高炉炼铁

炼钢

教学重难点

1了解金属在自然界的存在方式。

2.了解铁的冶炼方法及原理。

3掌握含杂质物质的有关化学方程式的计算方法。

情境引入

铁是人类使用量最大的金属,这么多铁是如何来的?

自然界中有大量的铁单质吗?

01  地球上的金属资源

  1. 金属在自然界存在的形式

除了金、银等有单质形式存在,其余金属都以化合物的形式存在。

2.常见的金属矿石

大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。

02  铁的冶炼

初中化学:金属资源的利用和保护之铁的冶炼

1.工业炼铁

原理

原料

赤铁矿石:提供铁元素

焦炭:提供还原剂,提供能量

空气:提供反应所需氧气

石灰石:将矿石中的二氧化硅转变为炉渣

设备:高炉

产物:生铁(主要含铁)

CO还原氧化铁的实验(如图)

(1)实验现象:红 色的氧化铁粉末变为 黑色,,澄清的石灰水 变浑浊,导管口有蓝 色火焰产生。

(2)注意事项:

①操作步骤:实验开始先 通co,,后加热:实验完毕先停止加热,后停止通CO至试管冷却。

②尾气处理:用点燃或 气球收集 法处理

【说明】

(1)为了保证实验效果,实验的先后顺序很重要,可总结为:

一氧化碳“早来晚走”(加热前先通CO的目的是排出装置内的空气,以免加热时CO与空气混合发生爆炸,实验完毕要继续通CO,防止生成的铁在较高温度下,重新被氧化);酒精灯“迟到早退”。

(2)凡是有CO参加或CO生成的实验,一定要有尾气处理装置,否则没有反应的CO会排放到空气中,污染空气。

一般用燃烧的方法将其变为无毒的CO2,也可以用气球收集起来再利用。

思考与交流

铁矿石与氧化铁,铁与生铁之间有什么的关系?

2.有关含杂质物质的计算

【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)?

解:1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为:1000t×80%=800t

设:800t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。

折合为含铁96%的生铁的质量为:560t÷96%=583.3t

答:理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是583.3t。

在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应注意杂质问题

课堂小结

课后训练

1科技创新助力炼铁低碳绿色发展,钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析,下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是(     C   )

A.赤铁矿(Fe2O3)                       B.磁铁矿(Fe3O4)

C.黄铁矿(FeS2)                         D.菱铁矿( FeCO3)

2.把赤铁矿、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行冶炼,下列说法正确的是(    B   )

A.高炉炼铁得到的产物是纯铁

B.铁矿石和焦炭是工业炼铁的重要原料

C.炼铁原料中焦炭的主要作用是直接将氧化铁还原为铁

D.石灰石用于除去尾气

3.某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%,则该矿石样品中Fe2O3的质量分数为(    B    )

A.95%           B.90%           C.85%        D.80%

4.冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量是多少?

解:设需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x。

Fe3O4     ~     3Fe

232                168

x×90%        2000t×(1-3%) 

答:需要含Fe3O490%的磁铁矿石2977t。