溫 除去鐵礦石中的SiO2等雜質(zhì) 提供熱量和產(chǎn)生還原劑 1 還原法把金屬礦物與焦炭 氫氣 一氧化碳等還原性物質(zhì)一起加熱反應(yīng) 金屬的冶煉方法 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 高溫 2Fe2O3 3C4Fe 3CO2 高溫 Fe2O3 3H22Fe 3H2O 高溫 物質(zhì)失去氧的反應(yīng)稱為還原反應(yīng) 物質(zhì)得到氧的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng) CuO H2Cu H2OCuO COCu CO22CuO C2Cu CO2 高溫 還原氧化銅制銅 2 電解法某些活潑的金屬很難從其礦石中還原出來(lái) 需用電解的方法 1 電解熔融氧化鋁制金屬鋁 2Al2O34Al 3O2 2 電解熔融的氯化鈉 2NaCl2NaCl Cl2 金屬的冶煉方法 通電 通電 3 熱分解法有些金屬的氧化物受熱易分解 可用加熱的方法 氧化汞制水銀 2HgO2Hg O2 金屬的冶煉方法 4 濕法冶金鐵能從硫酸銅溶液中置換出銅 這種方法是現(xiàn)代濕法冶金的原理 Fe CuSO4FeSO4 Cu 金屬的冶煉方法 工業(yè)上以赤鐵礦 Fe2O3 為原料冶煉鐵 某鋼鐵廠冶煉896Kg鐵 需要含F(xiàn)e2O364 的赤鐵礦多少千克 隨堂練習(xí)1 2 8gCO在高溫下跟5 8g某種鐵的氧化物完全反應(yīng) 這種氧化物是 A FeOB Fe2O3C Fe3O4 隨堂練習(xí)2 在實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)用酒精燈給氧化鐵加熱一段時(shí)間后 我們將看到固體由 色變成 色 這時(shí)氧化鐵變成 實(shí)驗(yàn)中石灰水會(huì)變 用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是 紅 黑 鐵 白色渾濁 防止一氧化碳污染空氣 請(qǐng)寫出相關(guān)的化學(xué)方程式 在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中 所用的原料或產(chǎn)物一般含有雜質(zhì)