第第2 2节节 金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼1.1.了解常见的金属矿物。了解常见的金属矿物。2.2.知道从铁矿石中将铁冶炼出来的方法。知道从铁矿石中将铁冶炼出来的方法。3.3.了解冶炼金属的其他方法。了解冶炼金属的其他方法。 钢铁工业是衡量钢铁工业是衡量一个国家综合经济实一个国家综合经济实力的标志性工业。你力的标志性工业。你知道钢铁是怎么样炼知道钢铁是怎么样炼成的吗成的吗？一、常见的金属矿物一、常见的金属矿物1.1.分布和存在分布和存在金属在自然界中主要是以单质形式存在，还是以化合物金属在自然界中主要是以单质形式存在，还是以化合物形形式式存在？存在？极少数金属以单质（游离态）形式存在极少数金属以单质（游离态）形式存在自自然然界界中中以以单单质质的的形形式式存存在在的的银银自然界中以单质的形式存在的自然界中以单质的形式存在的金金化合态金属在自然界中以矿物的化合态金属在自然界中以矿物的化合态金属在自然界中以矿物的化合态金属在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。大多数金属以化合物的形式（化合态）存在大多数金属以化合物的形式（化合态）存在思考：为什么金、银等少数金属以单质的形式思考：为什么金、银等少数金属以单质的形式存在？而大多数金属以化合物的形式存在呢？存在？而大多数金属以化合物的形式存在呢？地壳中含量在前四位的地壳中含量在前四位的地壳中含量在前四位的地壳中含量在前四位的金属元素分别是什么？金属元素分别是什么？金属元素分别是什么？金属元素分别是什么？2.2.常见矿石常见矿石赤铁矿赤铁矿FeFe2 2O O3 3黄铁矿黄铁矿FeSFeS2 2褐铁矿褐铁矿FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O磁铁矿磁铁矿FeFe3 3O O4 4菱铁矿菱铁矿FeCOFeCO3 3铝土矿铝土矿AlAl2 2O O3 3孔雀石孔雀石CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3赤铜矿赤铜矿CuCu2 2O O黄铜矿黄铜矿CuFeSCuFeS2 2 铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金金 属元素的属元素的第二位第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的，仅次于铝，约占地壳总质量的4.75%4.75%。我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花我国大型铁矿有：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花铁矿等。使金属矿物变成金属的过程，叫做铁矿等。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶金属的冶炼炼。实验前观察颜色：颜色：_状态：状态：_ 能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？红棕色红棕色固体粉末固体粉末否否FeFe2 2O O3 31.1.反应前先检查装置的。反应前先检查装置的。2.2.装入药品，连接好装置。装入药品，连接好装置。3.3.先制先制COCO气体，然后验纯，若较纯，先通一会儿气体，然后验纯，若较纯，先通一会儿COCO气体气体, ,再用酒精再用酒精喷灯对着氧化铁加热。尾气的处理：喷灯对着氧化铁加热。尾气的处理：方法一：；方法二：方法一：；方法二：_；方法三：方法三：_，目的：，目的：_。4.4.观察氧化铁的颜色变化和澄清石灰水的变化；观察氧化铁的颜色变化和澄清石灰水的变化；5.5.反应结束，先撤氧化铁处的酒精喷灯，稍冷却后停止通反应结束，先撤氧化铁处的酒精喷灯，稍冷却后停止通COCO气体。气体。6.6.待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。生成了什么物质。实验步骤:气密性气密性点燃点燃用气球收集用气球收集防止污染空气防止污染空气再利用再利用演示实验演示实验实验后观察颜色：颜色：状态：状态： 能否被磁铁吸起？能否被磁铁吸起？产物产物黑色黑色固体粉末固体粉末能能结论：结论：产物中有产物中有铁铁生成生成以防以防COCO泄漏，污染大气泄漏，污染大气以防以防COCO不纯，加热时发生爆炸不纯，加热时发生爆炸排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸排尽装置中的空气，以防加热时发生爆炸以防空气进入与灼热的铁反应，将其重新以防空气进入与灼热的铁反应，将其重新氧化氧化以防未反应的以防未反应的COCO污染大气污染大气实验步骤:1.1.组装组装查查密密2.2.装入药品装入药品3.3.验纯验纯通气通气4.4.点灯点灯除尾除尾5.5.排空排空点灯点灯6.6.熄灯通气熄灯通气7.7.冷却冷却停气停气铁冶炼的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+COCO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3FeFe3 32 23 31 1现象：现象：硬质玻璃管中粉末由红变黑；硬质玻璃管中粉末由红变黑；试管中澄清石灰水变浑浊；试管中澄清石灰水变浑浊；尾气可燃，火焰呈蓝色。尾气可燃，火焰呈蓝色。工业炼铁上述反应原理也用于工业炼铁上述反应原理也用于工业炼铁: :原料：原料：主要反应主要反应: :高炉高炉 铁矿石、焦炭、热空气、石灰石铁矿石、焦炭、热空气、石灰石工业炼铁的主要设备：工业炼铁的主要设备：燃烧放热；燃烧放热；生成还原性气体生成还原性气体COCO。造渣除杂造渣除杂FeFe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2高温高温FeFe3 3O O4 4 + +CO = CO = Fe+Fe+COCO2 2高温高温4 43 34 41 1炼炼 铁铁 高高 炉炉 的的 结结 构构 炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害有害元素元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是（少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是（ ）A.A.