第十二节金属矿物铁的冶炼讲述.doc

　　 金属矿物　铁的冶炼 主讲：黄冈中学化学高级教师　舒宝生 一、知识概述 1、了解常见的金属矿物； 2、理解铁的冶炼原理； 3、掌握含杂质问题的计算方法。 二、重难点知识剖析 （一）常见的金属矿物 　　铁、铝、铜是三种活泼金属，在自然界中以化合态的形式存在于矿石中。含有这三种金属的主要矿石品种如下： 　　（1）磁铁矿　　 　　主要成分是Fe3O4，颜色为黑色，有时晶体带浅蓝色，具有金属光泽或无光泽，不透明。 　　（2）赤铁矿　　 　　主要成分是Fe2O3，颜色暗红，含铁量越高的颜色就越深，甚至接近黑色，但是它的条痕仍然是红色。 　　（3）褐铁矿　　 　　主要成分为含水氧化铁（Fe2O3·xH2O），随所含杂质的不同，矿石的颜色呈黄褐色、褐色或黑褐色。 　　（4）菱铁矿　　 　　主要成分为FeCO3，有黄白色、浅褐色或深褐色，条痕是白色或浅黄色。 　　（5）铜矿石　　 　　孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿（主要成分为Cu2O）。 　　（6）铝矿石　　 　　水铝石（主要成分为Al2O3·H2O）。 （二）铁的冶炼原理 　　实验内容：一氧化碳还原氧化铁。 　　（1）实验装置 　　（2）操作步骤 　　①检查装置的气密性； 　　②将适量的氧化铁放入玻璃管内； 　　③通入一氧化碳，并点燃酒精灯； 　　④待装置内的空气排净后，点燃喷灯给氧化铁加热； 　　⑤当红棕色粉末变为黑色时，停止加热； 　　⑥待试管内的物质冷却后停止通入一氧化碳，熄灭酒精灯。 　　（3）现象 　　红棕色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 　　（4）反应方程式（冶炼原理） Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 　　说明：①先通入一氧化碳，以排净试管内原有的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后发生爆炸。 　　②通入一氧化碳的同时点燃处理尾气的酒精灯，以免有毒的一氧化碳散发到空气中带来污染。 　　③实验完毕后继续通入一氧化碳至试管冷却，使生成的铁粉在一氧化碳的氛围中冷却，防止高温下的铁粉与空气接触又被氧化，故先熄灭喷灯，再熄灭酒精灯。 　　④如果没有喷灯，可以使用酒精灯，只要在火焰上加一个金属网罩即可。 （三）铁的冶炼 　　（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。 　　（2）原理：把铁矿石与焦炭、石灰石一起加入高炉里，从下方通入热风，高炉里发生复杂的反应，其中焦炭在炉内反应生成一氧化碳，一氧化碳与铁的氧化物在高温条件下反应生成铁，石灰石则与矿石中的杂质（主要是二氧化硅）反应生成炉渣。有关的反应方程式： 　　C＋O2CO2； 　　C＋CO22CO； 　　3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； 　　CaCO3CaO＋CO2↑； 　　CaO＋SiO2CaSiO3。 　　（3）设备：高炉。 　　（4）产品：生铁。 （四）含杂质问题的计算方法 　　化学方程式计算是根据参加反应的反应物与生成物（均为纯净物）的质量比来进行的，计算出的质量也是纯净物的质量。但在实际生产中，原料与产品都不可能是纯净物，因而掌握有关含杂质的反应物或生成物的计算，是初中化学学习必须掌握的基本技能。下面以炼铁的有关计算为例说明。 　　基本计算公式： 　　 　　。 　　不纯物质中纯物质的质量分数，又称为纯度。 　　注意：化学方程式所表达的都是纯净物发生化学反应时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的质量关系。 - 返回 - 　　 同步测试 一、选择题 1、工人常用2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe反应生成的液态的铁焊接钢轨缝隙。反应中Fe2O3（　） A．被氧化　　　　　　　　　　 B．被还原 C．是氧化剂　　　　　　　　　 D．是还原剂 2、在评定铁矿石的品位和质量时，除看这种铁矿石里的含铁量外，还要看它的脉石（SiO2）成分和有害杂质（硫、磷）含量的多少，下列铁矿石不宜作为炼铁矿石的是（　） A．赤铁矿（Fe2O3）　　　　　 B．磁铁矿（Fe3O4） C．黄铁矿（FeS2）　　　 　　 D．菱铁矿（FeCO3） 3、生铁和稀盐酸充分反应后，会留有残渣，残渣的主要成份是（B　） A.铁　　　　　　　　　　　　 B.碳 C.氧化亚铁　　　　　　　　　 D.三氯化铁 4、在下列反应中，铁的氧化物做氧化剂的是（A　）　 A．2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ B．3Fe+2O22Fe3O4 C．Fe2O3＋6HCl=3H2O+2FeCl3 D．2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 5、赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿的主要成分分别是三氧化二铁、四氧化三铁和碳酸亚铁。这些成分各一吨，含铁最多的是（B　） A．三氧化二铁　　　　　　　 B．四氧化三铁 C．碳酸亚铁　　　　　　　　 D．一样多 6、组成硫酸亚铁的各元素，化合价最低和最高的分