鐵的冶煉及含雜質(zhì)化學(xué)方程式的計(jì)算

1、 5-2 鐵的冶煉鐵的冶煉第一課時(shí)第一課時(shí) 金屬元素在自然界中的分布金屬元素在自然界中的分布地殼中金屬的百分含量一、常見(jiàn)金屬礦物一、常見(jiàn)金屬礦物金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？金屬在自然界中主要以單質(zhì)存在，還是以化合物存在？大部分以化合物存在，極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在大部分以化合物存在，極少數(shù)金屬以單質(zhì)（游離態(tài)）存在自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的銀銀自然界中以單質(zhì)存在的自然界中以單質(zhì)存在的金金1、分布和存在、分布和存在磁鐵礦的主要成分為磁鐵礦的主要成分為Fe3O4 黃鐵礦的主要成分是黃鐵礦的主要成分是FeS2 鐵的幾種礦石鐵的幾種礦石赤鐵礦赤鐵礦(主要成分為主要

2、成分為Fe2O3) 褐鐵礦（褐鐵礦（Fe2O3nH2O)菱鐵礦主要成分是菱鐵礦主要成分是FeCO3 孔雀石孔雀石赤銅礦赤銅礦黃銅礦黃銅礦鋁土礦鋁土礦(iron)(iron)在自然界中分布很廣，在地殼中在自然界中分布很廣，在地殼中含量居所有金屬元素的第含量居所有金屬元素的第二二位，僅次于位，僅次于鋁鋁，約占地殼總質(zhì)量的，約占地殼總質(zhì)量的4.75%4.75%。我國(guó)遼。我國(guó)遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。有大型鐵礦。 變成變成選擇赤鐵礦，因?yàn)槌噼F礦中鐵的含量比較高，選擇赤鐵礦，因?yàn)槌噼F礦中鐵的含量比較高，且對(duì)環(huán)境污染小，成本比較低。所以要選擇赤鐵礦且

3、對(duì)環(huán)境污染小，成本比較低。所以要選擇赤鐵礦 現(xiàn)在以鐵的冶煉為例：有赤鐵礦（現(xiàn)在以鐵的冶煉為例：有赤鐵礦（Fe2O3)、磁鐵礦（磁鐵礦（Fe3O4)、黃鐵礦（、黃鐵礦（FeS2).你會(huì)選擇你會(huì)選擇以哪種礦石為原料冶煉鐵，為什么？以哪種礦石為原料冶煉鐵，為什么？ Fe赤鐵礦赤鐵礦(主要成分為主要成分為Fe2O3) Fe2O3和和Fe的組成上有何不同之處的組成上有何不同之處（1）、可在）、可在 一定條件下，使一定條件下，使Fe2O3直接失直接失氧，轉(zhuǎn)變成鐵；（氧，轉(zhuǎn)變成鐵；（ ）（2）、可加入某類物質(zhì)，讓其與）、可加入某類物質(zhì)，讓其與Fe2O3中中的的O元素結(jié)合，主動(dòng)奪取元素結(jié)合，主動(dòng)奪取Fe2O3

4、中的中的“O”元素，使元素，使Fe2O3轉(zhuǎn)變成金屬轉(zhuǎn)變成金屬Fe。（。（ ）C + O2 = CO2 2H2+O2=2H2O 2CO+O2=2CO2 點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃2Mg+O2= 2MgO點(diǎn)燃點(diǎn)燃（）（）（ ）用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，奪取氧化鐵用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，奪取氧化鐵中的氧中的氧基本反應(yīng)原理：基本反應(yīng)原理：FeFe2 2O O3 3 + +CO CO =Fe+Fe+COCO2 2高溫高溫Fe2O3Fe3 32 23 31 1 課本課本124124頁(yè)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意安全頁(yè)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意安全 （一氧化碳有毒），注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。（一氧化碳有毒），注意觀察實(shí)驗(yàn)

