炼铁

金属矿物与冶炼1、在生产和日常生活中应用最广泛的金属是什么？2、你对它还有什么了解？1、铁的化学性质如何?2、地壳中铁的含量怎么样?3、铁在自然界中主要以化合物形式还是单质的形式存在?一、常见的金属矿物赤铁矿（Fe2O3）磁铁矿（Fe3O4）孔雀石（Cu2(OH)2CO3）软锰矿（MnO2）常见的金属矿物黄铁矿（FeS2）褐铁矿（Fe2O3·nH2O）黄铜矿（CuFeS2）方铅矿（PbS）由于铁的化学性质比较活泼,它在自然界中以化合物的形式存在,在地壳中含量位居金属元素的第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的4.75%。我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花，我省马鞍山。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。小资料Fe2O3和Fe的组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe少了O元素，要使Fe2O3转变成Fe，可从哪方面入手？可在一定条件下，可加入某类物质，让其与Fe2O3中的O元素结合，主动夺取Fe2O3中的“O”元素，使Fe2O3转变成金属Fe。二、炼铁的原理金属铁的冶炼,以赤铁矿为例，通常使用的还原剂是CO,用CO去抢Fe2O3中的O。其化学方程式为：CO+Fe2O3——Fe+高温323CO2在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。-----炼铁的原理O3三、炼铁的基本原理炼铁的原理H2和C还原CuO实验比较实验装置图cocuo澄清的石灰水ABC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高温点燃实验现象1、红色的固体逐渐变成黑色，且能被磁铁吸引；2、澄清的石灰水变浑浊。3CO+Fe2O33CO2+2Fe高温CO2+Ca(OH)2===CaCO3+H2O化学方程式还原反应和还原性•像Fe2O3这样，氧化物失去氧的反应，叫做还原反应。•像CO这样，能夺取含氧化合物里的氧，使它发生还原反应的物质，具有还原性，化学实验和生产中可做为还原剂，H2、C都可以作还原剂。观察与思考1、通入一氧化碳前要先。2、澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现什么现象？3、尾气应如何处理？4、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？5、实验结束时应如何操作?6、如何验证实验中产生了铁？检查装置的气密性验证反应是否产生CO2；浑浊CO有剧毒，要燃烧或收集起来！防止试管内空气与一氧化碳受热发生爆炸！先熄灭酒精灯，继续通一会儿一氧化碳，防止Fe又被氧化成Fe2O3以至实验失败。用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引。三、铁的冶炼炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石设备：高炉反应原理：产品：生铁用还原剂将铁从它的化合物中还原出来2、炼铁中各原料的作用：铁矿石--焦炭--石灰石--空气--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1、炼铁的主要设备是：主要反应C+O2==CO2C+CO2==2CO3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温高温点燃高炉四、钢的冶炼纯铁铁的合金生铁钢（含碳量不同）（2%~4.3%）硬度比纯铁硬（0.03%~2%）硬度、抗腐蚀性能增强炼钢原料：设备：反应原理：产品：生铁、氧气电炉、平炉或转炉C+O2===CO2用氧化剂把生铁中的杂质氧化除去钢炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温生铁和钢的比较生铁钢组成元素铁及少量碳、硅、锰、硫、磷铁及少量碳、硅、锰几乎不含硫、磷碳元素含量2%～4.3%0.03%～2%分类用途白口铁：用于炼钢灰口铁：制造化工机械、铸件球墨铸铁：机械强度高，可代替钢碳素钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）合金钢（锰钢、不锈钢、硅钢、钨钢）机械性能硬而脆、无韧性、可铸不可锻坚硬、韧性大、塑性好、可铸、可锻、可压延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+3CO3.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五、冶炼金属的常用方法对金属而言: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.金属在自然界的存在银、金、铂等金属，化学活动性很弱，在自然界里，它们常以游离态（单质形式）存在。活泼金属都化合态（以化合物的形式）存在五、金属的冶炼方法冶炼金属的常用方法:1.活泼金属(如KNaMgAI)电解法:2AI2O3=4AI+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Pt、Au):直接以单质形式存在通电高温加热•六、有关不纯物质的计算例: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？解:设需要含80%的赤铁矿石的质量为x＝1600吨生铁含纯铁的质量为：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。小结：•1.认识自然界常见的矿物；•2.炼铁的原理和注意事项；•3.铁和钢的冶炼；•4.金属的冶炼方法；•5.有关不纯物的计算。1.工业上以赤铁矿（Fe2O3）为原料冶炼铁。某钢铁厂冶炼896Kg铁，需要含Fe2O364%的赤铁矿多少千克？随堂练习2、8gCO在高温下跟5.8g某种铁的氧化物完全反应得到单质铁4.2克，这种氧化物是（）A、FeOB、Fe2O3C、Fe3O4化学实验视频之九•——定时生火（铝和液溴的反应）