第六章 金属
6.3 金属矿物与冶炼
一、金属在自然界的存在
游离态(单质):Ag、 Pt、Au
化合态(化合物):Fe、Cu、Na等绝大多数金属
二、金属矿物
黄铁矿(FeS2 )
磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3 )
赤铁矿(Fe2O3)
孔雀石
铝
土
矿
黄铜矿
自
然
界
以
单
质
形
式
存
在
的
银
自
然
界
以
单
质
形
式
存
在
的
金
三、.炼铁的基本原理
现象:红棕色的Fe2O3变黑,同时产生使石灰
水变浑浊的气体。
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2
高温基本原理:
氧化反应:得到氧的反应
还原反应:失去氧的反应
3C+2Fe2O3 == 4Fe+3CO2
练习:请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式。
高温3H2+Fe2O3 == 2Fe+3H2O
具有还原性的物质: CO、H2 和 C。
高温
H2和C还原CuO实验装置图比较
原料:铁矿石(赤铁矿)、焦炭、石灰石、空气
四、铁的冶炼
1.炼铁
焦炭 过量空气 CO2
焦炭
CO高温 高温 Fe赤铁矿
高温
反应过程:
设备:高炉
涉及反应化学方程式:
3CO + Fe2O3 == 2Fe + 3CO2
高温
C + CO2 == 2CO高温
C + O2 == CO2
点燃
产品:生铁(含碳量2~4.3%)、钢(含碳量0.03~
2%),二者都是合金。
2.炼钢:
生铁
氧气
钢高温
类别 含碳量(% ) 含杂质 机械性能 机械加工
生铁 2~4.3 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 0.03~2 少 硬而韧、有
弹性 可铸可锻
生铁和钢的区别
中国古代冶炼图
转炉炼钢
为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行
的邮票
1. 活泼金属(如K、Ca 、Na、Mg、Al)——电解法
如:2Al2O3 === 4Al+3O2
2. 一般金属(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)——热还原法
如:Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
3. 较稳定金属(如Hg、Ag)——直接加热法
如:2HgO === 2Hg+O2
4. 稳定金属(如Pt Au) 直接以单质形式存在
通电
高温
加热
五、冶炼金属的常用方法
例1 用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以
炼出含铁96%的生铁多少吨?
注意:带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质
量。
1000 t×80% × 70% ÷96%=583.3 t。
赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