化学课堂互动课题2金属材料

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课堂互动

三点剖析

一、氧化还原反应与钢铁的冶炼

炼铁 炼钢

原料 铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、氧化剂(空气、纯氧、氧化铁等)、生石灰、脱氧剂

化学原理 在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出来 在高温下用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去

有关反应 (1)还原剂的生成:

C+O2====CO2+Q

CO2+C高温 2CO-

(2)铁的还原:

Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2

(3)炉渣的生成:

CaCO3高温CaO+CO2

SiO2+CaO高温CaSiO3 (1)氧化剂的生成:

2Fe+O2高温2FeO

(2)降C,除杂,调Si、Mn:

如:C+FeO高温CO↑+Fe

(3)造渣:生成的硅、锰氧化物及铁水中的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出

(4)脱氧并调整成分:

2FeO+Si高温2Fe+SiO2

主要设备 高炉 转炉

【例1】 下列关于钢和铁的说法错误的是( )

A.生铁和钢中主要成分是铁,都是混合物

B.纯铁是由铁原子构成的

C.通常说的“钢铁”,意思是钢就是铁,铁就是钢,钢铁是一种物质

D.生铁和钢冶炼的原理不同,冶炼时前者用还原剂,后者用氧化剂

解析:生铁和钢的主要成分是铁,还含有少量的杂质,因此都是混合物。二者差别主要是含碳量不同,造成了性能上的差别。钢铁是指两种物质,钢具有良好的延展性,即可铸又可锻,而生铁因为含C较多,所以硬而脆,只可铸不可锻。生铁是用还原剂从铁矿石中把铁还原出来,钢是用氧化剂把生铁中过量的碳和其他杂质以气体或炉渣形式除去。铁是一种金属,大多数金属是由原子直接构成的。

答案:C

二、电解原理与铝的冶炼

由于铝非常活泼,无法用碳还原其氧化物而得到金属铝,现今工业上制铝是以电解法电解熔融氧化铝而得到的。工业上冶炼铝的原料是氧化铝、冰晶石(降低氧化铝的熔点)。氧化铝常从铝土矿中提取,铝土矿的主要成分为Al2O32O、Fe2O3、SiO2,提纯示意图如下:

将纯净的氧化铝与冰晶石熔融电解,得到金属铝。