第2节金属矿物_铁的冶炼

第2节金属矿物铁的冶炼钾钙钠镁铝锌铁锡铅(氢)铜汞银铂金KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu常见金属活动顺序金属活动性由强到弱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银金铂KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu大多数金属以化合物存在金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。使金属矿物变成金属的过程叫做金属的冶炼。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu一、常见金属矿物赤铁矿Fe2O3黄铁矿FeS2Fe2O3·xH2O褐铁矿FeCO3菱铁矿铝土矿Al2O3磁铁矿Fe3O4孔雀石Cu2(OH)2CO3CuFeS2黄铜矿赤铜矿Cu2O金属的冶炼:即：金属化合物金属单质化合态单质态转变成使金属矿物变成金属的过程.铁的冶炼：铁的化合物转变成铁单质二.铁的冶炼我国几个大型的铁矿辽宁鞍山湖北大冶四川攀枝花选择铁矿石时，通常考虑矿石的价格、铁的含量、安全无污染目前使用最多的金属是什么？二、铁的冶炼赤铁矿（Fe2O3）黄铁矿（FeS2）磁铁矿（Fe3O4）哪种铁矿石最不适合炼铁？菱铁矿（FeCO3）1.常见的铁矿石主要有：赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）。请你从含铁量和产物对环境的影响的角度分析这几种矿石哪两种不适合用来炼铁？提示：根据化学式的计算，Fe2O3、Fe3O4、FeCO3、FeS2中含铁的质量分数分别为70%、72.4%、48.3%、46.7%，黄铁矿及菱铁矿中铁的质量分数都较小，并且黄铁矿中含有硫元素，在炼铁的过程中，很有可能生成二氧化硫气体，排放到空气中引起空气污染，所以上述矿石中黄铁矿和菱铁矿不适合用来炼铁。(一）、实验室模拟炼铁COFe2O3Fe3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温1、反应原理:2、实验装置硬质玻璃管酒精喷灯接尾气处理装置（1）检查装置气密性（2）装Fe2O3并固定（3）通入CO（4）给Fe2O3加热（5）停止加热（6）冷却停止通CO3、实验步骤（CO：早出晚归酒精喷灯：迟到早退）4、实验现象av（1）红棕色粉末逐渐变成，并能被磁铁吸引（2）澄清石灰水变。黑色浑浊说明有CO2生成如何证明黑色粉末就是铁粉？问题1：实验开始时为何先通一段时间CO，再加热氧化铁呢？问题2：实验结束时为何先停止加热至冷却后才停止通入CO？排尽装置内的空气，防止CO与空气混合加热后发生爆炸防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂问题竞赛防止铁在较高的温度下重新被氧化问题3：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？你还能想到其他方法处理CO尾气吗？CO尾气处理方法：（1）点燃（2）收集（3）导入到玻璃管下方火焰上燃烧●●●●●●COFe2O3石灰水将CO改为H2还要进行尾气处理吗？1、澄清石灰水的作用是什么？2、为什么要进行尾气处理？尾气如何处理？3、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？4、实验结束后,为什么要先停止加热继续通CO直至试管内物质冷却？5、如何验证实验中产生了铁？点燃或收集检验生成的二氧化碳因为CO有毒会污染环境排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸防止热的铁再次被氧化以及防止石灰水倒吸用磁铁吸引或加入稀酸产生蓝色火焰炼铁原理3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2高温高温4CO+Fe3O4====3Fe+4CO2还原剂氧化剂金属的冶炼方法（1）电解法：活泼金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等）很难从其矿石中提取出来，需要用电解法。如：电解熔融氧化铝制铝：2Al2O3====4Al+3O2↑通电△KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuFe3O4+4CO====3Fe+4CO2高温△（2）还原法：如Fe、Cu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：CuO+H2====Cu+H2O（1）仪器A名称是；仪器B名称是。仪器A中的现象是，。仪器C中的现象是。.D处发生的现象是，。（2）在实验过程中，先要进行的是（填“加热”或“通入CO”，其目的是。如果实验中先给氧化铁加热，再通入CO气体可能产生的后果是。（3）实验过程中产生的尾气不能直接排放的原因是。硬质玻璃管铁架台Fe2O3＋3CO====2Fe＋3CO2高温澄清石灰水变浑浊通入CO排尽玻璃管内空气，防止CO不纯而爆炸CO有毒，会污染空气红棕色粉末变成黑色CO2＋Ca(OH)2====CaCO3+H2O燃烧，火焰呈蓝色2CO+O2=====2CO2点燃ABCD发生爆炸炼铁工业设备图1.工业炼铁的主要设备是：高炉工业炼铁2.工业炼铁的原料及其作用：•（1）铁矿石：•（2）焦炭:•（3）石灰石：•（4）空气:提供铁元素a.提供热源、维持炉温b.提供CO形成炉渣提供氧气高炉示意图（1）、生铁的冶炼主要反应原料工业炼铁的主要设备是高炉石灰石的作用是使有矿石中的脉石（如二氧化硅）转变成炉渣而除去高炉中的主要反应3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2（吸热）C+CO2===2CO（吸热）C+O2===CO2（放热）高温高温点燃工业上炼得的不是纯铁（生铁）——混合物高温4CO+Fe3O4===3Fe+4CO2高炉中制得的铁是纯铁吗？图1图1是实验室模拟炼铁的装置图，试回答：（1）仪器①名称是；仪器②名称是。仪器①中发生反应的化学方程式是，仪器③中的现象是。（2）在实验过程中，先要进行的是（填“加热”或“通入CO”，其目的是。（3）实验过程中产生的尾气不能直接排放的原因是。①②③①③②①③③③③硬质玻璃管铁架台Fe2O3＋3CO====2Fe＋3CO2高温石灰水变浑浊通入CO排除装置内空气，防止CO不纯而爆炸CO有毒，会污染空气（4）图2是工业生产中炼铁高炉的结构图。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，另一作用为；生铁出口低于炉渣出口的原因是。（5）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，发生的反应化学方程式为，当反应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质主要是（填化学式）。图2产生CO生铁的密度大于炉渣的密度有气泡产生，溶液变为浅绿色Fe+2HCl==FeCl2+H2↑C炼铁原理3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2高温高温4CO+Fe3O4====3Fe+4CO2还原剂氧化剂