人教版九年级化学下册 8.3.1 金属的冶炼(共19页)

(共19张PPT)
人教版九年级下册
第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
第一课时 金属的冶炼
新课导入
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。
自然界中以单质形式存在的金
自然界中以单质形式存在的银
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从1世纪起，铁便成为一种最主要的金属材料。
那么，铁是如何冶炼得到的呢？
新课讲授
一、铁在自然界中的存在
铁的化学性质比较活泼，在自然界中以化合物的形式存在于铁矿石中。
铁矿石的种类有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）等。
赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿
二、炼铁的模拟实验
3、实验现象：
玻璃管内红色粉末变黑色，
试管内澄清的石灰水变浑浊，
点燃尾气产生蓝色火焰。
1、实验原理：
2、实验装置：
2Fe＋3CO2
3CO＋Fe2O3
高温
4、注意事项：
（1）实验开始先通纯净的CO排净玻璃管内的空气，再点燃酒精灯加热。防止CO与空气混合加热发生爆炸。
（2）实验结束时要先停止加热，继续通CO直到玻璃管冷却。其目的是防止高温下的铁与氧气接触重新被氧化；同时，还可以防止石灰水倒吸入灼热的试管中，使玻璃管炸裂。
（3）尾气中含有未完全反应的CO，因为CO有剧毒，为了防止CO污染大气，尾气要经过点燃处理或收集起来。
三、工业炼铁
主要原料
原理：在高温条件下，用焦炭与O2反应生成的一氧化碳，把铁从铁矿石中还原出来。
（1）主要反应：
（2）冶炼中还涉及的反应：
CO2
C＋O2
点燃
CO2＋C
2CO
高温
CaO＋SiO2
CaSiO3
高温
CaCO3
CaO＋CO2↑
高温
2Fe＋3CO2
3CO＋Fe2O3
高温
四、炼铁过程中的含杂质计算
原料：铁矿石
2Fe＋3CO2
3CO＋Fe2O3
高温
产品：生铁
在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。
应怎样计算混合物中纯净物的质量呢？
纯净物的质量 ＝ 混合物的质量 × 纯净物的质量分数
纯净物的质量分数 = —————— ×100%
纯净物的质量
混合物的质量
在冶铁的计算中，一般涉及到四个量：铁、生铁、氧化铁（或四氧化三铁）、铁矿石。
铁与氧化铁（或四氧化三铁）是纯净物，能直接代入化学方程式计算，而生铁、铁矿石属于混合物。生铁中主要含铁，铁矿石是冶铁的原料，含铁的氧化物（氧化铁或四氧化三铁）。
计算中一条主线是：
生铁 —— 铁 —— 氧化铁（或四氧化三铁）—— 铁矿石。
【例题】某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少？
明确已知量和要求量，以及这两个量与相关量的关系。
已知赤铁矿石的质量，要求生铁的质量；
赤铁矿石与Fe2O3的关系是：含Fe2O376%；
生铁与铁的关系是：含铁98%。
解题需要三步：
第一步由赤铁矿石求Fe2O3的质量；
第二步利用冶铁原理的化学方程式计算生成铁的质量；
第三步计算生铁质量。
【例题】某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少？
解：5000t含Fe2O376%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000t×76%=3800t
设3800t Fe2O3理论上可炼成铁的质量为x。
160 112
3800t x
2Fe＋3CO2
3CO＋Fe2O3
高温
160﹕112＝3800t﹕x 解得x＝2660t
折合为含铁98%的生铁的质量＝2660t÷98%≈2714t
答：理论上可日产含Fe98%的生铁的质量约是2714t。
归纳小结
1、炼铁的原理是在高温条件下，用焦炭与O2反应生成的一氧化碳，把铁从铁矿石中还原出来；
2、高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石；在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，因此利用化学方程式计算时，应扣除掉不反应的杂质，代入纯物质进行计算。
强化训练
1、用“W”形玻璃管进行微型实验，如图所示。下列说法不正确的是 （　　）
A．a处红棕色粉末变为黑色
B．a处的反应为CO+Fe2O3=2Fe+CO2
C．b处澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成
D．可利用点燃的方法进行尾气处理
B
【解析】A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，a处红棕色粉末变为黑色，故选项说法正确；
B、该化学方程式没有注明反应条件，且配平错误，故选项说法错误；
C、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，b处澄清石灰水变浑浊，证明有CO2生成，故选项说法正确；
D、根据一氧化碳具有可燃性，为防止污染空气，可利用点燃的方法进行尾气处理，故选项说法正确。
强化训练
2、炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为原料炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据题图和所学知识判断，下列说法错误的是（　　）
A．生铁属于混合物
B．炼铁过程中所有元素的化合价均发生了改变
C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
D．工业炼铁的设备是高炉
B
【解析】 A、生铁是铁和碳的合金，属于混合物，故正确；
B、炼铁的原理为3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2，此过程中，氧元素的化合价没有发生改变，故错误；
C、原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，故正确；
D、工业炼铁的设备是高炉，故正确。
高温
3、某炼钢厂日产含杂质4%的生铁700吨，试计算该炼钢厂每天需含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石的质量是（　　）
A．1200 t B．2400 t C．50 t D．1160 t
强化训练
A
【解析】
解：设需含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石的质量为x。
2Fe＋3CO2
3CO＋Fe2O3
高温
160 112
80%x 700t×（1-4%）
160﹕112＝80%x :700t×（1-4%）
解得x＝1200t
布置作业
我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式（提示：ZnCO3加热可分解为ZnO）。
谢谢
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