第二節(jié)鐵的冶煉

1、第二節(jié)第二節(jié) 鐵的冶煉鐵的冶煉 合金合金一、實(shí)驗(yàn)室一、實(shí)驗(yàn)室COCO還原氧化鐵還原氧化鐵1、原料： Fe2O3、CO2、原理：、原理：3、裝置： 4、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)步驟v（1）、檢查裝置的氣密性；）、檢查裝置的氣密性；v（2）、）、CO驗(yàn)純驗(yàn)純v（3）、裝入藥品并固定；）、裝入藥品并固定；v（4）、向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w；）、向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w；v（5）、給氧化鐵加熱；）、給氧化鐵加熱；v（6）、停止加熱；）、停止加熱；v（7）、待試管冷卻后停止通一氧化碳）、待試管冷卻后停止通一氧化碳。(CO:早出晚歸早出晚歸 酒精燈酒精燈:遲到早退遲到早退)5、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1、紅棕色紅棕色的

2、固體逐漸變成的固體逐漸變成 黑色黑色，且，且能被磁鐵吸引；能被磁鐵吸引；2、澄清的石灰水變渾濁。、澄清的石灰水變渾濁。3、第二個(gè)酒精燈處有藍(lán)色火焰、第二個(gè)酒精燈處有藍(lán)色火焰6、注意事項(xiàng)v1、實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，為什么要先通一會兒、實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，為什么要先通一會兒CO后后點(diǎn)燃酒精燈？點(diǎn)燃酒精燈？v2、反應(yīng)后生成的物質(zhì)是什么，如何檢驗(yàn)？、反應(yīng)后生成的物質(zhì)是什么，如何檢驗(yàn)？v3、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為什么先、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為什么先 撤酒精燈后停撤酒精燈后停止止通通COv4、尾氣中的氣體主要是什么？如何處理？、尾氣中的氣體主要是什么？如何處理？v5、如何檢驗(yàn)空氣已被排盡？、如何檢驗(yàn)空氣已被排盡？v6、兩個(gè)酒精燈的點(diǎn)燃、熄

3、滅順序如何、兩個(gè)酒精燈的點(diǎn)燃、熄滅順序如何實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，為什么要先通實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，為什么要先通一會兒一會兒CO后點(diǎn)燃酒精燈？后點(diǎn)燃酒精燈？v除盡試管內(nèi)的空氣，否則除盡試管內(nèi)的空氣，否則加熱可能會引起加熱可能會引起爆炸爆炸。反應(yīng)后生成的物質(zhì)是什么，如何檢反應(yīng)后生成的物質(zhì)是什么，如何檢驗(yàn)？驗(yàn)？v生成物是生成物是鐵鐵和和二氧化碳二氧化碳v證明方法：證明方法：能被磁鐵吸引的且能被磁鐵吸引的且能與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的是能與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的是鐵鐵，能使澄清石灰水變渾濁的能使澄清石灰水變渾濁的是二氧化碳。是二氧化碳。CO變渾濁變渾濁磁鐵磁鐵澄清石灰水澄清石灰水討論討論實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，v高溫可能會使生

4、成的鐵又被氧高溫可能會使生成的鐵又被氧化化如果把左端堵住，行不行？如果把左端堵住，行不行？用酒精燈點(diǎn)燃，使其轉(zhuǎn)化為用酒精燈點(diǎn)燃，使其轉(zhuǎn)化為CO2用氣球收集或用排水法收集后再處理用氣球收集或用排水法收集后再處理用導(dǎo)管送至加熱的酒精燈處點(diǎn)燃，作為熱量的來源用導(dǎo)管送至加熱的酒精燈處點(diǎn)燃，作為熱量的來源CO是有毒氣體，不能直接排放到空氣中，是有毒氣體，不能直接排放到空氣中，所以要進(jìn)行尾氣處理。所以要進(jìn)行尾氣處理。二、工業(yè)煉鐵二、工業(yè)煉鐵 焦炭鐵礦石石灰石熱空氣生鐵出口爐渣出口煉鐵高爐模型v1、主要原料：主要原料：v2、設(shè)備：、設(shè)備：v3、原理：、原理：v4、COCO的來源：的來源：v5 5焦炭的作用：

5、焦炭的作用：v6 6石灰石作用：石灰石作用：v鐵礦石、焦炭、石鐵礦石、焦炭、石灰石、熱空氣灰石、熱空氣v高爐高爐v用用COCO將鐵從它的化合將鐵從它的化合物中還原出來物中還原出來vC + OC + O2 2 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 COCO2 2vC + COC + CO2 2 高溫高溫 2CO2COv（1 1）提供熱量）提供熱量v（2 2）提供）提供COCOv造渣原料造渣原料生生產(chǎn)產(chǎn)流流程程動動畫畫主要反應(yīng)主要反應(yīng)C+O2=CO2C+CO2=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高溫高溫高溫高溫點(diǎn)燃點(diǎn)燃析疑解難：析疑解難： 高爐的爐渣出口在鐵水出口的高爐的爐渣出口在鐵水出口的上方的原因上方的原因 ？爐

