第五章 《金属与矿物》教案与学案
第二节 铁的冶炼 合金
一．生铁的冶炼
1．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
铁矿石：主要有赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、黄铁矿FeS2
焦炭：主要作用是提供热量和产生还原剂CO；
石灰石：主要作用是造渣，除去铁矿石中SiO2等杂质。
2．炼铁的设备：高炉
3．炼铁的原理：在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
4．炼铁的过程及反应（以赤铁矿为例）：
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂
C+O2点燃===CO2；CO2+C高温===2CO
（2）氧化铁被CO还原成铁
Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙
CaCO3高温===CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；炉渣主要成分
5．炼铁产物：生铁
6．金属冶炼的方法：
（1）还原法：把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应。
如：利用赤铜矿（Cu2O）提取铜Cu2O+C高温===2Cu+CO；古代湿法炼铜：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
（2）电解法：活泼金属很难从其矿石中还原出来，需要用电解法。
如：电解熔融氧化铝制铝：2Al2O3通电===4Al+3O2↑，电解熔融氯化钠制钠：2NaCl通电===2Na+Cl2↑
（3）分解法：有些金属的氧化物受热容易分解，可以用简单加热的方法得到。
如：氧化汞制水银:2HgO高温===2Hg+O2↑
二．一氧化碳还原氧化铁实验
1．反应方程式：Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
2．实验现象：红棕色的粉末变为黑色粉末，澄清石灰水变浑浊。
3．实验步骤：
反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热。目的是为了尽可能的排尽试管中的空气，防止造成爆炸。
反应后，先撤走酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳。目的是为了使固体冷却，防止石灰水倒吸。
4．尾气处理：由于一氧化碳有毒，在关于该气体的实验都需要注意尾气的处理，点燃或收集。
5．氧化剂、还原剂；氧化性、还原性；氧化反应、还原反应
氧化剂具有氧化性，在反应过程中失去氧，本身被还原，发生还原反应；
还原剂具有还原性，在反应过程中得到氧，本身被氧化，发生氧化反应。
如：
在该反应中，Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂。
三．铁的两种重要的合金——生铁和钢
1．合金：由一种金属和其他金属（或者非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。
