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1、第第22节节金属矿物金属矿物铁的冶炼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FeFe22OO33黄铁矿Fe
2、SFeS22FeFe22OO33xHxH22OO褐铁矿FeCOFeCO33菱铁矿铝土矿AlAl22OO33磁铁矿FeFe33OO44孔雀石CuCu22(OH)(OH)22COCO33CuFeSCuFeS22黄铜矿赤铜矿CuCu22OO金属的冶炼方法（1）电解法：适用于活泼金属（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）热还原法：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
3、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：CuOCuO+H+H22=Cu+H=Cu+H22OO(3).湿法冶金（金属）用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来。适于处理金属含量较低和组分比较复杂的原料，如有色金属和稀有金属。举例：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu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。目前使用最多的金属是什么？二、铁的冶炼炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是：（）A.磁铁矿（Fe3O4）72.4%B.赤铁矿（Fe2O3）70%C.菱铁矿（FeCO3）48.3%D.黄铁矿（FeS2
4、）46.7%D思考与讨论：解释解释:黄铁矿含铁量较低黄铁矿含铁量较低且含害元素且含害元素SS生成生成SOSO22污染空气污染空气(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硬质玻璃管酒酒精精喷喷灯灯接尾气处理装置接尾气处理装置（1）先检查装置气密性后装Fe2O3（3）实验前先通入CO后给Fe2O3加热（5）结束时先停止加热然后等冷却才停止通CO3、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）实验录像4、实验现象（1）红棕色粉末逐渐变成，（2）澄清石灰水变。黑色黑色浑浊浑浊说明有CO2生成如何
5、证明黑色粉末就是铁粉？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Fe又被氧化成Fe2O3防止石灰水倒吸用磁铁吸引或加入稀酸问题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
6、理吗？炼铁工业设备图原料：高炉铁矿石、焦炭、石灰石、空气设备：赤铁矿；磁铁矿(二）、工业炼铁高炉示意图主要反应点燃(1)CO2CO2高温(3)Fe2O33CO2Fe3CO2高温(2)CO2C2CO问题1：焦炭的作用是什么？答：提供热量和生成CO问题2：石灰石的作用呢？答：造渣问题1：焦炭的作用是什么？答：提供热量和生成CO高炉中制得的铁是纯铁吗？是含有杂质较多的生铁是含有杂质较多的生铁炼铁原理物质跟氧结合的反应称为氧化。物质失去氧的过程称为还原。同理：物质跟氧结合的反应叫氧化反应，这种物质叫还原剂。物质失去氧的反应叫还原反应，这种物质叫氧化剂。）1.还原剂：反应中失电子，升价，被氧化，发生氧化
7、反应2.氧化剂：反应中得电子，降价，被还原，发生还原反应3CO+3CO+FeFe22OO33=2Fe+3CO=2Fe+3CO22高温高温4CO+Fe4CO+Fe33OO44=3Fe+4CO=3Fe+4CO22还原剂还原剂氧化剂氧化剂氧化反应：得氧氧化反应：得氧还原反应：失氧还原反应：失氧图1图图1是实验实验室模拟炼铁拟炼铁的装置图图，试试回答：（11）仪器）仪器名称是名称是；仪器仪器名称是名称是。仪器仪器中发生反应的化学中发生反应的化学方程式是方程式是，仪器仪器中的现象是中的现象是。（22）在实验过程中，先要进行的）在实验过程中，先要进行的是是（填（填“加热加热”或或“通入通入CO”CO”，其
8、目的是，其目的是。（33）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原因是原因是。硬质玻璃管铁架台Fe2O33CO=2Fe3CO2高温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（44）图）图22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；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。（55
9、）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，发生的反应化学方程式为生的反应化学方程式为，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，该物质主要是质主要是（填化学式）。（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+H2C涉及到杂质问题的计算：化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量系在实际生产中，所用的原料或产物一般都
10、是含有杂质的。因此，在实际生产中必然会涉及到杂质的计算问题。当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算纯物质质量不纯物质总量纯物质所占质量分数例3、计算多少吨铁的质量分数为96%的生铁中含铁560t？例2、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t(1-20%)=800t解：生铁的质量为：560t96%=583t例4、某钢铁厂每天需要消耗1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁96%的生铁多少吨？解1:设每天可炼出的生铁质量为XFe2O3+3CO=2Fe+3CO216
11、01121000t80%X96%160112800tX96%X=560t答：略高温解2:设每天以炼出的铁质量为XFe2O3+3CO=2Fe+3CO21601121000tX1601121000tXX=700t答：略高温80%800t537.6t生铁的质量=537.6t96%=560t练习：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：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x生铁1600吨含纯铁:1600吨（12%）=1568吨Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2160112x80%1568吨x=2800吨答：需这种赤铁矿石2800吨。高温练习1.下列成语与我们所学的化学知识有关。简述其中的化学原理。百炼成钢（将反复烧红的生铁在空气中不断锤打，转化为钢。）答：百炼成钢：锤打烧红的铁时，生铁中C与O2反应生成CO2，使含碳量降低。作业布置1.课后练习2.练习册
