(共49张PPT)
课题1 物质的变化和性质
沪教版 化学（初中）
同步课堂
第2节 金属矿物 铁的冶炼
(共2课时）
学习目标
重点难点
1.了解常见的金属矿物及其主要成分，从铁矿石中将铁还
原出来的方法。
2. 知道工业炼铁的原理、设备及原料。
3. 掌握一氧化碳还原氧化铁实验的装置及注意事项。
1.工业炼铁的原理。
2.有关杂质问题的计算。
无处不在的金属材料（附高清视频）
1
2
一氧化碳还原三氧化二铁（附高清视频）
3
目 录 Contents
常见的金属矿物
4
5
6
工业炼铁（附高清视频）
一氧化碳还原三氧化二铁知识归纳总结
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较
7
含杂质物质的化学方程式计算
无处不在的金属材料
新课引入
各种各样的金属大多数是通过冶炼金属矿物得到的。合理开发利用金属矿物资源，需要了解各类金属矿物和常见的冶炼方法。
新课引入
金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。
铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等。铜的矿物主要有黄铜矿，孔雀石，斑铜矿和赤铜矿等。铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。
用金属矿石可以冶炼金属。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
新课引入
一、常见的金属矿物
金属化合物在自然界中以矿物的形式存在，含有矿物的岩石称为矿石。
矿物：
使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
金属的冶炼：
新课讲解
自然界中极少数金属以单质形式存在
自然界中以单质存在的金和银
常见的一些金属矿物
新课讲解
赤铁矿
Fe2O3
褐铁矿
Fe2O3·XH2O
磁铁矿
Fe3O4
FeS2
黄铁矿
菱铁矿
Fe2CO3
新课讲解
铝土矿:
主要成分 Al2O3
明矾石: 主要成分KAl(SO4)2 12H2O
赤铜矿:
Cu2O
新课讲解
黄铜矿：CuFeS2
辉铜矿：Cu2S
孔雀石：Cu2(OH)2CO3
新课讲解
如何转化呢？
新课讲解
二、 铁 的 冶 炼
二、铁的冶炼
进行课本124页的实验，实验过程中注意安全（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。
铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。
新课讲解
Fe2O3 + CO Fe+ CO2
高温
原理
3
2
3
Fe3O4 + CO Fe+ CO2
高温
4
3
4
实验装置
硬质玻璃管
酒精喷灯
新课讲解
新课讲解
现象
红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰
方程式
新课讲解
【一氧化碳还原氧化铁】
实验步骤：
（1）连接仪器；
（2）检查装置的气密性；
（3）装入药品并固定装置；
（4）向硬质玻璃管内通入CO气体；
（5）给氧化铁加热；
（6）停止加热；
（7）等玻璃管冷却至室温后停止通入CO气体，熄灭右端酒精灯。
新课讲解
记忆：
一氧化碳早出晚归
酒精灯迟到早退
观察实验并思考下列问题:
1、为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？
5、澄清石灰水的作用是什么？
3、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？
2、实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？
4、你如何验证得到的是铁粉？
新课讲解
观察实验并思考下列问题:
1、为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？
3、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？
2、实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？
目的是排尽试管内的空气，防止CO与空气混合气体加热
时发生爆炸
目的是将尾气中有毒气体CO点燃，转化为CO2。
目的是防止水倒吸；防止炽热的铁被空气中的氧气氧化。
【交流与讨论】
观察实验并思考下列问题:
5、澄清石灰水的作用是什么？
4、你如何验证得到的是铁粉？
检验产生的气体是CO2。
（1）用磁铁吸。若黑色粉末能被吸引，则证明是铁。
（2）取少量黑色粉末加入稀盐酸。
若有气泡产生，溶液变成浅绿色，则证明是铁。
（3）取少量黑色粉末加入硫酸铜溶液。若有红色物质 析出，则证明是铁。
【观察与思考】
拓展延伸
方法一： ；
方法二： ；
方法三： ，
点燃
用气球收集
防止污染空气
再利用
尾气的处理：
目的： 。
新课讲解
工业炼铁
新课讲解
1. 原理：
利用焦炭产生的CO还原铁矿石里的铁。
2. 原料：
（1）铁矿石：
（2）焦炭：
①提供热量
②产生CO
CO2 +C 2CO
高温
C+O2 CO2
高温
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
工业炼铁
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
提供铁元素
新课讲解
（3）石灰石：
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
（4）空气：
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
提供氧气
新课讲解
3. 产品：
生铁
（1）含有2%~4.3%的碳铁合金
（2）特点：硬而脆，不利于加工
（混合物）
生铁出口低于炉渣出口：生铁密度>炉渣密度
新课讲解
工业炼铁原料从上面进入，气体从下面进入，
利于原料充分接触，充分反应
实验室模拟炼铁装置是横向，工业炼铁的高炉是竖向的，这样的好处是什么？
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较
新课讲解
1. 原料、产物不同。
工业炼铁原料和产物都是混合物，
实验室炼铁原料和产物都是纯净物。
2. 设备不同。
工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较
新课讲解
铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
铁矿石
Fe2O3
Fe
混合物
化合物
（纯净物）
单 质
（纯净物）
生 铁
（主要含铁）
混合物
思考交流：
新课讲解
有关杂质问题的计算的故事
新课讲解
有关杂质问题的计算
例1.1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？
氧化铁的质量： 1000t× （ 1- 20% ）=800t
纯物质的质量=不纯物质的质量×物质的质量分数
新课讲解
