金属矿物、铁的冶炼课件1-沪教版

山东星火国际传媒集团5.2 金属金属矿物物 铁的冶的冶炼第五章第五章 金属的冶金属的冶炼炼与利用与利用5.2 金属金属矿矿物物 铁铁的冶的冶炼炼山东星火国际传媒集团金属的分布及存在单质：少数化学性质较不活泼的金属，如铂、金、银等。化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、锌、钠、钙等孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3)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。常见的金属矿物常见的金属矿物金属的分布及存在金属的分布及存在单质单质：少数化学性：少数化学性质较质较不活不活泼泼的金属，如的金属，如铂铂、金、金、山东星火国际传媒集团自然界以自然界以单质单质形式存形式存在的在的金金自然界以自然界以单质单质形式存形式存在的在的银银金属的分布及存在金属的分布及存在自然界以自然界以单质单质形式存在的金自然界以形式存在的金自然界以单质单质形式存在的形式存在的银银金属的分布及金属的分布及山东星火国际传媒集团铜的矿物主要有黄铜矿、孔雀石、斑铜矿和赤铜矿（）等。黄铜矿：黄铜矿：CuFeS2辉铜矿：辉铜矿：Cu2S孔雀石：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 Cu2O常见的金属矿物常见的金属矿物铜铜的的矿矿物主要有黄物主要有黄铜矿铜矿、孔雀石、斑、孔雀石、斑铜矿铜矿和赤和赤铜矿铜矿（）山东星火国际传媒集团铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。铝土矿铝土矿:Al2O3Al2O3KAl(SO4)2常见的金属矿物常见的金属矿物铝铝的的矿矿物主要有物主要有铝铝土土矿矿和明和明矾矾石等。石等。铝铝土土矿矿:Al2O3Al2山东星火国际传媒集团铁的矿物主要有：赤铁矿、磁铁矿（）、菱铁矿、黄铁矿、褐铁矿（）等。赤铁矿赤铁矿:Fe2O3黄铁矿黄铁矿:FeS2菱铁矿菱铁矿:FeCO3Fe3O4Fe2O3XH2O常见的金属矿物常见的金属矿物铁铁的的矿矿物主要有：赤物主要有：赤铁矿铁矿、磁、磁铁矿铁矿（）、菱）、菱铁矿铁矿、黄、黄铁矿铁矿山东星火国际传媒集团用金属矿石可以冶炼金属。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。铁的冶炼铁的冶炼铁在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅次于铝。用金属用金属矿矿石可以冶石可以冶炼炼金属。金属。铁铁的冶的冶炼铁炼铁在自然界中分布很广，在地壳在自然界中分布很广，在地壳山东星火国际传媒集团上上海海宝宝山山钢钢铁铁公公司司炼炼铁铁高高炉炉铁的冶炼铁的冶炼上海宝山上海宝山钢铁钢铁公司公司炼铁炼铁高炉高炉铁铁的冶的冶炼炼山东星火国际传媒集团为纪念为纪念19961996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破1 1亿吨而发行而发行亿吨而发行而发行的邮箱的邮箱为纪为纪念念1996年中国年中国钢产产钢产产量突破量突破1亿亿吨而吨而发发行而行而发发行的行的邮邮箱箱山东星火国际传媒集团铁的冶炼化学原理铁的冶炼化学原理一氧化碳与氧化铁反应一氧化碳与氧化铁反应基本反应原理：基本反应原理：FeFe2 2O O3 3+CO CO Fe+Fe+CO CO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1铁的冶炼铁的冶炼铁铁的冶的冶炼炼化学原理一氧化碳与氧化化学原理一氧化碳与氧化铁铁反反应应基本反基本反应应原理：原理：Fe2O山东星火国际传媒集团实验装置实验装置(CO)(Fe2O3)尾气处理尾气处理(红棕色粉末红棕色粉末)蓝色火焰蓝色火焰酒酒精精喷喷灯灯澄清澄清石灰石灰水水铁的冶炼铁的冶炼实验实验装置装置(CO)(Fe2O3)尾气尾气处处理理(红红棕色粉末棕色粉末)蓝蓝色火焰色火焰山东星火国际传媒集团（1 1）连接仪器；）连接仪器；（2 2）检查装置的气密性；）检查装置的气密性；（3 3）装入药品并固定装置；）装入药品并固定装置；（4 4）向硬质玻璃管内通入）向硬质玻璃管内通入COCO气体；气体；（5 5）给氧化铁加热；）给氧化铁加热；（6 6）停止加热；）停止加热；（7 7）等玻璃管冷却至室温后停止通入）等玻璃管冷却至室温后停止通入COCO气体，气体，熄灭右端酒精灯；熄灭右端酒精灯；实实 验验 步步 骤骤（1）连连接接仪仪器；（器；（2）检查检查装置的气密性；（装置的气密性；（3）装入）装入药药品并固定品并固定山东星火国际传媒集团反应前先通CO再加热的目的：排尽装置内空气，以免加热时与空气混合发生爆炸。实实 验验 说说 明明反应后撤去酒精继续通CO的目的：防止在较高温度下铁重新被氧化。反反应应前先通前先通CO再加再加热热的目的：排尽装置内空气，以免加的目的：排尽装置内空气，以免加热时热时与空气与空气山东星火国际传媒集团检验装置中空气已排尽的方法是检验装置中空气已排尽的方法是:在右端导气管口用排水法收集一小试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽。检验检验装置中空气已排尽的方法是装置中空气已排尽的方法是:在右端在右端导导气管口用排水法收集一小气管口用排水法收集一小山东星火国际传媒集团红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。实实 验验 现现 象象尾尾 气气 处处 理理（1）收集法：）收集法：接一气球收集尾气或将尾气用接一气球收集尾气或将尾气用排水法收集排水法收集。（2）燃烧法：）燃烧法：将尾气点燃将尾气点燃。（可用于加热氧。（可用于加热氧化铁）化铁）CO有毒，防止污染空气有毒，防止污染空气。红红棕色粉末逐棕色粉末逐渐变渐变成黑色，澄清石灰水成黑色，澄清石灰水变浑浊变浑浊，尾气燃，尾气燃烧产烧产生生蓝蓝色火色火山东星火国际传媒集团相相 关关 化化 学学 方方 程程 式式Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O 2 CO+O2 2 CO2高温高温 点燃点燃相相 关关 化化 学学 方方 程程 式式Fe2O3+3CO 山东星火国际传媒集团工业炼铁的主要设备：高炉工业炼铁工业炼铁工工业炼铁业炼铁的主要的主要设备设备：高炉工：高炉工业炼铁业炼铁山东星火国际传媒集团炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图工业炼铁工业炼铁炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图工工业炼铁业炼铁山东星火国际传媒集团工业炼铁原理工业炼铁原理把铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入空气，焦炭燃烧，生成的二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳气体，一氧化碳气体跟氧化铁在高温下反应生成铁。注：高炉炼得的铁为生铁，仍含有少量杂质。工工业炼铁业炼铁原理把原理把铁矿铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入空石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入空山东星火国际传媒集团原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。设备：高炉相关反应：C+O2 CO2CO2+C COFe2O3+3CO 2Fe+3CO2 点燃点燃 高温高温 高温高温CaCO3 CaO+CO2 高温高温CaO+SiO2 CaSiO3（硅酸钙）（硅酸钙）高温高温除去铁矿石中的SiO2等杂质提供热量和产生还原剂工业炼铁工业炼铁原料：原料：铁矿铁矿石、焦炭、石灰石、空气。石、焦炭、石灰石、空气。C+O2 山东星火国际传媒集团1、还原法把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应。金属的其他冶炼方法金属的其他冶炼方法Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2 高温高温 Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O 高温高温物质物质失去氧失去氧的反应称为的反应称为还原反应还原反应，物质，物质得到得到氧氧的反应称为的反应称为氧化反应氧化反应。1、还还原法金属的其他冶原法金属的其他冶炼炼方法方法Fe2O3+3CO 山东星火国际传媒集团CuO+H2 Cu+H2OCuO+CO Cu+CO22CuO+C 2Cu+CO2 高温高温 还原氧化铜制铜还原氧化铜制铜金属的其他冶炼方法金属的其他冶炼方法CuO+H2 Cu+H2O 高温高温 山东星火国际传媒集团2、电解法某些活泼的金属很难从其矿石中还原出来，需用电解的方法。（1）电解熔融氧化铝制金属铝：2Al2O3 4Al+3O2（2）电解熔融的氯化钠：2NaCl 2NaCl+Cl2通电金属的其他冶炼方法金属的其他冶炼方法通电2、电电解法通解法通电电金属的其他冶金属的其他冶炼炼方法通方法通电电山东星火国际传媒集团3、热分解法有些金属的氧化物受热易分解，可用加热的方法。氧化汞制水银：2HgO 2Hg+O2金属的其他冶炼方法金属的其他冶炼方法3、热热分解法分解法 金属的其他冶金属的其他冶炼炼方法方法山东星火国际传媒集团4、湿法冶金铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，这种方法是现代湿法冶金的原理:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu金属的其他冶炼方法金属的其他冶炼方法4、湿法冶金金属的其他冶、湿法冶金金属的其他冶炼炼方法方法山东星火国际传媒集团含杂质物质的化学方程式计算含杂质物质的化学方程式计算化学方程式所表达的都是化学方程式所表达的都是纯净物纯净物发生化学变化时的相发生化学变化时的相互关系，各化学式所对应的量，反映的是互关系，各化学式所对应的量，反映的是纯净物纯净物之间之间的质量关系的质量关系。当参加反应的物质含有杂质时，先要把含杂质的物质当参加反应的物质含有杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算的质量换算成纯物质的质量，再进行计算纯物质的质量纯物质的质量不纯物质的质量不纯物质的质量纯度纯度100纯物质的量纯物质的量 不纯物质的量不纯物质的量纯度纯度 杂质质量杂质质量 不纯物质的质量不纯物质的质量（11纯度）纯度）含含杂质杂质物物质质的化学方程式的化学方程式计计算化学方程式所表达的都是算化学方程式所表达的都是纯净纯净物物发发生化生化山东星火国际传媒集团答：答：1000t1000t可炼出生铁为可炼出生铁为583t583t。例例 1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，理论上可炼出的赤铁矿石，理论上可炼出含铁含铁96%96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？解：氧化铁的质量：解：氧化铁的质量：1000t 80%=800t1000t 80%=800t设：理论上可炼出铁的质量为设：理论上可炼出铁的质量为X XFeFe2 2O O3 3+3CO =2Fe+3CO+3CO =2Fe+3CO2 2 160 2X56160 2X56800 X800 X折合为含铁折合为含铁96%96%的的生铁的质量为生铁的质量为560t96%=583t560t96%=583t含杂质物质的化学方程式计算含杂质物质的化学方程式计算160160 800t x=560t 800t x=560t256 x256 x=答：答：1000t可可炼炼出生出生铁为铁为583t。例。例 1000t含氧化含氧化铁铁8