8.3.1 金属矿物 铁的冶炼（ppt课件+素材）-2025新人教版九年级《化学》下册.rar

第第1课时课时 金属矿物金属矿物 铁的冶炼铁的冶炼R九年级化学下册九年级化学下册课题课题课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课课 前前 自自 学学 准准 备备课课 标标 要要 求求 1 2 3 4学学 了解铁的冶炼。了解铁的冶炼。知道常见金属：铁、铝、铜等的矿物，知道常见金属：铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。会利用化学方程式对含有某些杂质的反应会利用化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。物或生成物进行有关计算。有关炼铁的杂质问题计算。有关炼铁的杂质问题计算。3.工业炼铁：（工业炼铁：（1）设备：）设备：，（，（2）原）原 料：料：，（，（3）原理：）原理：_。2.CO还原还原Fe2O3：（：（1）现象）现象 ，；（；（2）化学方程式为）化学方程式为 。1.地球上的金属资源除地球上的金属资源除 等有单质形式存等有单质形式存 在外，其余都以化合物形式存在。在外，其余都以化合物形式存在。金、银金、银红棕色粉末变黑红棕色粉末变黑澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊高炉高炉赤铁矿石、焦炭、石灰石赤铁矿石、焦炭、石灰石温的条件下，用温的条件下，用CO从铁的氧化物中把铁还原出来从铁的氧化物中把铁还原出来在高在高课课 前前 自自 学学 准准 备备预预 习习 检检 测测人类社会离不开金属。人类社会离不开金属。课课 堂堂 教教 学学 展展 示示新新 课课 导导 入入这些金属材料可以直接获得吗？这些金属材料可以直接获得吗？地地球球上上的的金金属属资资源源广广泛泛存存在在于于地地壳壳和和海海洋洋中中，除除少少数数很很不不活活泼泼的的金金属属（如如金金、银银）等等以以单单质质形形式式存在外，其余金属都以存在外，其余金属都以化合物化合物形式存在。形式存在。知识点知识点1 1 金属矿物金属矿物自然界中自然界中 以单质形式以单质形式存在的银存在的银自然界中自然界中 以单质形式以单质形式存在的金存在的金课课 堂堂 教教 学学 展展 示示课课 堂堂 探探 究究常见的金属矿石常见的金属矿石铁矿石铁矿石赤铁矿赤铁矿_磁铁矿磁铁矿_黄铁矿黄铁矿_菱铁矿菱铁矿_Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3常见的金属矿石常见的金属矿石铜矿石铜矿石赤铜矿赤铜矿_黄铜矿黄铜矿_辉铜矿辉铜矿_孔雀石孔雀石_Cu2OCuFeS2Cu2SCu2(CO3)-(OH)2常见的金属矿石常见的金属矿石其他矿石其他矿石铝土矿铝土矿_软锰矿软锰矿_金红石金红石_你知道自然界中含量最大的金属是什么吗？你知道自然界中含量最大的金属是什么吗？Al2O3MnO2TiO2l地球上金属资源很丰富，我国矿物储量种类齐全。地球上金属资源很丰富，我国矿物储量种类齐全。在所有金属中，含量最丰富的是铝，而提炼量最在所有金属中，含量最丰富的是铝，而提炼量最大的是铁。大的是铁。部分金属在地壳中的含量部分金属在地壳中的含量元素名称元素名称铝铝铁铁钙钙钠钠钾钾质量分数质量分数%7.734.753.452.742.47元素名称元素名称镁镁锌锌铜铜银银金金质量分数质量分数%2.000.0080.0070.000 01 0.000 000 5 你你能能从从经经济济效效益益和和环环境境保保护护两两个个角角度度分分析析，常常见的铁矿石中最不适合用来炼铁的是哪一种吗？见的铁矿石中最不适合用来炼铁的是哪一种吗？赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿磁铁矿Fe3O4黄铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿菱铁矿FeCO3经济效益角度：经济效益角度：含含铁铁量量要要高高，即即比比较较四四种种矿矿石石中中铁铁元元素素的的质质量量分数的大小。分数的大小。思考思考赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿磁铁矿Fe3O4黄铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿菱铁矿FeCO3铁矿石铁矿石主要成分主要成分含铁量含铁量赤铁矿赤铁矿Fe2O370%磁铁矿磁铁矿Fe3O472%菱铁矿菱铁矿FeS248%黄铁矿黄铁矿FeCO347%以上四种矿石中，哪几种铁矿石更适合炼铁？以上四种矿石中，哪几种铁矿石更适合炼铁？赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿磁铁矿Fe3O4黄铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿菱铁矿FeCO3环境保护角度：环境保护角度：要要求求不不污污染染环环境境，而而黄黄铁铁矿矿中中含含有有硫硫元元素素，可可能会生成能会生成_，污染空气。，污染空气。