1、第5章第2节金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼 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2023-5-153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 常见的金属矿物
2、常见的金属矿物2023-5-154铝的矿物主要有铝土矿（Al2O3）和明矾石KAl(SO4)2等。铝土矿：铝土矿：Al2O3 常见的金属矿物常见的金属矿物2023-5-155铁的矿物主要有：赤铁矿、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿、黄铁矿、褐铁矿(Fe2O3xH2O)等。赤铁矿：赤铁矿：Fe2O3黄铁矿：黄铁矿：FeS2菱铁矿：菱铁矿：FeCO3 常见的金属矿物常见的金属矿物2023-5-156 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。炼炼铁的铁的原理原理一氧化碳与氧化铁反应一氧化碳与氧
3、化铁反应Fe2O3+CO Fe+CO2高温高温Fe2O3Fe3231铁的冶炼铁的冶炼2023-5-158 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)蓝蓝色色火火焰焰酒酒精精喷喷灯灯铁的冶炼铁的冶炼2023-5-159（1）连接仪器；（2）检查装置的气密性；（3）装入药品并固定装置；（4）向硬质玻璃管内通入CO气体；（5）给氧化铁加热；（6）停止加热；（7）等玻璃管冷却至室温后停止通入CO气体，熄灭右端酒精灯。实验步骤实验步骤铁的冶炼铁的冶炼2023-5-1510 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。实验说明实验说明反应后
4、撤去酒精喷灯继续通CO的目的：防止在较高温度下铁重新被氧化。铁的冶炼铁的冶炼 检验装置中空气已排尽的方法检验装置中空气已排尽的方法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。铁的冶炼铁的冶炼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。实验现象实验现象 尾气处理尾气处理（1）收集法：接一气球收集尾气或将尾气用排水法收集。（2）燃烧法：将尾气点燃。（可用于加热氧化铁）CO有毒，防止污染空气有毒，防止污染空气。铁的冶炼铁的冶炼 相关化学方程式相关化学方程式Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2 CaCO3 +H2O
5、 CO+O2 2CO2高温高温 点燃点燃铁的冶炼铁的冶炼工业炼铁的主要设备：高炉 工业炼铁工业炼铁2023-5-1515炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图 工业炼铁工业炼铁2023-5-1516 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，从下方通入热空气，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。原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。设备：高炉相关反应：C+O2 CO2CO2+C 2COFe2O3+3CO 2Fe+3CO2 点燃点燃 高温高温 高温高温CaCO3 CaO+CO2
6、 高温高温CaO+SiO2 CaSiO3（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1.还原法把金属矿物与焦炭或氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应。金属的冶炼方法金属的冶炼方法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。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
7、（2）电解熔融的氯化钠：2NaCl 2Na+Cl2通电 金属的冶炼方法金属的冶炼方法通电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 金属的冶炼方法金属的冶炼方法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
8、，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=不纯物质的质量不纯物质的质量（1 1杂质的质量分数）杂质的质量分数）2023-5-1522答：1000 t可炼出生铁为583 t。例：1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？解：氧化铁的质量为 1000 t 80%=800 t设理论上可炼出铁的质量为x，Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 160 112800 t x折合为含铁96%的生铁的质量为560 t96%=583 t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高温160800 t=112xx=560 t2023-5-1523
