資源簡介

(共26張PPT)
第2節 金屬礦物 鐵的冶煉
九年級上冊
滬教版
學習目標
新課引入
新知學習
課堂小結
1
2
3
4
1. 知道大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的，知道一些常見金屬礦物（鐵礦、鋁礦等）的主要成分。
2. 了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法，體會化學方法在金屬冶煉中的重要性。
3. 知道工業煉鐵的主要原料及設備。
4. 會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關計算。
學習目標
難點
重點
我們的生活離不開金屬，金屬有廣泛的用途，金屬對人類社會起著不可替代的作用
新課引入
工業生產氧氣可以直接以空氣為原料獲得。對于金屬這一類重要的材料，能否像工業制取氧氣一樣，直接從自然界中獲取呢？
自然界存在豐富的金屬元素。如鋁、鐵、鈣等，這三種金屬元素在地殼中總含量達到 15%以上。那么，對于金屬元素，金屬在自然界中是怎樣存在的？
新知學習
單質銀
單質金
單質鉑
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性由強逐漸減弱
(1)自然界除少數極不活潑的金屬如金、銀、鉑等有單質形式存在外，其余都以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。
(2)金屬在自然界中的存在狀態與金屬活動性有關。金屬越不活潑，在自然界中以單質存在的可能性越大
總結
工業上要獲得鐵、銅等金屬，能否像工業制取氧氣一樣采用物理方法來獲得？如果不能，那又該采用怎樣的方法來實現？
我國古代煉鐵圖
自然界中幾乎不存在純鐵，而且鐵礦
石熔點高，鐵不容易還原出來。人們經過幾千年探索，發明了“固體還原法”。接下來我們以實驗來模擬冶鐵的原理。
思考
選擇哪種鐵礦石煉鐵最好？為什么？
①赤鐵礦：Fe2O3 ②磁鐵礦：Fe3O4
③菱鐵礦：FeCO3 ④黃鐵礦：FeS2
應選擇含鐵量高、不含有害元素的礦石，常用赤鐵礦和磁鐵礦。
菱鐵礦含鐵量低，黃鐵礦含有硫元素
觀看實驗視頻，仔細記錄實驗現象
檢查裝置氣密性
裝藥品，固定儀器
通入CO氣體
點燃酒精
噴燈
冷卻后停止通CO
反應結束后熄滅酒精噴燈
一氧化碳“早出
晚歸”，酒精噴燈“遲到早退”！
實驗步驟
①該反應的反應物是什么？
②反應過程觀察什么現象？
③反應產物是什么？如何確定的？
④該反應的化學方程式如何書寫？
CO Fe2O3
紅棕色的固體逐漸變黑；澄清的石灰水變渾濁；
產物是鐵；用磁鐵吸，或將產物加入稀鹽酸中，觀察現象
Fe2O3+3CO ====== 2Fe+3CO2
高溫
議一議
⑥裝置中要“接尾氣處理裝置”。從導管口出來的氣體中含什么氣體？
為何要連接“接尾氣處理裝置”？你認為該處理裝置可如何設計？
產物CO2及未反應完的CO；CO對人體有害，不能直接排放到空氣中
~先通CO的目的：排出裝置內的空氣，以免加熱時CO與空氣混合發生爆炸。
~實驗完畢后繼續通入CO直到硬質玻璃管冷卻的目的：
防止還原生成的鐵粉在較高溫度下被重新氧化；
防止石灰水倒流使硬質玻璃管炸裂。
⑦CO為什么要“早出晚歸”呢？
學習化學在于應用化學造福人類，工業煉鐵是基于實驗室煉鐵成功的基礎上的，但是工業煉鐵無論是原料選擇、反應設備、反應條件等，都與實驗室煉鐵有很大差別，那么工業如何煉鐵呢？
煉鐵廠
煉鐵爐
產物：
生鐵(是混合物，主要含鐵)
原理：
原料：
鐵礦石(磁鐵礦或赤鐵礦)：提供鐵元素
焦炭：提供還原劑(CO)，提供能量(高溫)
空氣：提供反應所需氧氣
石灰石：將鐵礦石中的雜質轉化為爐渣
設備：
高爐
煉鐵高爐的結構
工業煉鐵
Fe2O3+3CO ====== 2Fe+3CO2
高溫
尾氣：主要是氮氣，此外還有生成的二氧化碳
和未反應的一氧化碳”
高爐內發生了哪些化學反應？
(1)以赤鐵礦為原料，主要反應為：
Fe2O3 + 3CO ====== 2Fe + 3CO2
(2)焦炭的作用： ①提供熱量， C + O2 ====== CO2
②提供還原劑，C + CO2 ====== 2CO
(3)石灰石作用:將礦石中的二氧化硅轉變為爐渣除去
CaCO3 ====== CaO + CO2↑
