資源簡介

(共30張PPT)
1.知道元素有兩種存在形態。
2.認識幾種金屬礦物，知道某些礦物的主要成分。
3.了解生鐵和鋼冶煉的原理及操作的注意事項。
4.了解冶煉金屬的常用方法。
5.了解生鐵和鋼的區別以及主要性能。
6.初步學會關于不純物的化學方程式的計算。
金屬材料的發展史
東漢晚期的青銅奔馬
（馬踏飛燕）
河北滄州鐵獅子，鑄造于953年
鋁制品
（鋁的使用在100多年前）
青銅器時代
鐵器時代
1
2
3
鋁的廣泛使用
人類利用金屬的先后順序：銅→鐵→鋁。
由于鋁的化學性質比較活潑，在古代很難通過冶煉得到單質鋁，故鋁的利用較晚。
現階段年產量：鐵＞鋁＞銅。
為人類社會作出許多貢獻的金屬是從哪里來的呢？它們來自地殼中天然存在的礦物。其中，有少數很不活潑的金屬，如金、 銀、 鉑能以單質形態存在，絕大多數金屬都是以化合物形態存在于礦物之中。
為什么只有金銀等少數金屬在自然界有單質的形式存在呢？
金、銀等金屬化學性質不活潑
部分金屬元素在地殼中的含量
元素名稱 質量分數/%
鋁 7.73
鐵 4.75
鈣 3.45
鈉 2.74
鉀 2.47
鎂 2.00
鋅 0.008
銅 0.007
礦石不是合金。合金中含有金屬單質，礦石中含有金屬的化合物。
幾種金屬礦物
鋁土礦主要成分是Al2O3
赤鐵礦主要成分(Fe2O3)
磁鐵礦主要成分(Fe3O4）
黃鐵礦主要成分是Fe2S
孔雀石主要成分是[Cu2(OH)2CO3]
赤銅礦主要成分是Cu2O
討論：選擇下列哪種鐵礦石煉鐵最好，為什么？
赤鐵礦Fe2O3
磁鐵礦Fe3O4
菱鐵礦FeCO3
黃鐵礦FeS2
應選擇含鐵量高、不含有害元素的礦石：
菱鐵礦含鐵量低，黃鐵礦含有硫元素，常用赤鐵礦和磁鐵礦。
鋼鐵的冶煉
70%
72.4%
48.3%
46.7%
實驗室模擬煉鐵
【實驗藥品】
【實驗裝置】
氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳氣體
【實驗原理】
【實驗現象】
玻璃管內紅棕色粉末逐漸變成黑色
試管內澄清石灰水變渾濁
尾氣燃燒產生藍色火焰
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高溫
CO2+Ca(OH)2= CaCO3↓+H2O
2CO + O2 2CO2
點燃
裝置末端酒精燈的作用是什么？
點燃尾氣，防止有毒的CO污染空氣
點燃
收集
檢查裝置氣密性
裝藥品，固定儀器
通入純凈的CO氣體
點燃酒精燈
熄滅酒精燈
冷卻后停止通CO
點燃酒精噴燈
反應結束后熄滅酒精噴燈
實驗室模擬煉鐵步驟
【記憶法則】
一氧化碳早出晚歸
酒精噴燈遲到早退
3.如何檢驗生成的黑色固體中有鐵？
（2）取樣，加入足量的稀鹽酸，若黑色粉末溶解，產生氣泡，溶液變為淺綠色，則黑色粉末為鐵。
（1）用磁鐵吸引；
為什么要先通一段時間CO，再加熱Fe2O3
排盡裝置內的空氣，防止加熱發生爆炸
2. 為什么要先停止加熱，待物質冷卻后再停止通CO？
石灰水倒吸使硬質玻璃管破裂
防止鐵粉再次被氧化
閱讀教材P18，討論回答下列問題
1.鋼鐵廠如何把礦石煉成鐵和鋼？
2.生鐵與鋼的成分有何異同？
3.寫出高爐內發生的的主要反應方程式。
4.將生鐵煉成鋼的原理是什么？
煉鐵設備——高爐
閱讀思考
1.焦炭的作用：
2.石灰石作用:
3.煉鐵的原理：
工業煉鐵－－設備、原料、原理、產品
提供熱量，提供還原劑一氧化碳。
原料
將鐵礦石中的二氧化硅轉化為爐渣。
高溫條件下，用一氧化碳做還原劑將礦石中的鐵還原出來。
4.得到的產品是什么？
5.出鐵口為什么在出渣口下方？
煉鐵設備——高爐
產品
產品為生鐵，是含碳量
在2%-4.3%的鐵合金。
鐵水的密度比爐渣的密度小
工業煉鐵和實驗室煉鐵有什么不同
原料、產物不同
設備不同
溫度不同
對環境影響不同
操作難易程度不同