6、渣密度小于鐵水爐渣密度小于鐵水 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.A.磁鐵礦（磁鐵礦（FeFe3 3O O4 4）72.4%72.4% B. B.赤鐵礦（赤鐵礦（FeFe2 2O O3 3）70%70% C. C.菱鐵礦（菱鐵礦（FeCOFeCO3 3）48.3%48.3% D. D.黃鐵礦（黃鐵礦（FeSFeS2 2）46.7%46.7%D D思考題：思考題： 把金屬礦物與焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起把金屬礦物與焦炭或氫氣、一氧化碳

7、等物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。冶煉加熱反應(yīng)。冶煉錳錳、鋅鋅、鐵鐵、鎳鎳、鉛鉛等都是這種方法。等都是這種方法。舉例：舉例：第一種方法第一種方法: :高爐煉鐵高爐煉鐵金屬的常用冶煉方法金屬的常用冶煉方法高溫高溫高溫高溫高溫高溫 電解法電解法 冶煉冶煉鈉鈉、鉀鉀、鎂鎂、鋁鋁等是這種方法。等是這種方法。 舉例：舉例：2Al2Al2 2O O3 3 4Al + 3O4Al + 3O2 2通電通電第二種方法第二種方法: :濕法冶金（金屬）濕法冶金（金屬） 用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。適于處理金屬含量較低和組分比較復(fù)雜的置換出來。適于處理金屬含量較低和

8、組分比較復(fù)雜的原料，如有色金屬和稀有金屬。原料，如有色金屬和稀有金屬。舉例：舉例：Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu第三種方法第三種方法: : （即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為（即物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)稱為氧化氧化。物質(zhì)失去氧的過。物質(zhì)失去氧的過程稱為程稱為還原還原。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，。同理：物質(zhì)跟氧結(jié)合的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，這種物質(zhì)叫這種物質(zhì)叫還原劑還原劑。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，這。物質(zhì)失去氧的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，這種物質(zhì)叫種物質(zhì)叫氧化劑氧化劑。）。） 通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如通常把金屬（如鐵）跟氧結(jié)合生成金屬氧化物（如氧化鐵）

9、的過程稱為氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化金屬的氧化。金屬氧化物跟焦炭、。金屬氧化物跟焦炭、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過程，稱為程，稱為金屬氧化物的還原金屬氧化物的還原。如在反應(yīng)如在反應(yīng)3CO3COFeFe2 2O O3 3 2Fe2Fe3CO3CO2 2中，中，F(xiàn)eFe2 2O O3 3失去氧的失去氧的過程，稱為過程，稱為FeFe2 2O O3 3被還原。被還原。FeFe2 2O O3 3發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)就叫還原反應(yīng)。FeFe2 2O O3 3是氧化劑，是氧化劑，COCO跟氧結(jié)合被氧化，是還原劑。跟氧結(jié)合被氧化，是

10、還原劑。2生鐵和鋼組成和性能上的差異：鋼含碳量2%4.3%0.03%2%其他元素硫、磷、硅、錳（少量）硅、錳（少量）、硫、磷（幾乎沒有）冶煉原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣生鐵、氧氣冶煉原理在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來在高溫下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含有過量的碳和其他雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去化學(xué)方程式F e2O3+ 3 C O 高 溫=2Fe+3CO2C+O2高溫=CO2機(jī)械性能硬而脆，無韌性堅(jiān)硬、韌性好，塑性好機(jī)械加工可鑄造可鍛、軋和鑄造應(yīng)用制造鐵鍋、暖氣片、機(jī)床底墊制造機(jī)械、交通工具和武器差異本質(zhì)原因含碳量不同生鐵和鋼的區(qū)別在于含彈量不同。生鐵和鋼的區(qū)別在于含彈量不同。那么煉鋼就是降低生鐵中的含碳量那么煉鋼就是降低生鐵中的含碳量原料原料：生鐵、氧氣、或鐵：生鐵、氧氣、或鐵 的氧化物的氧化物設(shè)備：設(shè)備：高爐高爐原理：原理： 把生鐵中的碳氧化把生鐵中的碳氧化從而降低含碳量從而降低含碳量生鐵和鋼都是鐵的生鐵和鋼都是鐵的合金合金。那么什么叫那么什么叫合金合金？合金合金有有什么性能？什么性能？ 以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分以生鐵為原料，利用氧氣或鐵的氧化物將一部分碳等雜質(zhì)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去的過程。碳等雜質(zhì)變