金属矿物与冶炼10

第六章：金属----金属的冶炼

一、铁合金（年产量最高的金属是铁）

1、生铁：①主要成分：Fe；②含碳量：2%-4.3%③特性：硬而脆，可铸不可锻。

2、钢；①主要成分：Fe；②含碳量：0.03%-2%

③特性：硬而韧有弹性，可铸可锻。

二、金属矿物

1、概念:工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。

2、常见矿石：

铁矿石：赤铁矿（Fe

2O

3

）、磁铁矿（Fe

3

O

4

）、黄铁矿（FeS

2

）、菱铁矿（FeCO

3

）、

铝矿石：铝土矿（Al

2O

3）、

铜矿石：孔雀石（Cu

2（OH）

2

CO

3

）、赤铜矿（Cu

2

O）、辉铜矿（Cu

2

S）。

三、铁的冶炼

1、原料：铁矿石、焦炭、石灰石及空气。

2. 原理：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。

如用赤铁矿石炼铁的化学方程式：3CO + Fe

2O

3

== 2Fe + 3CO

2

如用磁铁矿石炼铁的化学方程式：4CO + Fe

3O

4

== 3Fe + 4CO

2

3、设备：高炉

4、石灰石的作用：将矿石中的脉石（如二氧化硅）转变为炉渣除去。

焦炭的作用：提供热量；产生还原剂CO。

5、产品：生铁

6、冶炼过程中发生的化学反应：

C+ O

2 === CO

2

C + CO

2

=== 2CO

3CO + Fe

2O

3

== 2Fe + 3CO

2

CaCO

3 === CaO+ CO

2

↑

CaO +SiO

2 == CaSiO

3

四、钢的冶炼

1、原料：生铁、纯氧气。

2、原理：在高温条件下，利用氧气生铁中多余的碳，降低碳的含量。

化学方程式： C + O

2 == CO

2

3、设备：转炉、平炉

4、产品：钢

五、还原反应：物质失去氧的反应

六、冶炼金属的常用方法

1、热还原法：如炼铁：3CO + Fe

2O

3

== 2Fe + 3CO

2

2、电解法：如炼铝：2Al

2O

3

=== 4Al+3O

2

↑

3、直接加热法：如炼汞：2HgO == 2Hg + O

2

↑

七、自然界中以中金属的存在形式：

1、游离态：即以单质形式存在：如不活泼的Ag、Au等。

2、化合态：大部分金属以化合物形式存在。如：铁、铝、铜等。

八、金属冶炼过程中有关从混合物中提炼单质的计算

纯物质的质量 = 含杂质物质质量×纯度

含杂质的物质质量 = 纯物质质量÷纯度

例题：某钢铁厂每周计划生产铁（含铁97%）30000t.

（1）若用含Fe

2O

3

70%的赤铁矿生产，起码需要多少吨矿石？

（2）改用含Fe

2O

3

70%的磁铁矿生产，起码需要多少吨矿石？

练习

1、在高温下能将氧化铁还原为单质铁的化合物是（）

A、O

2 B、C C、CO

2

D、CO

2、生铁与过量的硫酸溶液反应，有少量的不溶物出现，该不溶物主要是（）

A、Fe

B、C

C、FeSO

4 D、Fe

2

(SO4)

3

3、生铁和钢的重要区别在于（）

A、两者是由两类不同元素组成

B、生铁是混合物

C、生铁是合金，钢不是合金

D、生铁含碳量比钢多，故性能有差异

4、氢气与一氧化碳类似，也能夺取金属氧化物中的氧，如发生：

3H

2 + Fe

2

O

3

=== 2Fe+ 3H

2

O，则下列说法错误的是（）

A、此反应属置换反应

B、Fe

2O

3

发生还原反应

C、氢气与氧结合，有氧化性

D、氢气具有还原性

6、炼铝的原料是铝土矿，铝土矿经处理后得到较纯的氧化铝，才适宜熔融电解。现有189t氧化铝进行电解，理论上可得到铝锭多少块（铝锭每块重50kg）？

7、在自然界中以游离态形式存在的金属元素是（）

A、铁

B、铝

C、金

D、银

8、把金属片插入稀盐酸中，没有气泡放出的是（）

A、铁

B、锌

C、金

D、镁

9、把铁片放入下列液体中反应，液体的质量比反应前减少的是（）

A、硝酸银溶液

B、硫酸铜溶液

C、硫酸溶液

D、盐酸溶液

10、金属钛是航空、军工、电子等方面的必须原料。生产金属钛所发生的化学反应为：TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl

2

，对于该反应的说法错发的是（）

A、钛由化合态变成游离态

B、镁的金属活动性比钛强

C、此反应属于置换反应

D、钛金属容易冶炼