SO2 黄铁矿含铁量低，且冶炼过程中会产生二氧化硫，黄铁矿含铁量低，且冶炼过程中会产生二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿最不适合用来炼铁。污染环境，因此黄铁矿最不适合用来炼铁。归纳归纳冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：1.所需提炼金属的含量高；所需提炼金属的含量高；2.矿石在冶炼过程中对环境污染小；矿石在冶炼过程中对环境污染小；3.冶炼过程尽可能简便。冶炼过程尽可能简便。天工开物天工开物中记载了我国古代炼铁的技术中记载了我国古代炼铁的技术古代炼铁古代炼铁【点击图片播放视频：复原点击图片播放视频：复原天工开物天工开物古法炼铁技艺古法炼铁技艺】知识点知识点2 2 铁的冶炼铁的冶炼我国块炼铁始我国块炼铁始于春秋时代，于春秋时代，在掌握块炼铁在掌握块炼铁技术的不久，技术的不久，就炼出了含碳就炼出了含碳2%以上的液以上的液态生铁，并用态生铁，并用以铸成工具。以铸成工具。战国初期，战国初期，我国已掌握我国已掌握了脱碳、热了脱碳、热处理技术方处理技术方法，发明了法，发明了韧性铸铁。韧性铸铁。战国后期，又战国后期，又发明了可重复发明了可重复使用的使用的“铁范铁范”（用铁制成（用铁制成的铸造金属器的铸造金属器物的空腹器）。物的空腹器）。西汉时期，西汉时期，出现坩埚炼出现坩埚炼铁法。同时，铁法。同时，炼铁竖炉的炼铁竖炉的规模进一步规模进一步扩大。扩大。古代炼铁古代炼铁现代炼铁工厂现代炼铁工厂点击播放1.冶炼的原料：冶炼的原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石赤铁矿石、焦炭、石灰石2.冶铁的设备：冶铁的设备：高炉高炉3.产品：产品：生铁生铁(以铁水的形式以铁水的形式)工业冶炼铁是一个复杂的过程工业冶炼铁是一个复杂的过程提供还原剂提供还原剂CO，提供热量，提供热量将矿石中的二氧化硅转变为炉渣将矿石中的二氧化硅转变为炉渣CaCO3=CaO+CO2高温高温CaO+SiO2=CaSiO3高温高温4.工业炼铁的原理：工业炼铁的原理：在高温下，利用在高温下，利用_与与_反应生成的反应生成的_把铁从把铁从铁矿石中还原出来。铁矿石中还原出来。焦炭焦炭氧气氧气一氧化碳一氧化碳C+O2=CO2高温高温C+CO2=2CO高温高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温点击播放 以赤铁矿炼铁为例，其主要原理是一氧化碳以赤铁矿炼铁为例，其主要原理是一氧化碳与氧化铁反应，请写出该反应的化学方程式。与氧化铁反应，请写出该反应的化学方程式。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温 回忆一氧化碳还原氧化铜的实验，试着设计回忆一氧化碳还原氧化铜的实验，试着设计实验室内可行的装置及步骤。实验室内可行的装置及步骤。实验原理：实验原理：【实验实验】一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验装置：实验装置：实验步骤：实验步骤：检查装置气密性；检查装置气密性；装入样品并固定；装入样品并固定；点燃尾部酒精灯；点燃尾部酒精灯；向玻璃管内通入向玻璃管内通入CO气体；气体；给氧化铁加热；给氧化铁加热；停止加热；停止加热；停止通入一氧化碳；停止通入一氧化碳；熄灭尾部酒精灯。熄灭尾部酒精灯。为什么要为什么要先通先通CO再加热？再加热？和和是否能是否能调整顺序？调整顺序？点击播放实验现象：实验现象：红色粉末逐渐变成黑色；红色粉末逐渐变成黑色；澄清石灰水变浑浊；澄清石灰水变浑浊；点燃尾气时，产生蓝色火焰。点燃尾气时，产生蓝色火焰。2CO+O2=2CO2点燃点燃3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 排出实验装置内的空气，以免加热时排出实验装置内的空气，以免加热时CO与空气与空气混合，发生爆炸。混合，发生爆炸。1.实验开始时为什么要先通入一会实验开始时为什么要先通入一会CO？将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳；红色粉末变黑色，水变浑浊，则生成二氧化碳；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。2.如何验证反应中生成了什么物质？如何验证反应中生成了什么物质？处理尾气中多余的处理尾气中多余的CO，防止污染空气。，防止污染空气。3.装置中右边的酒精灯起什么作用？装置中右边的酒精灯起什么作用？4.实验完毕后为什么要继续通入实验完毕后为什么要继续通入CO直至玻璃直至玻璃管冷却？管冷却？一是防止生成的铁粉在高温下再被氧化，二是一是防止生成的铁粉在高温下再被氧化，二是防止试管中的液体倒吸入玻璃管使其炸裂。防止试管中的液体倒吸入玻璃管使其炸裂。例例 下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（）高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳高炉中焦炭的作用是供热高炉中焦炭的作用是供热高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：A.B.C.D.D课课 堂堂 教教 学学 展展 示示典典 例例 剖剖 析析 在实际生产中，所用的原料或所得的产物在实际生产中，所用的原料或所得的产物一般都含有杂质。