1、第二节第二节 铁的冶炼铁的冶炼一、常见金属矿物一、常见金属矿物1 1、分布和存在、分布和存在极少数金属以单质存在极少数金属以单质存在自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的银银自然界中以单质存在的自然界中以单质存在的金金以化合物形式存在的金属在自然以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。岩石称为矿石。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？地壳中含量在前三位的地壳中含量在前三位的金属元素分别是什么？金属元素分别
2、是什么？2 2、常见矿石、常见矿石赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿褐铁矿褐铁矿磁铁矿磁铁矿菱铁矿菱铁矿铝土矿铝土矿孔雀石孔雀石赤铜矿赤铜矿黄铜矿黄铜矿 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 使金属矿物变成金属的过程，叫做使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼金属的冶炼。铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金属铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金属元素的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%。早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元从
3、公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。选择冶炼原料选择冶炼原料时，通常考虑矿石的价格、时，通常考虑矿石的价格、金属的含量、安全无污染等。金属的含量、安全无污染等。v常见铁矿石有：赤铁矿（常见铁矿石有：赤铁矿（Fe2O3）磁铁）磁铁矿（矿（Fe3O4）黄铁矿（）黄铁矿（FeS2），试讨论），试讨论用用 铁矿石炼铁最好，理由是铁矿石炼铁最好，理由是 、。含铁量高含铁量高产物对环境无污染产物对环境无污染一一 、铁的冶炼、铁的冶炼（6）、待试管冷却后停止通一氧化碳）、待试管冷却后停止通一氧化碳。CO:早出晚归早出晚归;（1）、检查装置的气密性；）、检查装置的
4、气密性；实验步骤实验步骤:酒精喷灯酒精喷灯:迟到早退迟到早退（2）、装入药品并固定；）、装入药品并固定；（3）、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；（4）、给氧化铁加热；）、给氧化铁加热；（5）、停止加热；）、停止加热；一氧化碳与氧化铁的反应一氧化碳与氧化铁的反应现象：现象：_方程式：方程式：_红色固体逐渐变黑红色固体逐渐变黑,石灰水变浑浊。石灰水变浑浊。Fe2O33CO2Fe3CO2高温高温1、反应刚开始时为什么要先通一氧化碳、反应刚开始时为什么要先通一氧化碳后加热氧化铁？后加热氧化铁？2、为什么当红色粉末变成黑色时要等试、为什么当红色粉末变成黑色时要等试管管 冷却后
