6.1金属矿物及铁的冶炼课件--2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

金属矿物及铁的冶炼 一氧化碳还原氧化铁 入门 1 一氧化碳还原冶炼金属铁 实验目的 2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 书写化学方程式时，若反应物中有气体，则生成物中的气体不加“↑”。 实验原理 3 酒精灯、酒精喷灯、火柴、硬质玻璃管、试管、导管、带孔橡胶塞、铁架台(带铁夹) 氧化铁、一氧化碳气体、澄清石灰水 实验用品 高温 CO 实验室制取CO的原理 实验所需的CO可通过加热HCOOH、H2C2O4等获得。优点是可控制CO的产生速率，不至于气体通入太快导致氧化铁粉末被吹散。 HCOOH H2O+CO↑ H2C2O4 H2O+CO2↑+CO↑ CO的性质 物理性质：CO是一种无色、无臭的气体，难溶于水。 化学性质： 可燃性：一氧化碳能够燃烧，燃烧时放出大量的热，火焰呈蓝色。2CO+O2 2CO2 还原性：一氧化碳能使氧化铁还原成铁，同时生成二氧化碳。具有还原性的物质，C、CO、H2。 毒性：一氧化碳极易与人体血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白不能再与氧气结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命。 热浓硫酸 热浓硫酸 点燃 CO还原氧化铁的实验装置 一氧化碳燃烧火焰呈蓝色 加热装置 加网罩的酒精灯 加网罩使火焰集中并提高温度 酒精喷灯 酒精灯 化学反应条件是“高温” 化学反应条件是“加热△” 加热装置 课本中使用酒精喷灯的实验 一氧化碳还原氧化铁 加热石灰石 课本中使用加网罩酒精灯的实验 用木炭还原氧化铜 加热反应 注意 一氧化碳还原氧化铜的加热条件是加热：CuO+CO Cu+CO2 △ 二氧化碳气体通过炽热的炭层：CO2+C 2CO 木炭还原氧化铜：2CuO+C 2Cu+CO2↑ 木炭还原氧化铁：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑ 高温煅烧石灰石：CaCO3 CaO+CO2↑ 一氧化碳还原冶炼金属铁：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 高温 高温 高温 高温 反应物中没有气体，所以生成的CO2加“↑”。 5个高温条件下的化学反应 发生装置改进 用W型管进行微型实验，优点是节约药品 保证CO不会逸到大气中，节约能源，合理利用废气 尾气处理装置改进 用气球收集CO气体 添加CO2的吸收装置：NaOH溶液 Fe2O3 CO 澄清石灰水 NaOH 溶液 排水法收集CO气体 足量 NaOH溶液 初中化学 高炉炼铁 高炉炼铁 回炉炼钢 资源和能源 资源和能源 资源：指一国或一定地区内拥有的物力、财力、人力等各种物质的总称。资源可以分为自然资源和社会资源。化学科目上的资源多指的是自然资源。 能源：能源是指能为人类提供所需能量的资源。目前，化石燃烧是我们生产生活的主要能源。 自然资源 阳光、空气、水、土地、森林、草原、动物、矿石、化石燃料等。 社会资源 人力资源、信息资源以及经过劳动创造的各种物质财富等。 资源 铁矿石 赤铁矿 （主要成分是Fe2O3） 褐铁矿 （主要成分是Fe2O3·H2O） 磁铁矿 （主要成分是Fe3O4） 黄铁矿 （主要成分是FeS2） 菱铁矿 （主要成分是FeCO3） 铁矿石中的杂质 地壳由沙、黏土、岩石等组成，含量最多的是氧元素其他元素含量从高到低，依次是硅、铝、铁、钙等。 沙、黏土、岩石中都含有一种物质，二氧化硅——SiO2。 地壳中的元素含量 O Si 石英——SiO2含量较高的矿石 石英是一大类矿物的名称，包括了紫水晶，烟晶，玛瑙等矿物，是主要造岩矿物之一。高品质的无色透明石英会被称为水晶(Rock Crystal)。 石英是地球上最丰富的矿物，也是主要的造岩矿物之一。由它磨碎成的石英砂是重要的工业原料，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷、电子等许多行业，用途十分宽广。 化学式 透明度 颜色 光泽 硬度 SiO2 透明 无色、白色、粉色、紫色等 玻璃光泽 7 硅元素 14 Si 硅 28.08 硅元素是一种非金属元素，在地壳中的含量为26.33%，排名第2，它的原子序数为14。在元素周期表中，硅元素位于铝元素和磷元素的中间。 硅元素在自然界广泛存在，沙、黏土、岩石中都含有硅的氧化物，二氧化硅SiO2，它是一种酸性氧化物，二氧化硅是无机材料玻璃、水泥和陶瓷的主要成分。 在现代科学技术领域中，半导体硅片广泛应用于信息技术领域。 赤铁矿和磁铁矿与CO的反应 以赤铁矿为原料：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 以磁铁矿为原料：Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 高温 高温 焦炭的工业制法 焦炭是通过干馏或者炼焦获得的，这是一个化学变化。把烟煤隔绝空气加强热，可以分解成焦炭、煤焦油和焦炉煤气。 焦炭（占70%~80%）：炼焦得到的焦炭主要成分是碳的单质，是冶金工业的重要原料。 煤焦油（占2%~5%）：煤焦油中含有多种有机化合物，是化工生成的重要原料。 焦炉煤气（占10%~20%）：焦炉煤气是重要的燃料。 煤的干馏或炼焦 焦炭在高炉内发生的反应 C+O2 CO2 C+CO2 2CO 高温 点燃 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 高温 高炉 高炉气体 热废气，被循环以加热高炉 高炉气体 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 高温 高温 铁矿石、焦炭、石灰石 Fe2O3 CaCO3 SiO2 CO N2 CO2+C 2CO 高温 高温 热空气入口 O2 N2 热空气入口 炉渣出口CaSiO3 生铁出口 生铁的含碳量：2%~4.3% CaSiO3 Fe CO2 N2 生铁和炉渣的混合物，在重力的作用下落到高炉底部 炉渣的密度比生铁小，会浮在生铁的上方 O2+C CO2 炼钢 转炉炼钢 把氧气吹入熔化的金属 氧气与铁中的碳结合成为一氧化碳，这一反应放热，使铁仍处于熔化状态 倒入炉中熔化的铁水（熔化的生铁） 钢钉 石灰除去杂质，如磷。石灰与杂质反应形成熔渣，浮在钢水上面 工序完成后，炉子倾侧，让钢水流进铸勺。然后翻转炉子，清除炉子。 生铁、钢和不锈钢 类别 含碳量 主要组成元素 含杂质 硅、硫和磷 性质 用途 生铁 2%~4.3% Fe、C、Si、S、P 多 坚硬、但韧性差，延展性不好，较脆 炒菜用的铁锅、暖气片、机床的底座等，大多数是生铁制造的 钢 0.03%~2% Fe 少 较硬，有韧性、良好的延展性和弹性，机械性能好，可以锻、轧和铸造，性能比生铁优越 作建筑材料，制造机器零件、铁轨、船舶、桥梁等 不锈钢 0.03%~1.2% Fe、Cr铬、Ni镍 少 耐腐蚀 制造医疗器械、化工设备、日用品等 不锈钢不容易生锈，但是在恶劣条件下，也会生锈 图库 $