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课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 铁的冶炼
铁是人类使用量最大的金属,这么多铁是如何来的?
自然界中有大量的铁单质吗?
导入新课
学习目标
知道金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。
1
理解铁的冶炼方法和原理,会计算含杂质物质的有关化学方程式的计算。
2
讲授新课
01 地球上的金属资源
元素名称 质量分数/%
铝 7.73
铁 4.75
钙 3.45
钠 2.74
钾 2.47
镁 2.00
锌 0.008
铜 0.007
银 0.000 01
金 0.000 000 5
1.金属元素在地壳中的含量
地壳中含量最高的元素是铝!
2.金属在自然界存在的形式
少数很不活泼的金属如金、银,以单质形式存在。
自然界以单质形式存在的金
自然界以单质形式存在的银
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3 )
磁铁矿
(主要成分是Fe3O4 )
大部分以化合物的形式存在。金属化合物在自然界以矿物质形式存在,称为矿石。
菱铁矿
(主要成分是FeCO3 )
铝土矿
(主要成分是Al2O3 )
大部分以化合物的形式存在。金属化合物在自然界以矿物质形式存在,称为矿石。
黄铜矿
(主要成分是CuFeS2 )
辉铜矿
(主要成分是Cu2S )
大部分以化合物的形式存在。金属化合物在自然界以矿物质形式存在,称为矿石。
02 铁的冶炼
我国古代炼铁图
宝钢炼铁高炉
1.CO还原氧化铁
实验药品
化学原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
如图所示。
①检查装置的气密性;②加热前,点燃处理尾气的酒精灯,通入CO;③点燃酒精喷灯加热;④实验结束后,先停止加热,继续通CO直至玻璃管冷却。
实验步骤
①红棕色的物质变为黑色;②澄清的石灰水变浑浊;③尾气燃烧并产生蓝色火焰。
实验现象
思考与交流
1.实验开始前,为什么要先通入CO气体再加热?
2.实验结束后前,为什么要停止加热再停止通入CO?
排尽玻璃管内的空气,以免加热时玻璃管内CO与空气混合发生爆炸。
防止新生成的铁粉被氧化;防止液体倒吸,使玻璃管炸裂。
一氧化碳早出晚归,酒精喷灯迟到早退。
2.工业炼铁
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
铁矿石:提供铁元素
焦炭:提供还原剂,提供能量
空气:提供反应所需氧气
石灰石:除去铁矿石中的杂质
设备
高炉
产物
生铁(主要含铁)
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)
合 金
(混合物)
物质的纯度 = ×100%
思考与交流
不纯物的总质量
纯净物的质量
练一练
1.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%
=
课堂小结
铁的冶炼
铁的冶炼
矿石的种类
原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气
计算:含杂质物质的相关计算
赤铁矿(主要成分Fe2O3)、磁铁矿(主要成分Fe3O4)、铝土矿(主要成分Al2O3)
原理:
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
1.工业炼铁的主要原料是( )
①铁矿石 ②石灰石 ③焦炭 ④一氧化碳
A.① ② ④ B.① ③ ④ C.② ③ ④ D.① ② ③
2.下列矿石中,主要成分属于氧化物的是( )
A.黄铁矿(FeS2) B.赤铁矿(Fe2O3)
C.菱铁矿(FeCO3) D.石灰石(CaCO3)
D
B
随堂训练
3.某钢铁厂每天需消耗5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是多少?
4.冶炼2000 t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少?