資源簡介

(共22張PPT)
第一節 常見的金屬材料
課時2 金屬礦物及其冶煉
學習目標
1.了解金屬在自然界的存在以及常見的鐵礦石、鋁礦石。
2.通過對煉鐵礦石選擇、化學反應、實驗裝置的分析，理解還原法煉鐵原理并了解還原反應和還原劑。
3.通過用鐵礦石煉鐵的有關實際計算了解有關不純物質的計算方法。
4.通過金屬冶煉的方法與原理的學習，進一步認識到化學是認識物質、改造物質、應用物質的一門科學。
情景導入
在日常生活中我們經常用到用鐵制成的工具，如剪刀、釘子、鐵軌、鐵絲等，大家知道鐵是怎么來的嗎？鐵是自然界中直接存在的嗎？
一、金屬在自然界的存在
游離態（單質）：
學習探究
化合態（化合物）：
Ag、 Pt、 Au等。
Fe、 Cu、 Na等絕大多數金屬。
金
銀
1.地殼中含量最高的金屬——鋁（化合物形式存在）
鉀長石
明礬石
鋁土礦Al2O3
2.常見的鐵礦石
菱鐵礦
黃鐵礦
赤鐵礦
磁鐵礦（主要成分Fe3O4）
赤鐵礦（主要成分Fe2O3）
菱鐵礦（主要成分FeCO3）
常見的
鐵礦石
黃鐵礦（主要成分FeS2)
磁鐵礦
1.如何選擇煉鐵的原料礦石
黃鐵礦
主要成分 FeS2
菱鐵礦
主要成分FeCO3
磁鐵礦
主要成分 Fe3O4
主要成分 Fe2O3
赤鐵礦
70%
72%
48%
46%
主要成分中的含鐵量
二、一氧化碳還原氧化鐵
2.原理
（1）實驗操作
①檢查裝置的氣密性。
②裝藥品。
③先通一氧化碳，再點燃酒精噴燈。
目的：
④先停止加熱，再通一會一氧化碳，直至玻璃管冷卻。
目的：
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高溫
排出玻璃管中的空氣，防止發生爆炸。
防止生成的鐵被氧化。
（2）現象
玻璃管內紅色的粉末逐漸變黑，同時產生使石灰水變渾濁的氣體。
巧記：一氧化碳早來晚走，酒精噴燈遲到早退。
問題討論
（1）如何判斷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。
問題討論
（2）裝置中右邊的氣球起什么作用？
收集尾氣，防止污染空氣。
（3）石灰水的作用有哪些？
澄清石灰水用來檢驗生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳便于處理尾氣。
實驗改進
可將上述裝置除尾氣的部分，改成用氣球或方便袋收集，這樣收集得到的未燃一氧化碳氣體可重復利用。
把尾氣燒掉，防
止污染空氣。
B
例1 某化學興趣小組用以下裝置探究煉鐵原理，關于該裝置和反應過程描述錯誤的是（ ）
A. 盛裝藥品前應先檢查裝置氣密性
B. 加熱前要先通CO，加熱后B中出現渾濁
C. 已知方框中連接的是C和D，導管口的連接順序為a→b→c→d
D. 這種方法“煉”出的鐵與工業上煉出的生鐵在組成上最大的區別是不含碳
C
工業煉鐵
（1）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石。
（2）原理：
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高溫
（3）設備：煉鐵高爐。
煉鐵高爐示意圖
（4）發生的化學反應
煉鐵高爐示意圖
ＣaCO3 ==== CaO + CO2↑
高溫
3CO + Fe2O3 ==== 2Fe + 3CO2
高溫
C + CO2 ==== 2CO
高溫
C + O２ ==== CO2
點燃
（供熱、CO2）
（制還原劑）
觀察上述反應， Fe2O3、CuO 在反應后變成了什么物質？發生了怎樣的變化？這些反應的共同點是什么？
H2+ CuO ==== 2Cu + H2O
高溫
Fe2O3+ 3CO ==== 2Fe + 3CO2
Δ
C+ 2CuO ==== 2Cu + CO2↑
Δ
3.還原反應
還原劑：奪取氧的物質叫還原劑。
H2+ CuO ==== 2Cu + H2O
高溫
3CO +Fe2O3 ==== 2Fe + 3CO2
Δ
C+ 2CuO ==== 2Cu + CO2↑
Δ
還原反應：含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應。
4.冶煉金屬的常用方法
（1）活潑金屬（如K、Ca、Na、Mg、Al）
電解法: 2Al2O3 ==== 4Al+3O2↑
（2）一般金屬（如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）
熱還原法: Fe2O3+3CO ==== 2Fe+3CO
（3）較穩定金屬（如Hg、Ag）
直接加熱法: 2HgO ==== 2Hg+O2 ↑
（4）穩定金屬（如Pt、Au）: 直接以單質形式存在。
通電
高溫
加熱
B
例2 某化學興趣小組用以下裝置探究煉鐵原理，關于該裝置和反應過程描述錯誤的是（ ）
A. 盛裝藥品前應先檢查裝置氣密性
B. 加熱前要先通CO，加熱后B中出現渾濁
C. 已知方框中連接的是C和D，導管口的連接順序為a→b→c→d
D. 這種方法“煉”出的鐵與工業上煉出的生鐵在組成上最大的區別是不含碳
C
三、含雜質的化學方程式計算
注意：代入化學方程式計算的物質的質量應是純凈物的質量。
例題：用1 000 t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量是多少噸？
解：設生鐵的質量為x。
160 2×56
1 000 t×80％ x·96%
x =
2×56×1 000 t×80％
160×96%
= 583.3 t
答：生鐵的質量為583.3 t 。
Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
高溫
課堂小結
鐵的冶煉
原理
工業煉鐵
含雜質物質的計算
CO還原Fe2O3
原料
原理
設備
隨 堂 測試
2.煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應，某同學利用該原理設計一個實驗，實驗裝置如圖：
1. 工業生產中，不僅要考慮生產效率和經濟效益的高低，還要考慮對環境污染的程度。在鐵礦石的成本價格和雜質含量都相同的條件下，選擇下列哪種礦石用來冶煉生鐵比較好( )
A. 赤鐵礦(主要成分Fe2O3) B. 黃鐵礦(主要成分FeS2)
C. 菱鐵礦(主要成分FeCO3) D. 磁鐵礦(主要成分Fe3O4)
D
（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其______（填“外焰”、“內焰”或“焰心”）進行加熱。
（2）實驗中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是____________________，觀察到澄清石灰水的現象是_____________________。
（3）實驗前“通入CO”與“開始加熱”的順序是__________________________；實驗后“停止通入CO ”與“停止加熱”的順序是__________________________
___________。
（4）實驗要在裝置末端a處燃著一只酒精燈，其作用是_____________________ 。
外焰
先“通入CO”后“開始加熱”
通入CO”
紅色粉末變為黑色
澄清石灰水變渾濁
尾氣處理
先“停止加熱”后“停止

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