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1、金金属属的的冶冶炼炼学习学习目标目标1 1、金属冶炼，了解从铁矿石中将铁、金属冶炼，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。还原出来的方法。2 2、了解钢与生铁的区别及钢的冶炼、了解钢与生铁的区别及钢的冶炼3 3、认识还原反应及物质的还原性、认识还原反应及物质的还原性4 4、了解冶炼金属的常用方法、了解冶炼金属的常用方法5 5、学会关于不纯物的化学计算、学会关于不纯物的化学计算 表达式：1、什么是置换反应？如何用字母表示其反应式？2、CuO+H2 Cu+H2O反应类型是： 加热置换反应置换反应 复习诊断复习诊断3、金属活动性顺序：、金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb
2、 (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性，由强逐渐减弱金属活动性，由强逐渐减弱 自自然然界界中中的的金金属属大大多多以以什什么么形形式式存存在在呢呢？主主要要存存在在在在那里呢那里呢? ?一、常见的金属矿物 1.金属元素在自然界的存在形态金属元素在自然界的存在形态 游离态（元素以单质形态存在）：游离态（元素以单质形态存在）： 少数很少数很 不活泼金属如金、银、铂不活泼金属如金、银、铂 化合态（元素以化合物形态存在）：化合态（元素以化合物形态存在）： 绝大多数金属以化合物形态存在绝大多数金属以化合物形态存在 于矿物中于矿物中赤铁矿赤铁矿Fe2O3褐铁矿褐铁矿Fe2O3XH2O黄铁矿黄铁
3、矿FeS2磁铁矿磁铁矿Fe3O4孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿Cu2O常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3） 使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。冶炼。除了氢气可以还原出铁来除了氢气可以还原出铁来 ，焦炭和一氧化碳也可，焦炭和一氧化碳也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%70%7
4、2.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%3、铁冶炼的化学原理：CO还原Fe2O3实验步骤：实验步骤：1）向玻璃管内通入一氧化碳气体；）向玻璃管内通入一氧化碳气体；点燃最后的酒精灯，点燃最后的酒精灯，最后再点燃酒精喷灯最后再点燃酒精喷灯给氧化铁加热给氧化铁加热。why?why?2）实验结束，先停止加热实验结束，先停止加热（熄灭熄灭酒精喷灯酒精喷灯），继续通一，继续通一氧化碳直至硬质玻璃管冷却后再熄灭酒精灯，氧化碳直至硬质玻璃管冷却后再熄灭酒精灯，why?why? CO:早出晚归早出晚归酒精喷灯酒精喷灯:迟到早退迟到早退 红棕色3CO+ Fe2O3 3CO2 + 2 Fe高温二、
5、铁冶炼的化学原理：CO还原Fe2O3现现象象1、红棕色粉末变成黑色粉末、红棕色粉末变成黑色粉末2、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体3、点燃尾气、点燃尾气,呈蓝色火焰呈蓝色火焰Fe2O3 +3CO=2Fe +3CO2;高温高温Ca(OH)2 +CO2=H2O +CaCO32CO+O2=2CO2点燃点燃1、可燃性气体、可燃性气体CO使用前必须要验纯使用前必须要验纯2、实验前要检验装置的气密性、实验前要检验装置的气密性3、尾气要处理、尾气要处理4、CO要要“早出晚归早出晚归”，酒精喷灯酒精喷灯:迟到早退迟到早退注意解读氧化还原反应解读氧化还原反应Fe2O3：能提供氧，具
6、有氧化性；（：能提供氧，具有氧化性；（氧化剂氧化剂）CO：能夺氧，具有还原性。（：能夺氧，具有还原性。（还原剂还原剂）注意：注意：氧化反应和还原反应是同时发生在一氧化反应和还原反应是同时发生在一个反应中的。个反应中的。氧化反应：得到氧的反应氧化反应：得到氧的反应还原反应：失去氧的反应还原反应：失去氧的反应1、澄清石灰水的作用是什么？、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？、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、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热，再加热Fe2O3？4、实验结束后、实验结束后,为什么要先停止加热继续通为什么要先停止加热继
7、续通CO直至试管内物质冷直至试管内物质冷却？却？5、如何验证实验中产生了铁？、如何验证实验中产生了铁？点燃或收集点燃或收集检验生成的二氧化碳检验生成的二氧化碳因为因为COCO有毒会污染环境有毒会污染环境排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸防止防止FeFe又被氧化成又被氧化成Fe2O3 防止石灰水倒吸防止石灰水倒吸用磁铁吸引或加入稀酸用磁铁吸引或加入稀酸工业炼铁炼钢 工业上是怎工业上是怎么做的呢？么做的呢？原料：原料：铁矿石铁矿石( (赤铁矿赤铁矿) )、焦炭、石灰石、焦炭、石灰石、空气、空气四、铁的四、铁的冶炼冶炼1.1.炼炼铁铁设备：设备： 高炉高炉过量空