5、才停止通入一氧化碳能否先停冷却后才停止通入一氧化碳能否先停止通一氧化碳后停止加热？止通一氧化碳后停止加热？答：为了排尽试管中的空气以免引起一氧答：为了排尽试管中的空气以免引起一氧化碳燃烧而发生爆炸。化碳燃烧而发生爆炸。答：防止空气中的氧气和灼热的铁反应使答：防止空气中的氧气和灼热的铁反应使实验失败，同时也能防止石灰水倒吸。实验失败，同时也能防止石灰水倒吸。问题问题工业炼铁工业炼铁原料：原料：高炉高炉 铁矿石、焦炭、热空气、石灰石铁矿石、焦炭、热空气、石灰石主要设备：主要设备：提供热源、维持炉温提供热源、维持炉温；生成还原气生成还原气COCO。造渣除杂造渣除杂C+O2 CO2高温高温CO2+C
6、2CO高温高温产品：产品：原理：焦炭在炉内反应生成一氧化碳跟氧化铁在原理：焦炭在炉内反应生成一氧化碳跟氧化铁在高温下反应生成铁。高温下反应生成铁。高温高温 3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2生铁生铁 铁矿石铁矿石焦炭焦炭炉渣出口炉渣出口生生铁铁出出口口石灰石石灰石炼铁高炉炼铁高炉v某钢铁公司拥某钢铁公司拥490万吨含氧化铁万吨含氧化铁60%的赤的赤铁矿石炼铁，所得的生铁中最多含铁多少铁矿石炼铁，所得的生铁中最多含铁多少万吨？万吨？v工业上用高温煅烧石灰石的方法制取二氧工业上用高温煅烧石灰石的方法制取二氧化碳气体，同时可得到生石灰（化碳气体，同时可得到生石灰（CaO）。）。若煅烧含碳酸钙若煅
7、烧含碳酸钙80%的石灰石的石灰石250吨，则吨，则可得二氧化碳气体多少？残渣中氧化钙的可得二氧化碳气体多少？残渣中氧化钙的质量是多少？质量是多少？一氧化碳的化学性质一氧化碳的化学性质 毒性毒性（2 2）可燃性）可燃性（3 3）还原性）还原性1、你能说出几种鉴别你能说出几种鉴别CO和和CO2气体的方法？气体的方法？分别通入澄清的石灰水中，观察石灰分别通入澄清的石灰水中，观察石灰水是否变水是否变 浑浊浑浊（2）分别通入石蕊试液中，观察溶液是）分别通入石蕊试液中，观察溶液是否变红否变红（3）用燃着的木条分别伸入，观察火）用燃着的木条分别伸入，观察火焰是否熄灭焰是否熄灭（4）分别通入灼热的氧化铜观察是
8、否有红）分别通入灼热的氧化铜观察是否有红色的铜生成。色的铜生成。1、氢气和一氧化碳有相似的物理性质，、氢气和一氧化碳有相似的物理性质，它们都是它们都是_颜色，颜色，_气味的气气味的气体体,_溶于水。相似的化学性质是都有溶于水。相似的化学性质是都有_性和性和_性。工业上常用它们性。工业上常用它们冶炼金属，主要是利用它们的冶炼金属，主要是利用它们的_性性,还还常用作气体燃料常用作气体燃料,是利用它们的是利用它们的_性。性。1、什么叫铁的冶炼？、什么叫铁的冶炼？2、生铁与钢的的区别是什么？、生铁与钢的的区别是什么？3、课本、课本P124第第6题题:某炼铁厂用于高炉炼铁的主要某炼铁厂用于高炉炼铁的主要
9、原料是赤铁矿石、焦碳、空气等，主要反应过程原料是赤铁矿石、焦碳、空气等，主要反应过程如下图所示如下图所示焦碳过量空气、高温过量空气、高温二氧化碳焦碳、高温焦碳、高温一氧化碳赤铁矿石、高温赤铁矿石、高温铁（1）（2）（3）(1)C+O2=CO2(2)CO2+C=2CO(3)3 CO+Fe2O3 =2 Fe +3 CO2点燃点燃高温高温高温高温4、钢和生铁的性能如何、钢和生铁的性能如何?生铁硬而脆可铸不可煅；钢硬而韧可铸又可煅生铁硬而脆可铸不可煅；钢硬而韧可铸又可煅生铁和钢的区别在于含碳量不同。那么炼生铁和钢的区别在于含碳量不同。那么炼钢就是降低生铁中的含碳量钢就是降低生铁中的含碳量原料原料：生铁
10、、氧气生铁、氧气设备：设备：高炉高炉原理：原理：把生铁中的碳氧化从而降低含碳量把生铁中的碳氧化从而降低含碳量生铁炼钢原理：生铁炼钢原理：C+O2=CO2点燃生铁和钢都是铁的生铁和钢都是铁的合金合金。那么什么叫那么什么叫合金合金？合金合金有什么性能？有什么性能？纯金属很难满足各种特纯金属很难满足各种特殊要求。为此，人们在殊要求。为此，人们在生产实践中制造出许许生产实践中制造出许许多多的具有特殊性能多多的具有特殊性能“新型金属新型金属合金合金”是由是由一种金属一种金属跟跟其他金属（或非其他金属（或非金属）金属）熔合形成的有熔合形成的有金属特性金属特性的物质。的物质。如：如：人类历史上使用最早的人类