CaO + SiO2 ====== CaSiO3（爐渣）
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
（了解即可）
煉鐵高爐的結構
煉鐵過程，實際上是 CO 奪取了 Fe2O3中的 O 使之轉化為 Fe。在工業生產過程中，常用焦炭、氫氣或一氧化碳與金屬礦物(常常為金屬氧化物)一起加熱，使其失去氧轉化為金屬的過程，稱為金屬氧化物的還原。
焦炭和氫氣，也能還原金屬氧化物
2Fe2O3 + 3C ====== 4Fe + 3CO2↑
高溫
2CuO + C ====== 2Cu + CO2↑
高溫
CuO + H2 ====== Cu + H2O
加熱
Fe2O3 + 3H2 ====== 2Fe + 3H2O
高溫
注意：金屬氧化物被焦炭或CO或氫氣還原，同時焦炭或CO或氫氣被金屬氧化物氧化
用1000 t 含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸
解：1000 t 赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為：1000 t ×80% = 800 t
設：理論上可以煉出的鐵的質量為 x。
答：理論上可以煉出含鐵96％的生鐵583 t。
160 2×56
800 t x
x =560 t
Fe2O3 + 3CO ===== 2Fe + 3CO2
高溫
x 2×56
800 t 160
=
折合為含鐵96%的生鐵的質量為：560 t ÷96% = 583 t
帶入化學方程式的數值一定是純凈物的質量
含雜質的物質、純凈物、物質純度之間的關系：
(2)純凈物的質量 = 含雜質的混合物的質量×純度
(3)含雜質的混合物的質量 = 純凈物的質量÷純度
(1)純度 =
金屬礦物
鐵的冶煉
金屬礦物
大多數以化合物形式存在，金、銀等以單質形式存在
鐵的冶煉
工業煉鐵
含有雜質物質的計算
Fe2O3+3CO ===== 2Fe+3CO2
高溫
CO還原氧化鐵（實驗室模擬煉鐵）
反應原理：
課堂小結
1. 下列鐵礦石中不宜用來煉鐵的是(　　)
A. 赤鐵礦 B. 黃鐵礦 C. 菱鐵礦 D. 磁鐵礦
B
2. 下列有關金屬資源的說法正確的是(　　)
A. 金屬元素在自然界中都以單質的形式存在
B. 自然界中的金屬礦物取之不盡，用之不竭
C. 自然界中金屬礦石的顏色相似
D. 用金屬礦物冶煉金屬的過程中發生了化學變化
D
隨堂練習
3. “化”說中國煉“金”術。
(1)戰國《韓非子·內儲說上》提到，早期采金技術均是“沙里淘金”。黃金能以單質形式存在于自然界的原因是____________________。
(2)西漢時期有一種煉鋼方法叫“炒鐵”，就是將含碳量過高的生鐵在高溫下加熱至半流體狀，然后加入鐵礦石粉不斷“翻炒”，該過程的目的是___
__________________________。
金的化學性質很穩定
低含碳量，使生鐵轉化為鋼
降
(1)高爐煉鐵過程中焦炭的主要作用是__________、_________。
(2)步驟③反應的化學方程式為_______________________________。
4. 某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是焦炭、赤鐵礦石(主要含Fe2O3)、石灰石、空氣等，主要反應過程如下：
提高爐溫
產生CO
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
(3)下列關于高爐煉鐵的敘述錯誤的是____(填字母)。
A. 為了加快反應速率，高爐煉鐵前先將鐵礦石粉碎
B. 高爐尾氣對環境無影響，可直接排放
C. 爐渣的出口應高于產物的出口
B
5. 冶煉2000 t含雜質3%的生鐵，需要含Fe3O4 90%的磁鐵礦石的質量是多少？
解：設需含Fe3O4 90%的磁鐵礦石的質量為 x。
Fe3O4＋4CO ===== 3Fe＋4CO2
232 168
x×90% 2000 t×(1-3%)
答：需含Fe3O4 90%的磁鐵礦石2977 t。
x ≈ 2997 t
232 90% × x
168 2000 t×(1-3%)
=
高溫

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