在计算用料和产量时，应考一般都含有杂质。在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。虑到杂质问题。知识点知识点3 3 有关含杂质问题的计算有关含杂质问题的计算 【例题例题】用用1 000 t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量的生铁的质量是多少（是多少（计算结果保留一位小数计算结果保留一位小数）？）？【分析分析】题目中共出现三个数据，但都不是纯量，题目中共出现三个数据，但都不是纯量，这三个数据间的关系为：这三个数据间的关系为：赤铁矿石赤铁矿石1 000 t1 000 t80%化学方程式计算出纯铁质量化学方程式计算出纯铁质量纯铁质量纯铁质量96%化学方程式所表示的是纯净物之间发生的化化学方程式所表示的是纯净物之间发生的化学反应，各化学式所表示的化学量是纯净物之间学反应，各化学式所表示的化学量是纯净物之间的质量关系。的质量关系。Fe2O3Fe生铁生铁当参加反应的物质含当参加反应的物质含有杂质时，有杂质时，首先要把首先要把含杂质的物质的质量含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量换算成纯物质的质量。【解】【解】1 000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000 t 80%=800 t160 256800 t x 160 800 t256 x=x=560 t折合为含铁折合为含铁96%的生铁的质量为：的生铁的质量为：560 t96%=583.3 t答：理论上可以炼出含铁答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是的生铁的质量是583.3 t。设：设：800 t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。Fe2O3+3CO 高温高温 2Fe+3CO2归纳归纳某钢铁厂采用赤铁矿炼铁。若该厂日产含铁某钢铁厂采用赤铁矿炼铁。若该厂日产含铁 1.4104 t的的生铁，至少需要含生铁，至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是多少？的赤铁矿的质量是多少？课课 堂堂 教教 学学 展展 示示典典 例例 剖剖 析析160 25680%x1.4104 t 160 80%x 256 1.4104 t=x=2.5104 t答：至少需要含答：至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是的赤铁矿的质量是 2.5104t。解：解：设设至少需要赤铁矿的质量为至少需要赤铁矿的质量为x。Fe2O3+3CO 高温高温 2Fe+3CO2还可以用还可以用元素守恒法元素守恒法解答。解答。元素守恒法元素守恒法依据依据：由于反应前后元素种类和质量不变，故：由于反应前后元素种类和质量不变，故铁矿石中铁元素质量铁矿石中铁元素质量=生铁中的铁元素质量。生铁中的铁元素质量。赤铁矿赤铁矿Fe2O3Fe1.4104 t思路：思路：l金属材料：不活泼金属（金、银等）以单金属材料：不活泼金属（金、银等）以单质形式存在，其余金属以化合物形式存在。质形式存在，其余金属以化合物形式存在。课课 堂堂 教教 学学 展展 示示课课 堂堂 小小 结结l铁的冶炼：铁的冶炼：原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石 设备：高炉设备：高炉 产品：生铁（铁合金、混合物）产品：生铁（铁合金、混合物）l有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算:根据化学方程式计算时，要把含杂质根据化学方程式计算时，要把含杂质 的质量换算成纯物质的质量。的质量换算成纯物质的质量。1.写出下列矿石主要成分的化学式。写出下列矿石主要成分的化学式。（1）赤铁矿：）赤铁矿：；（2）磁铁矿：）磁铁矿：；（3）菱铁矿：）菱铁矿：；（4）铝土矿：）铝土矿：。Fe2O3Fe3O4FeCO3 Al2O3 课课 后后 反反 馈馈 总总 结结课课 堂堂 练练 习习2.某钢铁厂每天需消耗某钢铁厂每天需消耗5000t含含 Fe2O3 76%的赤铁的赤铁 矿石，该厂理论上可日产含矿石，该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质的生铁的质 量是多少？量是多少？3.冶炼冶炼2000t含杂质含杂质3%的生铁，需要含的生铁，需要含 Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？的磁铁矿石的质量是多少？1.从课后习题中选取；从课后习题中选取；2.完成练习册本课时的习题。完成练习册本课时的习题。课课 后后 反反 馈馈 总总 结结课课 后后 作作 业业