資源簡介

(共30張PPT)
6.3 金屬礦物與金屬冶煉
學習目標
了解金屬在自然界的存在方式。
1
了解鐵的冶煉方法及原理。
2
講授新課
掌握含雜質物質的有關化學方程式的計算方法。
3
銅（銅鼎，商代，距今3000多年）
鐵（鐵犁，西漢，距今2000多年）
鋁（鋁鍋，20世紀）
情境導入
1.為什么銅、鐵、鋁大量冶煉的年代差距如此之大？
2.為什么到目前為止，鐵仍是世界上產量最大、應用最廣的金屬？
01 幾種金屬礦物
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
其余60余種金屬元素 ＜1
1.金屬元素在地殼中的含量
地殼中含量最高的金屬元素是鋁！
2.金屬在自然界存在的形式
除了金、銀、鉑等有單質形式存在，其余金屬都以化合物的形式存在。
自然界以單質形式存在的金
自然界以單質形式存在的銀
赤鐵礦
（主要成分是Fe2O3 ）
磁鐵礦
（主要成分是Fe3O4 ）
大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的。
3.常見的金屬礦石
3.常見的金屬礦石
大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的。
黃鐵礦
（主要成分是FeS2 ）
孔雀石
[主要成分是Cu(OH)2CO3]
鋁土礦
（主要成分是Al2O3 ·nH2O）
赤銅礦
（主要成分是Cu2O）
3.常見的金屬礦石
大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的。
02 鋼鐵的冶煉
實驗藥品
化學原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
實驗裝置
氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳氣體
如圖所示。
實驗6-6
1.CO還原氧化鐵
1.往耐高溫的硬質玻璃管中加入少量氧化鐵粉末。
2.通入一氧化碳，等待片刻后點燃尖嘴管處酒精燈。
實驗步驟
為什么通入一氧化碳要等待片刻？
排盡裝置內的空氣，以免加熱時一氧化碳和空氣混合引起爆炸。
實驗步驟
3.用酒精噴燈對著硬質玻璃管放氧化鐵處加熱。
4.當反應結束后，停止加熱，再通一會兒一氧化碳，直至硬質玻璃管冷卻。
為什么停止加熱后要通一氧化碳至硬質玻璃管冷卻？
防止生成的鐵被空氣中的氧氣氧化。
①紅棕色的物質變為黑色；
②澄清的石灰水變渾濁；
③尾氣燃燒并產生藍色火焰。
實驗現象
說明反應的生成物有：鐵和二氧化碳生成。
一氧化碳還原氧化鐵實驗
一氧化碳還原氧化鐵實驗
2.工業煉鐵
原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
原料
鐵礦石：提供鐵元素
焦炭：提供還原劑，提供能量
空氣：提供反應所需氧氣
石灰石：將礦石中的二氧化硅轉變
為爐渣
設備
高爐
產物
生鐵（主要含鐵）
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
生鐵和鋼的區別
生鐵的用途
齒輪
炊具
農具
鋼的用途
建筑材料
廚具
刀具
我國古代煉鐵圖
寶鋼煉鐵高爐
鐵礦石與氧化鐵，鐵與生鐵之間有什么的關系？
鐵礦石
Fe2O3
Fe
混合物
化合物
（純凈物）
單 質
（純凈物）
生 鐵
（主要含鐵）
合 金
（混合物）
思考與交流
3.有關含雜質物質的計算
【例題】用2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵95%的生鐵的質量是多少？
解：2000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為：2000t×80%=1600t
設：1600t氧化鐵理論上可以煉出的鐵質量為x。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
160 2×56
1600t x
160
2×56
=
1600t
x
x=1120t
折合為含鐵95%的生鐵的質量為：1120t÷95%≈1179t
答：理論上可以煉出含鐵95%的生鐵的質量是1179t。
1.冶煉2000t含雜質3%的生鐵，需要含Fe3O490%的磁鐵礦石的質量是多少？
解：設需要含Fe3O490%的磁鐵礦石的質量為x。
Fe3O4 ~ 3Fe
232 168
x×90% 2000t×(1-3%)
232
x×90%
=
168
2000t×(1-3%)
解得：x≈2977t
答：需要含Fe3O490%的磁鐵礦石2977t。
練一練
小結
純物質的質量
不純物質的質量
×純物質的質量分數
÷純物質的質量分數
純度=
不純物質中某純凈物質量
不純物質質量
×100%
在實際生產時，所用的原料或產物一般都含有雜質，在計算用料和產量時，應注意雜質問題
知識視窗
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: 2CuO+C====2Cu+CO2↑
3.較穩定金屬(如Hg Ag) 熱分解法: 2HgO====2Hg+O2↑
4.穩定金屬(如Pt Au) : 用物理方法提取
通電
高溫
冰晶石
△
1.為什么銅、鐵、鋁大量冶煉的年代差距如此之大？
2.為什么到目前為止，鐵仍是世界上產量最大、應用最廣的金屬？
思考與交流
金屬利用的先后順序與金屬冶煉的難易程度有關，與金屬的活動性順序有關，越不活潑的金屬越早被利用。
鐵之所以成為世界上產量最大、應用最廣的金屬，是因為它在資源豐富、生產成本低、機械性能優良、應用廣泛、技術成熟、可回收性強和經濟性高等方面的綜合優勢。
課堂小結
鐵的冶煉
鐵的冶煉
金屬礦物
原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣
計算：含雜質物質的相關計算
赤鐵礦（主要成分Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、赤銅礦（主要成分Cu2O）
原理：
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
1.科技創新助力煉鐵低碳綠色發展，鋼鐵工業是我國推進綠色發展的重點。從環保角度分析，下列礦石(括號中為其主要成分的化學式)中最不宜煉鐵的是（ ）
A.赤鐵礦(Fe2O3) B.磁鐵礦(Fe3O4)
C.黃鐵礦(FeS2) D.菱鐵礦( FeCO3)
隨堂訓練
C
2.把赤鐵礦、焦炭和石灰石一起加入高爐中進行冶煉，下列說法正確的是（ ）
A.高爐煉鐵得到的產物是純鐵
B.鐵礦石和焦炭是工業煉鐵的重要原料
C.煉鐵原料中焦炭的主要作用是直接將氧化鐵還原為鐵
D.石灰石用于除去尾氣
B
3.某赤鐵礦樣品中鐵元素的質量分數為63%，則該礦石樣品中Fe2O3的質量分數為（ ）
A.95% B.90% C.85% D.80%
B

展開更多......

收起↑