資源簡介

(共25張PPT)
6.3 金屬礦物與冶煉
人類生活離不開金屬
金屬有廣泛的用途，我們可以從自然界中直接獲取金屬單質嗎？
社會的進步與發展也需要大量的金屬
學習目標
1.知道元素有兩種存在形態；進而認識幾種常見的金屬礦物。
2.了解鋼鐵冶煉原理。
3.知道生鐵和鋼的成分區別和主要性能。
4.初步學會關于不純物的化學方程式計算。
學習目標
重點探究
任務一：了解常見的金屬礦物
閱讀課本P176頁及相關資料，回答問題
[活動]
1.鋁元素在自然界中的分布極廣，以化合物的形式存在于各種巖石和礦物中，常見的鋁土礦、鉀長石和明礬石等，它們的主要成分別是Al2O3、KAlSi3O8和KAl3(SO4)2(OH)6。
鋁土礦Al2O3
鉀長石KAlSi3O8
明礬石KAl3(SO4)2(OH)6
重點探究
2.鐵元素在自然界中的分布很廣，多以化合物的形式存在于各種鐵礦石中。常見的鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等。
赤鐵礦Fe2O3
磁鐵礦Fe3O4
菱鐵礦FeCO3
黃鐵礦FeS2
黃銅礦 CuFeS2
輝銅礦 Cu2S
赤銅礦（Cu2O）
孔雀石Cu(OH)2CO3
3.銅元素在地殼中主要以化合物形態存在，常見的銅礦物有硫化礦、氧化礦。
重點探究
[問題]
1.地球上的金屬資源除了 等以單質形式存在，其他都以 的形式存在。
金、銀、鉑
化合物
礦石 赤鐵礦 磁鐵礦 菱鐵礦 黃鐵礦 鋁土礦 鉀長石 明礬石
主要成分 FeCO3 FeS2 KAl3(SO4)2(OH)6
Al2O3
Fe2O3
Fe3O4
KAlSi3O8
2.常見的礦石及其成分
重點探究
任務二：知道煉鐵的原理
煉鐵原料的選擇
[活動1]
赤鐵礦 磁鐵礦 菱鐵礦 黃鐵礦
主要成分
鐵含量
70%
48%
47%
72%
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
FeS2
思考：以上四種鐵礦石中哪些礦石最適宜煉鐵？
最適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦和赤鐵礦，因為這兩種礦石含鐵量高（質量分數大），且含硫等“有害元素”少，冶煉時產生的污染小。
重點探究
如圖所示進行實驗，記錄實驗現象，回答問題
[活動2]
重點探究
①檢查裝置氣密性； ②裝入樣品并固定；
③點燃尾氣后的酒精燈 ④向玻璃管內通入CO氣體；
⑤給氧化鐵加熱； ⑥停止加熱；
⑦停止通入CO； ⑧熄滅尾氣后的酒精燈。
實驗步驟：
實驗現象：
紅棕色粉末逐漸變黑，試管中的澄清石灰水變渾濁。
實驗原理：
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
重點探究
1.書寫實驗中發生的反應
[問題]
CO2 +Ca(OH)2 === CaCO3↓+ H2O
3CO+Fe2O3 ==== 2Fe+3CO2
高溫
2CO+O2 ==== 2CO2
點燃
重點探究
2.實驗中，對實驗操作順序有哪些具體要求？試說明理由。
停止通入CO
通入CO
停止加熱玻璃管
加熱玻璃管
先通入CO，是為了排盡裝置內的空氣，防止加熱不純凈的CO發生爆炸現象。
最后停止通入CO，是為了防止空氣進入裝置內，使熱的鐵與氧氣反應。
重點探究
3.如何驗證反應中生成了什么物質？
將產生的氣體通入到澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，則生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；
紅色粉末變黑色，用磁鐵檢驗，證明黑色粉末為鐵。
4.裝置中右邊的酒精燈起什么作用？
處理尾氣，防止污染空氣
重點探究
含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應。物質與氧發生的反應屬于氧化反應。歸納：得氧是氧化反應，失氧是還原反應。
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高溫
知識視窗
還原反應
重點探究
任務三：鐵的冶煉
閱讀課本P178頁及相關資料，回答問題
[活動]
視頻
重點探究
1.煉鐵時各原料的作用是？
C+CO2===2CO
高溫
C+O2===CO2
點燃
[問題]
空氣：
提供氧氣，除去雜質。
石灰石：
提供爐溫，提供CO。
焦炭：
