金属矿物与冶炼.

金属矿物与冶炼一、金属在自然界的存在游离态（单质）：化合态（化合物）：Ag,Pt,AuFe,Cu,Na等绝大多数金属二、金属矿物黄铁矿(FeS2)磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3)赤铁矿(Fe2O3)孔雀石铝土矿黄铜矿自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的金三、炼铁的基本原理三、钢铁的冶炼P98(CO)(Fe2O3)ACBCa(OH)2A、B、C三处各发生哪些化学反应，分别有什么现象？红棕色粉末变为黑色CO2+Ca(OH)2==CaCO3+H2O澄清石灰水变浑浊2CO+O22CO2点燃产生蓝色火焰实验步骤：一、通入经检验是纯净的CO一会儿二、点燃酒精灯加热四、待装置完全冷却后，再撤走通CO的导管三、熄灭酒精灯【思考】1、为什么要先通纯净的CO一会儿，再加热？防止管内空气与一氧化碳受热发生爆炸2、实验结束时，为什么要熄灭酒精灯，再撤走导管？防止生成的Fe又被氧化成Fe2O33、通入纯洁一氧化碳前先。4、澄清石灰水的作用是什么？5、为什么要进行尾气处理？如何处理？6、如上图，尾气处理装置如何改进？改进后有何优点？7、如何证明生成的黑色粉末是铁？检查装置的气密性验证反应是否产生CO2CO有毒，会污染空气；燃烧或收集起来转到A处点燃；可以充分利用能源用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引。原料：铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气1.炼铁设备：高炉过量空气焦炭焦炭点燃高温赤铁矿高温CO2COFe反应过程：提供铁元素a、燃烧产生热量b、产生还原剂CO制造炉渣提供氧气C+O2==CO2点燃C+CO2==2CO高温3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温涉及反应化学方程式：原料：铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气四、铁的冶炼1.炼铁设备：高炉过量空气焦炭焦炭高温高温赤铁矿高温CO2COFe反应过程：涉及反应化学方程式：3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温C+CO2==2CO高温C+O2==CO2点燃产品：生铁（含碳量2-4.3%）合金2.炼钢：氧气高温钢生铁钢（含碳量0.03-2%）类别含碳量%含杂质机械性能机械加工生铁2~4.3多硬而脆可铸不可锻钢0.03~2少硬而韧、有弹性可铸可锻生铁和钢的区别中国古代冶炼图转炉炼钢为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票现象：红棕色的Fe2O3变黑，同时产生使石灰水变浑浊的气体。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温基本原理：氧化反应：得到氧的反应还原反应：失去氧的反应3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2高温H2C练习：请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式高温3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O具有还原性的物质:CO性质物质可燃性还原性CC+O2CO22C+O22COC+2CuO2Cu+CO2CO2CO+O22CO2CO+CuOCu+CO2H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2OH2、C、CO化学性质的比较点燃点燃点燃点燃高温H2和C还原CuO实验比较实验装置图cocuo澄清的石灰水ABC越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质.越不活泼的金属,越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质.金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强渐弱1.活泼金属(如KCaNaMgAI)电解法:2Al2O3=4Al+3O22.一般金属(如ZnFeSnPbCu)热还原法:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO23.较稳定金属(如HgAg)直接加热法:2HgO=2Hg+O24.稳定金属(如PtAu):直接以单质形式存在通电高温加热四、冶炼金属的常用方法金属活动性顺序：KCaNaMgAl‖ZnFeSnPb(H)Cu‖HgAg‖PtAu电解法热还原法直接加热法判断常见金属活泼性的方法（2）金属能否与酸反应以及与酸反应的剧烈程度（3）金属与能否与金属化合物的溶液反应（1）金属能否与氧气反应以及与氧气反应的难易程度（4）金属冶炼的难易程度m生铁×96%生铁铁m铁÷96%例：1000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？五、有关不纯物质的计算注意：带入化学方程式计算的数据应是参加反应的纯净物的质量m纯净物纯度=m混合物×100﹪m纯净物=m混合物×纯度m纯净物m混合物=×100﹪纯度赤铁矿石氧化铁1000t×80%解:设可炼出含铁96%的生铁的质量为xFe2O3+3CO===2Fe+3CO21601121000t×80%x×96%1601000t×80%112x×96%x=583.3t答:需这种赤铁矿石583.3吨=高温＝解:m(Fe)=1600吨×(1－2%)=1568吨高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2160112x×80%1568吨160112x×80%1568吨解得:x=2800吨答:需这种赤铁矿石2800吨。典型习题例:要炼出含2%杂质的生铁1600吨,需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？设需要含80%的赤铁矿石的质量为x