工業煉鐵原料和產物都是混合物，實驗室煉鐵原料和產物都是純凈物
工業煉鐵設備是高爐，實驗室用玻璃管
高爐內溫度高，玻璃管內溫度較低
高爐煉鐵對環境影響大，實驗室對環境影響小
高爐煉鐵工藝復雜，實驗室操作簡單
煉鐵 煉鋼
原料 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 生鐵、廢鋼、氧氣
原理 在高溫的條件下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來；同時，利用石灰石將鐵礦石中的脈石（如二氧化硅）轉變成爐渣 主要是利用氧化劑（純氧）把生鐵里過多的碳和其他雜質氧化除去
主要設備 高爐 平爐、轉爐、電爐
產品 生鐵 鋼
工業煉鐵、煉鋼的區別
生鐵和鋼的區別
類別 含碳量 含雜質 （硫、磷等） 機械性能 機械加工
生鐵 2%～4.3% 多 硬而脆 可鑄不可鍛
鋼 0.03%～2% 少 硬而韌、有彈性 可鑄可鍛
由于礦藏豐富、易冶煉、價格低廉,鐵是世界上應用最廣泛的金屬。我國早在春秋戰國時期就開始煉鐵。
1949年前,我國的鋼鐵生產發展緩慢,1949年,鋼的年產量僅15.8萬噸
1949年后,特別是改革開放以來,鋼鐵工業飛速發展,近年來年產量均居世界首位,鋼材的品種也大大增加。
珠澳大橋于2009年12月動工建設,2018年10月開通運營,僅主梁鋼板用量就達到了42萬噸。
含雜質化學方程式計算
（1）5000 t含Fe2O3 76%的赤鐵礦石含有多少噸Fe2O3？請列出計算式。
純凈物的質量=不純物質的質量×純度
（2）2000t含Fe 98%的生鐵含有多少噸鐵？請列出計算式。
（3）2000t含雜質2%的生鐵含有多少噸鐵？請列出計算式。
例 某煉鐵廠每天需消耗5000 t含Fe2O3 76%的赤鐵礦石，理論上可生產含Fe 98%的生鐵多少噸？
溫馨提示：
根據化學方程式計算，代入的數據都是純凈物的質量。
解：Fe2O3質量為5000 t×76%＝3800 t
設：生鐵質量為x，則純鐵質量為98%·x
Fe2O3 ＋ 3CO 2Fe ＋ 3CO2
160　 　　 112
3800t　　 　 98%·x
160∶3800 t＝112∶（98%·x）　　　　
x＝ 2714.3 t
答：理論上可日產含鐵98%的生鐵2714.3噸
閱讀教材P20“知識視窗”
金屬的冶煉方法：
1.活潑金屬——電解法(如鈉、鉀、鎂、鋁)
2.一般金屬——熱還原法(如銅、鐵、鋅)
3.較不活潑金屬——直接加熱法(如汞)
Al2O3
4Al+3O2↑
MgCl2
Mg+Cl2↑
通電
高溫
CuO+H2
Cu+H2O
△
2HgO
2Hg+O2↑
△
1.下列關于煉鐵的敘述錯誤的是（　　）
A.主要原料為鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等
B.主要設備為高爐
C.主要原理是利用焦炭的還原性置換出鐵礦石中的鐵
D.主要產物是生鐵
2.用3 000 t含氧化鐵80%的赤鐵礦，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量是（　　）
A.1 166 t B.1 750 t C.1 810 t D.1 944 t
C
B
3.鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標志，如圖是模擬煉鐵的實驗裝置圖。
(1)請你寫出冶煉生鐵的化學方程式 。
(2)請寫出一種證明產物中含鐵粉的方法： 。
(3)此裝置有不完善的地方，請寫出其中一種改進的方法 。
磁鐵吸引
添加尾氣處理裝置
4.某煉鐵廠每天生產1000t含Fe 96%的生鐵理論上，需消耗含Fe2O3 70%的赤鐵礦石多少噸？

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