11、历史上使用最早的青铜青铜是是由由铜、锡铜、锡等元素形成的等元素形成的合金合金世界上最常见、应用很广泛的世界上最常见、应用很广泛的钢钢是由是由铁、碳铁、碳等元素形成的等元素形成的合金合金通常所说的通常所说的“金属材料金属材料”，既包，既包括各种纯金属，也包括各种合金括各种纯金属，也包括各种合金金属在生活、生产中非常广泛的应用。金属在生活、生产中非常广泛的应用。不同的用途需要不同性能的金属。不同的用途需要不同性能的金属。如：做飞机机翼的金属，需如：做飞机机翼的金属，需要坚硬而质轻；要坚硬而质轻；用于制造切割工具的金属，需要有用于制造切割工具的金属，需要有很大的硬度很大的硬度制造电灯丝的制造电灯丝的
12、金属熔点要高。金属熔点要高。制造保险丝的制造保险丝的金属熔点要低金属熔点要低制造化工生产设备的金属要耐腐蚀制造化工生产设备的金属要耐腐蚀等等等等合金钢合金钢铜铜合金合金保险丝（武得合金）保险丝（武得合金）铝合金窗铝合金窗铱铂合金笔铱铂合金笔钛合金与人造骨钛合金与人造骨1、取一段保险丝，试试能不能用手、取一段保险丝，试试能不能用手把它弯曲，是不是很容易被折断把它弯曲，是不是很容易被折断。2、某种保险丝是、某种保险丝是用武得合金用武得合金制成的，熔点为：制成的，熔点为：69。其组成金属及其熔点分别为：其组成金属及其熔点分别为：铋：铋：271、铅：铅：327锡：锡：232镉：镉：321武得合金：武得
13、合金：69。武得合金与其组成金武得合金与其组成金属的熔点差异，对此属的熔点差异，对此你有什么想法？你有什么想法？具有许多良好的物理、化学或具有许多良好的物理、化学或机械性能。机械性能。合金的合金的硬度硬度一般比各成分金属一般比各成分金属大大多数合金的多数合金的熔点熔点低低于组成它的成分金属于组成它的成分金属调整合金的配方和改变合金的形成条件，可以制成调整合金的配方和改变合金的形成条件，可以制成性能性能不同的各种合金不同的各种合金目前，合金的品种已不下万种，远远超出金属自身的种类。目前，合金的品种已不下万种，远远超出金属自身的种类。合金的制造大大拓宽了金属材料的应用范围和使用价值。合金的制造大大
14、拓宽了金属材料的应用范围和使用价值。合金材料的应用十分广泛，你知道那些合金合金材料的应用十分广泛，你知道那些合金材料？请跟同学们交流材料？请跟同学们交流名称名称主要组成元主要组成元素素特性特性用途用途黄铜黄铜铜、锌铜、锌坚硬耐、腐蚀坚硬耐、腐蚀制造机器零件、电器零件制造机器零件、电器零件青铜青铜铜、锡铜、锡耐耐腐蚀、易铸腐蚀、易铸造成形造成形制造形状复杂的铸件、精致的工艺制造形状复杂的铸件、精致的工艺品塑像等品塑像等硬铝硬铝铝、铜、铝、铜、镁、锰镁、锰质轻而质轻而坚硬坚硬制造飞机、汽车、作建筑材料制造飞机、汽车、作建筑材料焊锡焊锡锡、铅锡、铅熔点低、能粘熔点低、能粘接金属接金属焊接电子元件、金属片等焊接电子元件、金属片等不锈钢不锈钢铁、铬、镍铁、铬、镍耐耐腐蚀腐蚀制制医疗器械、化工设备、日用品医疗器械、化工设备、日用品碳素钢碳素钢铁、碳铁、碳坚硬坚硬作作建筑材料，制造机械零件、铁轨、建筑材料，制造机械零件、铁轨、船舶、桥梁船舶、桥梁武得合金武得合金铋、铅、铋、铅、锡、镉锡、镉熔点低熔点低指指电路保险丝、自动灭火和防爆安电路保险丝、自动灭火和防爆安全装置等全装置等表表54 一些常见金属的特性和用途一些常见金属的特性和用途
