6.1 金属矿物及铁的冶炼（知识清单）化学新教材沪教版九年级上册

第六章 金属资源综合利用 第一节 金属矿物及铁的冶炼 一、常见的金属矿物 1．金属资源的存在形式 金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。 2．常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 Fe2O3 Fe2O3·xH2O FeS2 Cu2(OH)2CO3 Al(OH)3 二、铁冶炼的化学原理 1．实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 装置图 实验现象 红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 实验注意事项 (1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。 2．工业炼铁 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 高炉 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 3．金属的冶炼【拓展视野】 （1）金属的氧化：把金属跟氧结合生成金属氧化物的过程。 （2）金属氧化物的还原：金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程。 （3）钠、镁、铝等金属很难从其矿物中提取出来，需要用电解的方法。如： 。 一、常见的金属矿物 1. 大多数金属以化合物（矿物）形式存在，只有极少数很不活泼的金属（如铂、金、银）以单质形式存在；赤铁矿、褐铁矿主要成分是Fe2O3（及Fe2O3·xH2O），黄铁矿是FeS2，孔雀石是Cu2(OH)2CO3，铝土矿是Al(OH)3；地壳中含量最多的金属元素是铝，其次是铁。 2. 使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼；冶炼方法要依据金属的活动性选择：锰、锌、铁、镍、铅等用焦炭或氢气、一氧化碳加热还原，钠、钾、镁、铝等很活泼的金属要用电解的方法（如2Al2O34Al+3O2↑）；金属的氧化与金属氧化物的还原是相反的过程。 二、实验室炼铁（CO还原Fe2O3） 3. 现象：红棕色粉末逐渐变成黑色、能被磁铁吸引（生成铁），澄清石灰水变浑浊（生成CO2），尾气燃烧产生蓝色火焰；化学方程式为Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2，条件是高温不是加热，不属于置换反应。 4. 操作顺序"两先两后"：先通CO排尽空气再加热（防止CO与空气混合加热发生爆炸），实验完毕先停止加热、继续通CO直到玻璃管冷却（防止高温的铁被空气再次氧化，并防止石灰水倒吸炸裂玻璃管）；尾气含CO有毒，必须点燃或收集处理，防止污染空气。 三、工业炼铁 5. 原料为铁矿石、焦炭、石灰石和空气，设备是高炉；焦炭的作用：燃烧放热提供高温、生成的CO2与焦炭反应生成还原剂CO（C+O2点燃CO2、CO2+C高温2CO）；石灰石的作用是使矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣除去；高炉中发生的主要反应：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2。 6. 高炉炼得的产品是生铁（含碳量2%～4.3%的铁合金），不是纯铁，生铁硬而脆、不利于加工；含铁矿石（含杂质）的计算要先换算成纯净物Fe2O3的质量再代入化学方程式计算。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 金属资源综合利用 第一节 金属矿物及铁的冶炼 一、常见的金属矿物 1．金属资源的存在形式 金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。 2．常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 Fe2O3 Fe2O3·xH2O FeS2 Cu2(OH)2CO3 Al(OH)3 二、铁冶炼的化学原理 1．实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 装置图 实验现象 红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 实验注意事项 (1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。 2．工业炼铁 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 高炉 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 3．金属的冶炼【拓展视野】 （1）金属的氧化：把金属跟氧结合生成金属氧化物的过程。 （2）金属氧化物的还原：金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程。 （3）钠、镁、铝等金属很难从其矿物中提取出来，需要用电解的方法。如：。 一、常见的金属矿物 1. 大多数金属以化合物（矿物）形式存在，只有极少数很不活泼的金属（如铂、金、银）以单质形式存在；赤铁矿、褐铁矿主要成分是Fe2O3（及Fe2O3·xH2O），黄铁矿是FeS2，孔雀石是Cu2(OH)2CO3，铝土矿是Al(OH)3；地壳中含量最多的金属元素是铝，其次是铁。 2. 使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼；冶炼方法要依据金属的活动性选择：锰、锌、铁、镍、铅等用焦炭或氢气、一氧化碳加热还原，钠、钾、镁、铝等很活泼的金属要用电解的方法（如2Al2O3通电4Al+3O2↑）；金属的氧化与金属氧化物的还原是相反的过程。 二、实验室炼铁（CO还原Fe2O3） 3. 现象：红棕色粉末逐渐变成黑色、能被磁铁吸引（生成铁），澄清石灰水变浑浊（生成CO2），尾气燃烧产生蓝色火焰；化学方程式为Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2，条件是高温不是加热，不属于置换反应。 4. 操作顺序"两先两后"：先通CO排尽空气再加热（防止CO与空气混合加热发生爆炸），实验完毕先停止加热、继续通CO直到玻璃管冷却（防止高温的铁被空气再次氧化，并防止石灰水倒吸炸裂玻璃管）；尾气含CO有毒，必须点燃或收集处理，防止污染空气。 三、工业炼铁 5. 原料为铁矿石、焦炭、石灰石和空气，设备是高炉；焦炭的作用：燃烧放热提供高温、生成的CO2与焦炭反应生成还原剂CO（C+O2点燃CO2、CO2+C高温2CO）；石灰石的作用是使矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣除去；高炉中发生的主要反应：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2。 6. 高炉炼得的产品是生铁（含碳量2%～4.3%的铁合金），不是纯铁，生铁硬而脆、不利于加工；含铁矿石（含杂质）的计算要先换算成纯净物Fe2O3的质量再代入化学方程式计算。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $