資源簡介

(共33張PPT)
課時1 鐵的冶煉
目錄
CONTENTS
新知學習
3
新課引入
2
隨堂練習
5
學習目標
1
課堂小結
4
1.知道大多數金屬在自然界中是以金屬礦形式存在的
2.了解鐵的冶煉方法，體會化學方法在金屬冶煉中的重要性
3.能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
重點
難點
從”上天”到”入地”，從建筑物到衣食住行，金屬都是不可或缺的。
新課引入
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？
地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，除了金、銀等以單質形式存在，其余都以化合物的形式存在。
Ⅰ 金屬礦物
新知學習
以單質形式存在的金屬礦物
金
銀
赤鐵礦
(主要成分是Fe2O3)
磁鐵礦
(主要成分是Fe3O4)
黃鐵礦
(主要成分是FeS2)
以化合物形式存在的金屬——含鐵的礦物
以化合物形式存在的金屬——其他金屬礦物
赤銅礦
(主要成分是Cu2O )
金紅石
(主要成分是TiO2 )
軟錳礦
(主要成分是MnO2 )
鋁土礦
(主要成分是Al2O3 )
地殼中的金屬元素含量
元素名稱 質量分數/%
鋁 7.73
鐵 4.75
鈣 3.45
鈉 2.74
鎂 2.47
鉀 2.00
鋁是地殼中含量最多的金屬元素。
我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數國家之一，礦物儲量豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。
1. 寫出下列礦石的主要成分的化學式：
①赤鐵礦__________，
②磁鐵礦__________，
③鋁土礦__________。
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
針對訓練
大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要從有開采價值的金屬礦石中提煉大量金屬，用于工農業生產和其他領域。其中，目前提取量最大的金屬是鐵。
赤鐵礦
(主要成分是Fe2O3)
鋁土礦
(主要成分是Al2O3 )
軟錳礦
(主要成分是MnO2 )
如何從金屬礦石中提取我們想要的金屬呢？
金屬的冶煉：使金屬礦物變成金屬的過程。
早在春秋時期，我國已開始生產和使用鐵器。戰國時期，鐵制工具的大量使用提高了生產力水平。隨后，鐵逐漸成為最主要的金屬材料。
《天工開物》記載的我國古代煉鐵示意圖
怎樣把含鐵礦石變成鐵呢？
鋼鐵
Ⅱ 鐵的冶煉
選擇哪種鐵礦石煉鐵最好？為什么？
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。
因為這兩種礦石含鐵量高(質量分數大)，不含硫等其他有害元素，冶煉時產生的污染小。
煉鐵的原料
鐵礦石、焦炭、石灰石
高爐氣體
高爐氣體
出鐵口
進風口
O2
N2
熱空氣
生鐵
進風口
出渣口
爐渣
實驗室可以使用什么物質來代替焦炭呢？
工業煉鐵的原理是什么呢？
復習回顧
煉鐵的原料
鐵礦石、焦炭、石灰石
高爐氣體
高爐氣體
出鐵口
進風口
O2
N2
熱空氣
生鐵
進風口
出渣口
爐渣
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高溫
煉鐵原理
CO2+C 2CO
高溫
C+O2 CO2
高溫
釋疑
工業煉鐵的原理是什么呢？
焦炭的作用是什么？
①提供熱量；
②提供還原劑
石灰石的作用是什么？
將礦石中的二氧化硅轉變為爐渣除去
冶煉其他金屬的方法
鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛 (氫) 銅 汞 銀 鉑 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
知識拓展
熱分解法
適用于金屬活動性弱的，在常見金屬活動性順序的右端區域
物理提取
其密度很大，用多次淘洗法去掉礦粒，泥沙等雜質，便可得到
熱還原法
適用于金屬活動性比較強，在常見金屬活動性順序中居于中間區域(Zn~Cu)
電解法
一般用于金屬活動性順序中鋁及鋁以前的金屬冶煉
例. 某鋼鐵廠日產含鐵96%的生鐵2 240 t。請計算：
(1)該鋼鐵廠日產鐵的質量是__________t。
2 150.4
解：該鋼鐵廠日產鐵的質量為2 240 t×96%=2 150.4 t
Ⅲ 有關化學反應中雜質問題的計算
在實際生產時，煉鐵所用的原料或所得的產物一般都含有雜質，在計算用料和產量時，應考慮到雜質問題。
(2)該鋼鐵廠每天需要含氧化鐵80%的赤鐵礦石多少噸？
解：設該鋼鐵廠每天需要含氧化鐵80%的赤鐵礦石的質量為x
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160　　　　　　 112
80%x 2 150.4 t
x＝3 840 t
答：該鋼鐵廠每天需要含氧化鐵80%的赤鐵礦石的質量為3 840 t。
(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 =
雜質問題的計算
總結
含雜質物質的化學反應計算的一般步驟
1.將含有雜質物質的質量換算成純凈物的質量。
2.將純凈物的質量代入化學方程式進行計算。
3.將計算得到的純凈物質量換算成含雜質物質的質量。
計算時一般假定雜質不發生反應，因此只能將純凈物的質量代入化學方程式進行計算
1. 某煉鋼廠日產含雜質5%的生鐵3 000 t，試計算：
(1)該3 000 t生鐵中含純鐵多少噸？
(2)該煉鋼廠每天需含Fe2O3質量分數為85%的赤鐵礦石多少噸？(計算結果保留整數)
解：(1)生鐵中含純鐵的質量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。
針對訓練
解得 x ≈ 4 790 t
解：(2)設需含Fe2O3質量分數為85%的赤鐵礦石的質量為x。
160 112
x×85% 2850t
160
x×85%
=
112
2 850 t
答：(1)該3000 t生鐵中含純鐵2 850 t。
(2)該煉鋼廠每天需含 Fe2O3 質量分數為 85% 的赤鐵礦石約4 790 t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
課堂小結
金屬礦物
鐵的冶煉
金屬元素
存在形式
單質
化合物
雜質問題的計算
Fe2O3+3CO ===== 2Fe+3CO2
高溫
反應原理：
鐵的冶煉
工業煉鐵(高爐煉鐵)
1.大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，在以下四種礦石中，可用于煉鐵的是( )
A. 赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)
B. 爐甘石(主要成分是ZnCO3)
C. 鋁土礦(主要成分是Al2O3)
D. 赤銅礦(主要成分是Cu2O)
A
隨堂練習
赤鐵礦中含有鐵元素
2. “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___
__________________________。
(3)鋁土礦的主要成分是Al2O3，現代工業通過電解熔融氧化鋁的方法制取鋁，同時反應會生成氧氣，該反應的化學方程式為______________________。
金的化學性質很穩定
低含碳量，使生鐵轉化為鋼
降
2Al2O3 4Al+3O2↑
3. 我國有著悠久的鋼鐵冶煉史，《天工開物》中記載的“炒鋼法”如圖1，該方法的生產過程可用圖2表示。
資料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②鐵的熔點是1 535 ℃。
根據圖文回答下列問題。
(1)不斷鼓入空氣的目的是__________。
中華優秀傳統文化
提高爐溫
赤鐵礦、
(2)煉鐵爐中生成鐵的化學方程式為___________________________。
(3)撒入潮泥灰主要作用是_____________________________。通過攪拌向生鐵中“充氧”可降低生鐵的含碳量，此過程體現了氧氣的________(選填“氧化性”或“還原性”)。
(4)鋼的性能優良，如鋼的熔點比純鐵______，易于加工。
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
將礦石中的二氧化硅轉化為爐渣
氧化性
低
潮泥灰的作用是將礦石中的二氧化硅轉化為爐渣。
赤鐵礦、
4.如圖所示為高爐煉鐵的示意圖，請回答下列問題。
(1)焦炭的作用是：①______________；②制取還原劑。(2)高爐煉鐵的產品是______，它與鋼的主要區別是___________。(3)下列關于高爐煉鐵的敘述正確的是_____(填字母)。
A. 為了加快反應速率，高爐煉鐵前可先將鐵礦石粉碎
B. 高爐尾氣對環境無影響，可直接排放
C. 產物出口低于爐渣出口的原因是產物密度大于爐渣密度
燃燒提供熱量
生鐵
含碳量不同
AC
增大反應物間的接觸面積
高爐尾氣的成分中有一氧化碳，有毒
(4)取少量高爐中煉出的生鐵放入燒杯中，加入足量的稀鹽酸，可觀察到的現象是_______________________________，發生反應的化學方程式為______________________，當反應停止后，還可以觀察到燒杯底部有黑色不溶物，該物質是______(填化學式)。
有氣泡產生，溶液逐漸變為淺綠色
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
C
5.(2023陜西節選)生鐵和鋼是應用廣泛的鐵合金，工業上用赤鐵礦冶煉生鐵的主要反應原理為Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2。某煉鐵廠用含Fe2O3 80%的赤鐵礦冶煉出含鐵1 120 t的生鐵，計算煉鐵所用赤鐵礦的質量。
解：設冶煉時參加反應的氧化鐵的質量為x。Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2160 112
x 1 120 t
x＝1600 t 煉鐵所用赤鐵礦的質量＝1 600 t÷80%＝2 000 t答：煉鐵所用赤鐵礦的質量為2 000 t。

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