例2.计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%， 含铁560t？
生铁的质量： 560t÷96%=583.3t
不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数
新课讲解
例3.用1000 t 含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
160 2×56
1000t×80％ x·96%
x =
2×56× 1000t×80％
160×96%
=583 t
答：理论上可以炼出含铁96％的生铁583吨。
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
160 2×56
1000t×80％ x·96%
=
新课讲解
例4.某炼铁厂每天生产含铁96%的生铁700 t，若用含Fe3O4 75%的磁铁矿为原料，理论上每天需要磁铁矿的质量为多少？
4CO + Fe3O4 ═══ 3Fe +4CO2
高温
232 168
x·75% 700t ×96%
x = 1237.3t
解：设理论上每天需要磁铁矿的的质量为x
232 168
x·75% 700t×96％
=
答：理论上每天需要磁铁矿的的质量为1237.3吨。
新课讲解
例5.用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理 论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量
1000t×80% ×70%÷96%=583.3t
生铁的质量：
新课讲解
金属矿物
铁的冶炼
常见的金属矿物
铁的冶炼
铁矿物
铝矿物
铜矿物
归纳小结
在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
基本反应原理：
＿Fe2O3 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
Fe2O3→Fe
3
2
3
1
现象：
硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；
试管中澄清石灰水变浑浊；
尾气可燃，火焰呈蓝色。
归纳小结
铁冶炼的化学原理
上述反应原理也用于工业炼铁:
原料：
主要反应:
高炉
铁矿石、焦炭、热空气、石灰石
工业炼铁的主要设备：
①提供热源、维持炉温；
②生成还原气CO。
造渣除杂
Fe2O3+3CO ＝ 2Fe+3CO2
高温
＿Fe3O4 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
高温
4
3
4
1
C+O2
CO2
点燃
CO2＋C
2CO
高温
归纳小结
工业炼铁
例1.（2022·山西晋中）大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是（ ）
A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3）
B．炉甘石（主要成分是ZnCO3）
C．铝土矿（主要成分是A12O3）
D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
A
典例讲解
例2.（2022·山东滨州）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（ ）
A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸
B．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应
C．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色
D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境
C
典例讲解
例3.（2022·辽宁丹东）在实验室里可以利用如图所示的装置进行还原氧化铁的实验。
(1) 在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是 。
(2) 玻璃管中反应的化学方程式为 。
(3) 装置B的作用是 。
(4) 实验中还需补充的一个装置C是 。
排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
检验有无二氧化碳生成
在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集
典例讲解
1.右图是用CO还原CuO的
实验装置，回答下列问题：
（1）有下列实验步骤：
①加热；②通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先_____，然后______。
（2）实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ，说明有 生成，B装置中出现的现象为______________，说明有_________生成。
①
②
粉末由黑变红
Cu
石灰水变浑
CO2
达标检测
2.（2022·湖南娄底）娄底市是湖南省最大的钢铁生产基地，某钢铁厂采用赤铁矿冶炼钢铁，其主要工艺流程如下，请完成下列问题。
【查阅资料】
Ⅰ. 赤铁矿的主要成分是Fe2O3和SiO2； Ⅱ. 石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物。
达标检测
(1)在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是 。
(2)高炉气体中除SO2、CO外，主要成分有 。
(3)在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，请写出生成炉渣的化学反应方程式 。
(4)在步骤④中吹入氩气，使钢水循环流动，使各部分均匀混合，相当于化学实验中 的作用（填一种仪器名称）。
增大反应物之间的接触面积，使反应更充分
二氧化碳、氮气等
玻璃棒
CaCO3 + SiO2 ═══ CaSiO3+CO2↑
高温
达标检测
3.（2022·青海西宁）现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请完成下列问题，写出必要的计算过程。
(1) 该铁矿石中含四氧化三铁质量是多少？
(2) 理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
46.4t
35t
达标检测
4.（2021·湖南益阳·中考真题）我国古代冶炼锌和铜的合金（外观
似黄金，又称黄铜）的工艺流程如图：
达标检测
5.己知：ZnCO3加热分解可得到ZnO。
（1）气体A中，除CO2外还含有的另一种气体为_____（填化学式）；
（2）下列方法可鉴别黄铜和黄金的是_____（填数字序号）；
①对比两者颜色的不同
②取样品分别灼烧
（3）写出流程中生成锌的一个置换反应的方程式____ _。
②
CO
达标检测
1.完成配套练习册；
2.预习第3节内容。
达标检测