磁铁矿（磁铁矿（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4%B.B.赤铁矿（赤铁矿（FeFe2 2O O3 3）70%70%C.C.菱铁矿（菱铁矿（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3%D.D.黄铁矿（黄铁矿（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考题：思考题： 把金属矿物与焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起把金属矿物与焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。冶炼加热反应。冶炼锰、锌、铁、镍、铅锰、锌、铁、镍、铅等都是用这种方等都是用这种方法。法。举例：举例：第一种方法:高炉炼铁高炉炼铁金属的常用冶金属的常用冶炼方法炼方法FeFe2 2O O3 3+3CO = 2Fe+3CO+3CO = 2Fe+3CO2 2高温高温FeFe2 2O O3 3+3H+3H2 2 = 2Fe+3H = 2Fe+3H2 2O O高温高温2Fe2Fe2 2O O3 3+3C = 4Fe+3CO+3C = 4Fe+3CO2 2高温高温 电解法电解法 冶炼冶炼钠、钾、镁、铝钠、钾、镁、铝等都是用这种方法。等都是用这种方法。 举例：举例：2Al2Al2 2O O3 3 4Al + 3O4Al + 3O2 2通电通电第二种方法: 湿法冶金（金属）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。原料，如有色金属和稀有金属。举例：举例：Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu第三种方法: （即物质跟氧结合的反应称为（即物质跟氧结合的反应称为氧化反应氧化反应。物质失。物质失去氧的过程称为去氧的过程称为还原反应还原反应。）。） 通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为（如氧化铁）的过程称为金属的氧化金属的氧化。金属氧化物。金属氧化物跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化跟焦炭、氢气、一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程称为为金属的过程称为金属氧化物的还原金属氧化物的还原。如在反应如在反应3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，FeFe2 2O O3 3失去氧的过失去氧的过程，程，FeFe2 2O O3 3被还原。被还原。FeFe2 2O O3 3发生的反应是发生的反应是还原反应。还原反应。高温高温【典例典例】下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置图，试回答。装置图，试回答。(1)(1)仪器仪器的名称是的名称是_。(2)(2)实验过程中仪器实验过程中仪器中的现象是中的现象是_。仪器仪器中发生反应的化学方程式是中发生反应的化学方程式是_。(3)(3)实验过程中的尾气不能直接排入大气中的原因是实验过程中的尾气不能直接排入大气中的原因是_。【答案答案】(1)(1)酒精灯酒精灯(2)(2)固体由红色变黑色固体由红色变黑色Ca(OH)Ca(OH)2 2+C0+C02 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 20 0(3)(3)防止防止COCO气体污染环境气体污染环境B B1.1.（1 1）磁铁矿的主要成分是：）磁铁矿的主要成分是：_；（填化学式）；（填化学式）（2 2）写出）写出COCO与与FeFe2 2O O3 3在高温条件下反应的化学方程式：在高温条件下反应的化学方程式：_（3 3）高炉炼铁得到的主要产品是）高炉炼铁得到的主要产品是_；（填序号）；（填序号） A A纯铁纯铁 B B生铁生铁 C C钢钢FeFe3 3O O4 4FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 高温高温2.2.如图是用一氧化碳如图是用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，还原氧化铜的实验装置，回答下列问题：回答下列问题：（1 1）有下列实验步骤：）有下列实验步骤： 点燃左侧酒精灯加热；点燃左侧酒精灯加热；通入一氧化碳。请用上述实通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先验步骤的标号填空，实验开始时，应先_，然后，然后_。（2 2）实验进行一段时间后，）实验进行一段时间后，A A装置中出现的现象为装置中出现的现象为_，说明有，说明有_生成，生成，B B装置中出现的装置中出现的现象为现象为_，说明有，说明有_生成。生成。粉末由黑变红粉末由黑变红CuCu澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊COCO2 2（3 3）装置）装置A A中的反应化学方程式为中的反应化学方程式为_，装装置置B B中的反应化学方程式为中的反应化学方程式为_，装置装置C C中的目的是中的目的是_。（4 4）反应结束，应先）反应结束，应先_，待冷却后，待冷却后_。 CO+CuOCO+CuO=Cu+CO=Cu+CO2 2 COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O除尾气，防止污染除尾气，防止污染停止加热停止加热停止通气停止通气2.2.钢铁冶炼的定义、原理、结构钢铁冶炼的定义、原理、结构铁：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿铁矿铜：黄铜矿、孔雀石铜：黄铜矿、孔雀石铝：水铝石、明矾石铝：水铝石、明矾石1.1.常见金属的矿物常见金属的矿物 与其临渊羡鱼，不如退而结网。