5、現(xiàn)象并記錄。反應(yīng)裝置檢驗(yàn)裝置尾氣裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟: :5 5、待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵、待冷卻后取出產(chǎn)物，用磁鐵吸引吸引，看能否被吸起。，看能否被吸起。1、反應(yīng)前先檢查裝置的、反應(yīng)前先檢查裝置的氣密性氣密性3、驗(yàn)純驗(yàn)純CO氣體，氣體，通通CO氣體一會(huì)兒氣體一會(huì)兒,再用酒精燈再用酒精燈加熱加熱氧化鐵。氧化鐵。4、反應(yīng)結(jié)束，先、反應(yīng)結(jié)束，先撤撤氧化鐵處酒精氧化鐵處酒精燈燈，稍稍冷卻后，稍稍冷卻后停停止通止通CO氣體氣體2、裝入藥品，連接好裝置、裝入藥品，連接好裝置1.1.組裝組裝查查密密2.2.裝入藥品裝入藥品3.3.驗(yàn)純驗(yàn)純通氣通氣4.4.點(diǎn)燈點(diǎn)燈除尾除尾5.5.排空排空點(diǎn)燈

6、點(diǎn)燈6.6.熄燈通氣熄燈通氣7.7.冷卻冷卻停氣停氣以防以防COCO泄露，污染大氣泄露，污染大氣以防以防COCO不純，加熱時(shí)發(fā)生爆炸不純，加熱時(shí)發(fā)生爆炸排盡裝置中的空氣，以防加熱時(shí)排盡裝置中的空氣，以防加熱時(shí)發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸防止鐵在較高的溫度下重新被氧化防止鐵在較高的溫度下重新被氧化同時(shí)還可以防止石灰水倒吸同時(shí)還可以防止石灰水倒吸以防未反應(yīng)的以防未反應(yīng)的COCO污染大氣污染大氣實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟澄清石灰水作用是什么？實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)澄清石灰水作用是什么？實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)注意那些問(wèn)題？（先加熱還是先通氣？實(shí)驗(yàn)注意那些問(wèn)題？（先加熱還是先通氣？實(shí)驗(yàn)完畢是先停止加熱嗎？）實(shí)驗(yàn)完畢是先停

7、止加熱嗎？）3CO+Fe2O3=Fe+3CO2高溫高溫演示演示COCO還原還原Fe2O3.exeFe2O3.exe 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（4）產(chǎn)物能被磁鐵吸引）產(chǎn)物能被磁鐵吸引（1）紅色紅色的粉末逐漸變成的粉末逐漸變成黑色黑色（2）澄清石灰水變渾濁。）澄清石灰水變渾濁。（3）CO燃燒呈藍(lán)色火焰燃燒呈藍(lán)色火焰2、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄滅酒精燈，直到試管冷、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄滅酒精燈，直到試管冷卻再停止通一氧化碳的原因是卻再停止通一氧化碳的原因是（1）試管冷卻，否則高溫會(huì)使生成的鐵又被氧化）試管冷卻，否則高溫會(huì)使生成的鐵又被氧化（2）防止石灰水倒吸，使試管炸裂）防止石灰水倒吸，使試管炸裂3、尾氣

8、的成分中含有、尾氣的成分中含有CO，必須加以處理，方，必須加以處理，方法有法有 排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時(shí)排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時(shí)CO與空氣混合，與空氣混合，發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸。（1）用氣球收集；）用氣球收集；（2）點(diǎn)燃；）點(diǎn)燃；1、實(shí)驗(yàn)中先通一段時(shí)間、實(shí)驗(yàn)中先通一段時(shí)間CO，再點(diǎn)燃酒精燈加熱，再點(diǎn)燃酒精燈加熱Fe2O3的目的：的目的：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)： 可將上述裝置除尾氣的部分，改成用氣球收集，這樣收可將上述裝置除尾氣的部分，改成用氣球收集，這樣收集得到的未燃一氧化碳?xì)怏w可重復(fù)利用集得到的未燃一氧化碳?xì)怏w可重復(fù)利用或把尾氣燒或把尾氣燒掉，防止污掉，防止污染空氣染空氣 工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備

