知識(shí)總結(jié)：金屬礦物與冶煉

∕46.3金屬礦物與冶煉一、金屬礦物1.單質(zhì)(少數(shù)如:Au、Ag等)化合物(多數(shù)如:Fe、Cu、Al等)2.常見的礦石：工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物。赤鐵礦(Fe2O3)、黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)、鋁土礦(Al2O3)、赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦(Cu2S)赤鐵礦（Fe2O3）黃鐵礦（FeS2）菱鐵礦（FeCO3）鋁土礦（Al2O3）輝銅礦（Cu2S）赤銅礦（Cu2O）二、鐵的冶煉在自然界中沒有單質(zhì)鐵存在，要想得到單質(zhì)鐵只能通過鐵礦石冶煉．自然界中常見的含鐵礦石有磁鐵礦（Fe3O4），赤鐵礦（Fe2O3），黃鐵礦（FeS2），菱鐵礦（FeCO3）等，它們是煉鐵的主要原料．在初中階段，我們只研究磁鐵礦和赤鐵礦的冶煉．磁鐵礦和赤鐵礦所含的主要成分都是鐵的氧化物，可以利用還原劑將它們變成單質(zhì)鐵．反應(yīng)原理為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，把鐵礦石煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程．工業(yè)上煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣；煉鐵的主要設(shè)備是高爐，冶煉過程如下：（1）在高溫下，焦炭跟氧氣反應(yīng)生成二氧化碳；C＋O2CO2（2）二氧化碳被焦炭還原成一氧化碳．CO2＋C2CO（3）一氧化碳再跟鐵礦石中的氧化物反應(yīng)，生成鐵．3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2為了確保CO只與Fe2O3反應(yīng)，還需將礦石中含的雜質(zhì)SiO2除去．石灰石高溫分解成氧化鈣，CaCO3CaO＋CO2↑，氧化鈣再與二氧化硅反應(yīng)，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸鈣），硅酸鈣作為爐渣會(huì)從鐵水中分離出來，從而達(dá)到除去二氧化硅的目的．由于鐵礦石的成分復(fù)雜，所以在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，所以在計(jì)算成本或產(chǎn)量時(shí)應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題．三、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算化學(xué)方程式所表達(dá)的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系但在現(xiàn)實(shí)生活中絕對(duì)純凈或理想純凈的物質(zhì)是不存在的，或多或少都含有雜質(zhì)，當(dāng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)所含雜質(zhì)改變了各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系．因此當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算．純物質(zhì)質(zhì)量＝不純物質(zhì)總量×純物質(zhì)所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)如：有1000g含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦，其中Fe2O3的質(zhì)量＝1000g×80%＝80g，再如，有1000kg含雜質(zhì)4%的生鐵，則純鐵質(zhì)量應(yīng)是：1000kg×（1－4%）＝960kg．例：某赤鐵礦含F(xiàn)e2O380%，用3000t這種礦石，可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵多少噸？分析：計(jì)算時(shí)應(yīng)注意把反應(yīng)物和生成物都換算成純物質(zhì)的量，再代入化學(xué)方程式計(jì)算．解：設(shè)3000t這種礦石，可煉出生鐵質(zhì)量為x，根據(jù)題設(shè)：純Fe2O3質(zhì)量＝3000t×80%＝2400t純Fe質(zhì)量＝x·（1－4%）＝x·96%代入化學(xué)方程式中：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO21601122400tx·96%x＝＝1750t答：可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵1750t．【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】1.在研究鐵的冶煉過程時(shí)，應(yīng)區(qū)別焦炭和一氧化碳的作用，雖然焦炭也有還原性，但在煉鐵時(shí)起還原劑作用的是CO，CO是由焦炭和二氧化碳反應(yīng)得到的．［例1］某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是焦炭、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、空氣等，主要反應(yīng)過程如下所示：（1）在上面方框中寫出有關(guān)反應(yīng)的生成物的化學(xué)式．（2）寫出②、③兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式②_____________________________③______________________________答案：（1）CO2，CO；（2）CO2＋C2CO，3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2點(diǎn)撥：解本題的關(guān)鍵是弄清冶鐵過程中還原劑是什么？它是怎樣生成的？然后根據(jù)題目所給條件綜合分析，便可迎刃而解．2.在本課題涉及到的計(jì)算中，尤其要注意的是關(guān)于不純物的計(jì)算，一定要先將不純量轉(zhuǎn)化成純量后再根據(jù)方程式計(jì)算．［例3］若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，600t這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵多少噸？解：設(shè)可煉出含雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的生鐵的質(zhì)量為xFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160112600t×80%x·（1－7%）x＝＝365t答案：可煉出含碳等雜質(zhì)質(zhì)量為7%的生鐵365t．點(diǎn)撥：這類題很容易出