把礦石中的SiO2轉化為爐渣。
鐵礦石：
提供鐵元素。
高溫
CaO＋SiO2 === CaSiO3
高溫
CaCO3 === CaO＋CO2 ↑
重點探究
把生鐵放在煉鋼爐里，吹進氧氣冶煉，并除去磷、硫等雜質，所得產品稱為鋼。
2.生鐵是如何轉化為鋼，它們的區別是？
類別 含碳量/% 含雜質（硫、磷等） 機械性能 機械加工
生鐵
鋼
2—4.3
多
硬而脆
可鑄不可鍛
0.03—2
少
硬而韌
可鑄可鍛
重點探究
知識視窗
冶煉金屬的常用方法
1.熱還原法
2.電解法
3.熱分解法
4.穩定金屬(如Pt Au) 直接以單質形式存在
較穩定金屬(如Hg、Ag)　　　　　　 　如：2HgO === 2Hg+O2
△
活潑金屬(如K、Ca 、Na、Mg、Al)　　 如：2Al2O3 === 4Al+3O2
通電
一般金屬(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)　　如：Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
△
重點探究
任務四：含雜質物質的化學方程式的計算
例：用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵多少噸？
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
解：1 000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1 000t ×80%＝800t。
設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為x。
160 112
800t x×96%
160
800t
=
112
x×96%
x＝583.3t
答：1 000t含氧化鐵(Fe2O3) 80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質量為583.3t。
重點探究
帶入化學方程式計算的數據應是純凈物的質量，即必須把含雜質的物質換算成純凈物。
（1）純物質的質量 = 不純物質的質量×物質的質量分數
（2）不純物質的質量 = 純物質的質量÷物質的質量分數
注意
１.下列說法不符合事實的是 (　　)
A.Al、Fe、Ca在地殼中含量占金屬元素的前三位
B.金屬元素在自然界中都以化合物形態存在
C.金屬礦物是冶煉金屬的基本原料
D.從課本介紹的礦物主要成分分析金屬元素在化合物中都顯正價態
當堂檢測
B
2.如圖是“一氧化碳與氧化鐵反應”的部分實驗裝置，關于該實驗說法正確的是（　　）
A．充分反應后，向固體中加稀鹽酸會產生氣泡
B．在實驗過程中，黑色的粉末會逐漸變成紅色
C．該實驗的反應原理為FeO+CO = Fe+CO2
D．在實驗過程中，產生的尾氣可以直接排放到空氣中
當堂檢測
A
3.某校課外活動小組的同學在老師的幫助下，設計了如圖所示的實驗裝置，進行一氧化碳還原氧化鐵的實驗，請根據下列要求回答有關問題：
（1）實驗過程中，先通入CO的目的是：
。
（2）硬質玻璃管處現象是 ，反應
的化學方程式是 。澄清
石灰水中反應的化學方程式是 。
（3）圖中，設計第②個酒精燈的目的是 。實驗時，應先點燃第
（填①或②）個酒精燈。
當堂檢測
排凈裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸
紅色固體逐漸變成黑色
3CO+Fe2O3 === 2Fe+3CO2
高溫
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
點燃一氧化碳，防止污染空氣
②
當堂檢測
解：設至少需要含80%的赤鐵礦石的質量為x。
Fe2O3+3CO ===2Fe+3CO
160 112
x×80% 23072t×97%
高溫
4.某煉鐵廠月產含鐵97%的生鐵23072ｔ，該廠需儲備含氧化鐵80%的赤鐵礦原料至少不低于多少噸
160∶112=（x×80%）∶（23072t×97%）
解得： x = 39964t
答：需這種赤鐵礦石39964t.
課堂小結
金屬礦物與冶煉
幾種金屬礦物
含雜質物質的化學方程式的計算
鐵的冶煉
一氧化碳還原氧化鐵
高爐煉鐵
單質
化合物
金、銀、鉑
鋁礦物、鐵礦物、銅礦物

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