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第6章 金属资源综合利用
第1节 金属矿物及铁的冶炼
依据化学方程式的计算
寻古探今
凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。炉孔先用泥塞。每旦昼六时，一时出铁一陀。既出即叉泥塞，鼓风再熔。
----《天工开物》
自然界的铁
褐铁矿
Fe2O3·nH2O
自然界的铁
赤铁矿
Fe2O3
磁铁矿
Fe3O4
黄铁矿
FeS2
ω(Fe)=70%
ω(Fe)=72%
ω(Fe)=46.6%
ω(Fe)=
37%~55%
失去氧元素
铁的冶炼
赤铁矿
Fe2O3
磁铁矿
Fe3O4
铁
Fe
碳、氢气、一氧化碳
CO
C
Fe2O3
Fe3O4
铁Fe
CO
+
+
实验室模拟炼铁
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
资料2：一般酒精灯火焰的加热温度
是300～600℃，酒精喷灯火
焰的加热温度能达到1000℃
资料1：CO与铁的氧化物反应生成
的固体产物受到温度的影响。
高温
实验室模拟炼铁
固体加热型
固液常温型
固气加热型
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
实验室模拟炼铁
澄清石灰水
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
实验室模拟炼铁
物质 Fe FeO Fe3O4 Fe2O3
颜色 黑色 黑色 黑色 红棕色
能否被磁铁吸引 √ √
能否在空气中燃烧
能否与稀硫酸反应 √（有气泡） √（无气泡） √（无气泡） √（无气泡）
能否与硫酸铜溶液反应 √（有红色固体 析出）
实验室模拟炼铁
澄清石灰水
CO2
CO
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
实验室模拟炼铁
澄清石灰水
CO2
CO
处理尾气
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
实验室模拟炼铁
澄清石灰水
CO2
CO
处理尾气
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
实验室模拟炼铁
实验中存在哪些风险，如何规避呢？
① CO有毒，污染空气
② CO不纯，受热可能发生爆炸
点燃或收集尾气
③ 石灰水倒吸
实验前先通CO排尽装置内空气，再加热
实验后继续通入CO,至玻璃管内物质冷却
实验室模拟炼铁
4.通入纯净的一氧化碳排尽空气
5.点燃酒精喷灯加热固体
6.熄灭酒精喷灯
1.连接装置、检查装置气密性
2.向硬质玻璃管中装入氧化铁，固定装置
3.点燃酒精灯
7.继续通CO直至装置内物质冷却
8.熄灭酒精灯
实验室模拟炼铁
3.
4.
5.
6.
1.
2.
通入纯净的一氧化碳排尽空气
点燃酒精喷灯加热固体
熄灭酒精喷灯
连接装置、检查装置气密性
向硬质玻璃管中装入氧化铁，固定装置
点燃酒精灯
连接装置、检查装置气密性
向硬质玻璃管中装入氧化铁，固定装置
点燃酒精灯
通入纯净的一氧化碳排尽空气
点燃酒精喷灯加热固体
熄灭酒精喷灯
继续通CO直至装置冷却
熄灭酒精灯
继续通CO直至装置冷却
熄灭酒精灯
7.
8.
实验室模拟炼铁
凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。炉孔先用泥塞。每旦昼六时，一时出铁一陀。既出即叉泥塞，鼓风再熔。
我国铁的冶炼最早可以追溯到殷商时期，到春秋战国时期已出现了较为成熟的炼铁技术。
铁的冶炼
使杂质转换为炉渣
生铁
炉渣的密度小于生铁
工业炼铁
生成CO，提供热量
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
CO2 + C 2CO
高温
C + O2 CO2
高温
焦炭
铁矿石
石灰石
富氧空气
课堂小结
金属矿物及铁的冶炼
一、常见的金属矿物
二、实验室模拟炼铁
1.实验装置 2.实验原理
3.实验现象与结论 4.实验注意事项
三、工业炼铁
1.原料：铁矿石、石灰石、焦炭、空气
2.原理： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
3.主要设备：高炉
工业炼铁原料从上面进入，气体从下面进入，利于原料充分接触，充分反应
工业炼铁
课堂巩固
1. 下列金属矿物中，主要成分属于氧化物的是（ ）。
A. 菱铁矿（主要成分 FeCO3）B. 赤铁矿（主要成分 Fe2O3）
C. 黄铁矿（主要成分 FeS2） D. 孔雀石 [ 主要成分 Cu2(OH)2CO3]
2. 某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如图所示：
写出上述反应的化学方程式：(1)__________________________；
(2)___________________；(3)___________________________。
B
C+O2CO2
C+CO22CO
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
课堂巩固
3. 工业上用含氧化铁 480 t 的赤铁矿为原料炼铁，得到含杂质4%的生铁，能获得生铁的质量为多少？（写出完整的计算过程）
解:设能获得生铁的质量为x。
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160 112
480t （1-4%）x
= x=350t
答:能获得生铁的质量为350t。
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