8、气过量空气焦炭焦炭焦炭焦炭高温高温高温高温赤铁矿赤铁矿高温高温CO2COFe反应过程：反应过程：将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣点燃点燃 C + O2 = 2CO2高温高温 C + CO2 = 2CO（FeFe2 2O O3 3）生铁生铁出铁口出铁口炉渣炉渣出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温高炉气体高炉气体高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量焦炭焦炭 A B铁铁 高温高温过量空气过量空气 高温高温 焦炭焦炭 高温高温赤铁矿石赤铁矿石某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有某炼铁厂用于炼铁的主要原料
9、是赤铁矿石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空气等，主要反应过程如下）、焦炭、空气等，主要反应过程如下图示：图示： 炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。 在上述框图中在上述框图中A、B所对应的有关反应生成物的化所对应的有关反应生成物的化学式分别是：、学式分别是：、 。 写出上述反应的化学方程式。写出上述反应的化学方程式。 ； 在此过程中，焦炭的作用是在此过程中，焦炭的作用是 、 。高炉高炉一氧化碳一氧化碳点燃点燃C + O2 = CO2高温高温C + CO2 = 2COFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温产生一氧化碳产生一氧化碳提供热量
10、提供热量二氧化碳二氧化碳高炉炼铁高炉炼铁产品：产品：生铁（含碳量生铁（含碳量2-4.3%）合金合金2.2.炼炼钢：钢：氧气氧气高温高温钢钢生铁生铁钢（含碳量钢（含碳量0.03-2%）生铁和钢的区别1.1.活泼金属活泼金属( (如如K Na Mg AI) :K Na Mg AI) :电解法电解法2.2.一般金属一般金属( (如如Zn Fe Sn Pb Cu) :Zn Fe Sn Pb Cu) :热还原法热还原法3.3.较稳定金属较稳定金属( (如如Hg Ag) :Hg Ag) :直接加热法直接加热法 4.4.稳定金属稳定金属( (如如Pt Au) :Pt Au) :可通过金沙淘洗获得可通过金沙淘
11、洗获得Fe2O33CO2Fe3CO2高温高温2HgO = 2Hg + O2五、冶炼金属的常用方法五、冶炼金属的常用方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法电解法（活泼金属）（活泼金属） 热还原法热还原法（大部分金属）（大部分金属）热分解法热分解法（极少数（极少数不活泼金属）不活泼金属）不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag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？ 典型习题 1、生铁和钢的主要区别是、生铁和钢的主要区别是( )A：生铁和钢
12、都是合金：生铁和钢都是合金B：生铁和钢的主要成分都是铁：生铁和钢的主要成分都是铁C：生铁的主要成分是碳，而钢的是铁：生铁的主要成分是碳，而钢的是铁D：生铁和钢都是铁的合金，但其含：生铁和钢都是铁的合金，但其含碳量不同碳量不同D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吨含纯为1600吨（12%）= 1568吨Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2160 112x80% 1568吨 x = 2800吨答：需这种赤铁矿石2800吨。 高温高温1.（1 1）用）用COCO与赤铁矿石炼铁的实验步骤：与赤铁矿石
13、炼铁的实验步骤： 加热加热 通通CO CO 熄灭酒精灯熄灭酒精灯 停止通停止通COCO（2 2）尾气要处理的原因：）尾气要处理的原因：（3 3）如果将）如果将COCO改为改为H H2 2还要进行尾气处理吗？还要进行尾气处理吗？ CO有剧毒会污染空气有剧毒会污染空气不需要，因为不需要，因为H2无毒无毒2.2.炼铁的原料是（炼铁的原料是（ ） A A、铁矿石、一氧化碳、空气、铁矿石、一氧化碳、空气 B B、铁矿石、烟煤、生石灰、铁矿石、烟煤、生石灰 C C、铁矿石、焦炭、空气、铁矿石、焦炭、空气 D D、铁矿石、焦炭、石灰石、空气、铁矿石、焦炭、石灰石、空气D3.3.下列变化过程不属于金属冶炼的是
14、（）下列变化过程不属于金属冶炼的是（） A A电解氧化铝电解氧化铝 B B铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧 C C金属氧化物与焦炭在高温下反应金属氧化物与焦炭在高温下反应 D D高温下高温下COCO还原还原CuOCuOB1.地壳中元素含量由高到低的顺序是_（前5位），其中位于金属元素第二位且应用最广的是_。2.铁的化学性质比较活泼，在自然界中主要以_形式存在，常见的铁矿石有： _ （主要成分为 ）、 （主要成分为 ）、菱铁矿、黄铁矿等。 Fe化合物赤铁矿磁铁矿Fe2O3Fe3O4小 结或产物是混合物。这里所讲的纯净物是指化学方程式中各化学式所指的物质，没有参加反应(前和后)的物质视为杂质，杂质混入
15、纯净物中组成了混合物(即一纯物质)。这类计算只要混合物的质量分解开来，用原料或产物中的纯净物质量去计算便可以了。 课堂练习课堂练习 若要炼制含铁量为若要炼制含铁量为90%90%的的生铁生铁100100吨，需要含氧化铁吨，需要含氧化铁65%65%的赤的赤铁矿多少吨？铁矿多少吨？ 2、在炼铁的过程中，下列叙、在炼铁的过程中，下列叙述错误的是述错误的是( )A：石灰石的主要作用是除去：石灰石的主要作用是除去SiO2B：用：用CO将铁从铁矿石中还原出来将铁从铁矿石中还原出来C：焦炭燃烧放出大量的热，提高炉温并：焦炭燃烧放出大量的热，提高炉温并D：炼铁的尾气可以随意的排放：炼铁的尾气可以随意的排放产生产生COD