9、、原料、原工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備、原料、原理是什么？各原料的作用又是如何理是什么？各原料的作用又是如何的呢？的呢？原料：原料： .主要反應(yīng)主要反應(yīng) .FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫高爐高爐鐵礦石鐵礦石、焦炭焦炭、石灰石石灰石、空氣空氣工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備：工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備： .提供熱源，維持爐溫提供熱源，維持爐溫提供提供CO造渣除雜造渣除雜 煉煉 鐵鐵 高高 爐爐 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 1、某同學(xué)改進(jìn)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝、某同學(xué)改進(jìn)一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：置如圖所示：（1）、若先給氧化鐵加熱，再通入一氧化碳可）、若

10、先給氧化鐵加熱，再通入一氧化碳可能產(chǎn)生的后果是能產(chǎn)生的后果是 。 （2）寫出）寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 。 （3）B裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應(yīng)裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應(yīng)是否開(kāi)始發(fā)生，是否開(kāi)始發(fā)生，B試劑是試劑是 。（4）C裝置的作用是裝置的作用是 。 （5）、）、C裝置收集氣體的方法叫裝置收集氣體的方法叫 。 Fe2O3COABC發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸高溫高溫3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2澄清石灰水澄清石灰水收集未反應(yīng)的收集未反應(yīng)的CO，防止污染空氣，防止污染空氣排水法排水法2、煉鐵的原料是（、煉鐵的原料是（ ）A、鐵礦石、一氧化碳、空氣、鐵礦石、一氧化碳、空氣 B、

11、鐵礦石、煙煤、生石灰、鐵礦石、煙煤、生石灰 C、鐵礦石、焦炭、空氣、鐵礦石、焦炭、空氣 D、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣、鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣D3、煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要、煉鐵選用的鐵礦石通常不僅要求含鐵量高，而且要“有害元素有害元素”少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是（）少，下列鐵礦石你認(rèn)為不適宜煉鐵的是（） A.磁鐵礦（磁鐵礦（Fe3O4）72.4% B.赤鐵礦（赤鐵礦（Fe2O3）70% C.菱鐵礦（菱鐵礦（FeCO3）48.3% D.黃鐵礦（黃鐵礦（FeS2）46.7%D第二課時(shí)第二課時(shí)思考思考 化學(xué)方程式所表示的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)方程式所表示的都是純凈物質(zhì)

12、發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)式，各化學(xué)式所規(guī)定化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)式，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量反映的是純凈物間的數(shù)量關(guān)系，的化學(xué)量反映的是純凈物間的數(shù)量關(guān)系，但在現(xiàn)實(shí)生活中，絕對(duì)純凈或理想純凈的但在現(xiàn)實(shí)生活中，絕對(duì)純凈或理想純凈的物質(zhì)的不存在的，或多或少都含有雜質(zhì)。物質(zhì)的不存在的，或多或少都含有雜質(zhì)。 當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí)，先要把含雜當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí)，先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，再用純物質(zhì)質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，再用純物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算交流與討論例例1、含氧化鐵含氧化鐵320t的赤鐵礦石，可煉出鐵的赤鐵礦石，可煉

13、出鐵多少噸？多少噸？解：設(shè)可煉出鐵解：設(shè)可煉出鐵XFeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫160112320t112X160112=320t xX=224t答：可煉出鐵答：可煉出鐵224t例例1、400t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦，可煉出的赤鐵礦，可煉出鐵多少噸？鐵多少噸？解：設(shè)可煉出鐵解：設(shè)可煉出鐵XFeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫160112400 x80%x 160400 x80%= 320t (1- 4%) xX=224t答：可煉出鐵答：可煉出鐵224t例例1

14、、含氧化鐵含氧化鐵320t的赤鐵礦石，可煉出含的赤鐵礦石，可煉出含雜質(zhì)雜質(zhì)4%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？解：可煉出含雜質(zhì)解：可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵的生鐵x噸噸FeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫160112320t(1- 4%)x160112= 320t (1- 4%) x答：可煉出鐵答：可煉出鐵233.3tX=233.3t例例3：用用400t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理的赤鐵礦石，理 論上可以煉出含雜質(zhì)論上可以煉出含雜質(zhì)4%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？注意：注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量帶入化學(xué)方程式計(jì)算

15、的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵解：設(shè)理論上可煉出含鐵解：設(shè)理論上可煉出含鐵 96%的生鐵的生鐵XFeFe2 2O O3 3 +3CO +3CO = = 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫160112400t80 %(1-4%)X答：答：理論上可煉出含鐵理論上可煉出含鐵 96%的生鐵的生鐵233.3t160 112=400t80% (1- 4%) XX=233.3tP126頁(yè) 5.工業(yè)上用含氧化鐵工業(yè)上用含氧化鐵480t的赤鐵礦為原料的赤鐵礦為原料煉鐵，得到含雜質(zhì)煉鐵，得到含雜質(zhì)4%的生鐵。據(jù)此填寫下的生鐵。據(jù)此填寫下列框圖中有關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量，并寫出完整的列

16、框圖中有關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量，并寫出完整的計(jì)算過(guò)程。計(jì)算過(guò)程。氧化鐵的質(zhì)量純鐵的質(zhì)量生鐵的質(zhì)量隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)1 1、工業(yè)上以赤鐵礦（、工業(yè)上以赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）為原料冶煉鐵。某）為原料冶煉鐵。某鋼鐵廠冶煉鋼鐵廠冶煉896Kg896Kg鐵，需要含鐵，需要含F(xiàn)eFe2 2O O3 364%64%的赤鐵礦的赤鐵礦多少多少KgKg？P136頁(yè)3.黃銅是一種重要的金屬材料，是銅和鋅的黃銅是一種重要的金屬材料，是銅和鋅的合金，可以用于制造機(jī)器、電器零件及日合金，可以用于制造機(jī)器、電器零件及日常用品。為了測(cè)定某黃銅樣品中銅的質(zhì)量常用品。為了測(cè)定某黃銅樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取分?jǐn)?shù)，取10g該黃銅樣品

17、粉末加入到稀硫該黃銅樣品粉末加入到稀硫酸中，恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣酸中，恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣0.1g。試。試求：求：（1）該黃銅樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；）該黃銅樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（2）該黃銅樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。）該黃銅樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 1、還原劑法：、還原劑法：利用利用還原劑還原劑在在高溫高溫下將下將金屬金屬?gòu)幕衔镏袕幕衔镏羞€原出來(lái)還原出來(lái)。 把金屬的礦物跟焦炭或氫氣、一氧化碳等把金屬的礦物跟焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。（如錳、鋅、鐵、鎳、物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。（如錳、鋅、鐵、鎳、鉛等）鉛等） 2、電解法：有些金屬很難從其礦物中提取、電解法：有些金屬很難從其礦物中提取出來(lái)，需用

18、電解的方法。（如鋁等）出來(lái)，需用電解的方法。（如鋁等）2Al2O3=4Al+3O2通電通電如如CO、H2和和C等等 由于由于不同的金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同的金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，因此，常采用不同的不同，因此，常采用不同的冶煉方法。冶煉方法。熱還原法、電解法、熱分解法等熱還原法、電解法、熱分解法等。利用利用還原劑還原劑在在高溫高溫下將下將金屬金屬?gòu)幕衔镏袕幕衔镏羞€原出來(lái)還原出來(lái)。FeFe2 2O O3 3 + 3 + 3COCO = 2Fe + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 高溫高溫金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱為失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原四、金屬的常用冶煉方法四、金屬的常用冶煉方法用活潑金屬將一些不太活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換用活潑金屬將一些不太活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。適于處理金屬出來(lái)。適于處理金