第八单元课题3金属资源的冶炼和保护课时1铁的冶炼【2023秋人教九下化学课件】(共46张PPT内嵌视频)

(共46张PPT)
人教九下化学同步精品课件
人教版九年级下册
第八单元 金属与金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
课时1 铁的冶炼
学习目标
新课引入
新知学习
课堂小结
1
2
3
4
1.知道一些常见的金属如铁、铝、铜等的矿石
2.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法
3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算
学习目标
难点
重点
新课引入
人类生活离不开金属
社会的进步与发展也需要大量的金属
金属有广泛的用途，我们可以从自然界中直接获取金属单质吗？
新知学习
Ⅰ 金属资源的存在形式
除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余大多数都以化合物形式存在(如各种铁矿石) 。
自然界以单质形式存在的金
自然界以单质形式存在的银
常见的金属矿石
磁铁矿
主要成分（Fe3O4）
赤铁矿
主要成分（Fe2O3）
菱铁矿
主要成分（FeCO3）
矿石：能用来提炼金属的矿物。
黄铜矿
主要成分（CuFeS2）
辉铜矿
主要成分（Cu2S）
铝土矿
主要成分（Al2O3）
常见的金属矿石
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
金属元素在地壳中的含量
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨计的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，目前提取量最大的金属是铁。
1. 写出下列矿石的主要成分的化学式：
①赤铁矿__________，②磁铁矿__________，
③菱铁矿__________，④铝土矿__________。
其中主要成分是氧化物的是___________（填序号）。
针对训练
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
①②④
Ⅱ 铁的冶炼
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，铁便成了一种最主要的金属材料。
为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票
宝钢炼铁高炉
铁矿石
矿石如何变成金属？
铁
？
一氧化碳还原氧化铁实验
实验药品
实验仪器
实验装置
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
铁架台（2套）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精喷灯、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管若干
实验步骤：
检查装置气密性
装药品，固定仪器
通入CO气体
验纯后点燃酒精灯
熄灭酒精灯
冷却后停止通CO
反应结束后熄灭酒精喷灯
点燃酒精喷灯
一氧化碳还原氧化铁实验
实验现象
1.红棕色粉末逐渐变为黑色；
2.试管中的澄清石灰水变浑浊；
3.尾气燃烧并产生蓝色火焰。
2CO + O2 2CO2
点燃
高温
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3↓ + H2O
氧化铁在高温下被CO还原成单质铁，同时产生CO2。
实验结论
想一想
1.先通CO的目的：
排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合发生爆炸；
2.实验完毕后继续通入CO直到硬质玻璃管冷却的目的：
防止还原生成的铁粉在较高温度下被重新氧化，防止石灰水倒流使硬质玻璃管炸裂。
CO为什么要“早出晚归”呢？
CO有毒，会污染空气，因此实验尾气中的CO要经过点燃处理或收集起来再利用。
小 组 讨 论
检验一氧化碳还原氧化铁固体生成物的方法
2.取适量反应后的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，若黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色，则黑色粉末为铁。
1.取适量反应后的黑色粉末，看是否能被磁铁完全吸引；
工业炼铁
观看工业炼铁的视频，思考以下问题：
工业炼铁的原料、设备和产品分别是什么？
2. 各原料分别起什么作用？
3. 主要反应有哪些？
产物：
生铁（是混合物，主要含铁）
原理：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
原料：
铁矿石（磁铁矿或赤铁矿）：提供铁元素
焦炭：提供还原剂(CO)，提供能量(高温)
空气：提供反应所需氧气
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
设备：
高炉
炼铁高炉及炉内化学
反应过程示意图
高炉内发生的有关化学反应：
1.以赤铁矿为原料，主要反应为：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
2.焦炭的作用：
高温
①提供热量： C + O2 CO2
高温
②提供还原剂：C + CO2 2CO
3.石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去：
高温
CaCO3 CaO + CO2↑
高温
CaO + SiO2 CaSiO3（炉渣）
1. 电解法：如2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2↑。
其他常见金属的冶炼方法
高温
冰晶石
2. 热还原法（氧化还原法）：很多金属（如铜、锌、锡、铅等）的冶炼跟铁类似，在加热（或高温）条件下，将金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应，还原得到金属单质。
如CuO + CO Cu + CO2
3.热分解法：如2HgO 2Hg + O2↑。
1. 下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是(　　)
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳和供热；
②高炉炼铁原料只有铁矿石、焦炭和石灰石；
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2。
A. ①② B. ②③ C. ①②③ D. ①③
D
针对训练
还有空气
Ⅲ 有关化学反应中杂质问题的计算
例题：用1 000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨？
分析：代入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量：
赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁
方法1：根据化学式：
1 000t × 80% × 70% ÷ 96% = 583 t （铁元素质量守恒）
方法2：根据化学方程式计算：
解法1：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。
设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
160 112
800t x
160
800t
=
112
x
x＝560t
折合含铁96%的生铁的质量为 560t ÷ 96%＝583t（纯化杂 ）
答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
解法2：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。
或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁的质量为x。
160 112
800t x×96%
160
800t
=
112
x×96%
x＝583t
答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
总结
不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系
1.纯度 = = 1 - 杂质的质量分数
2.纯物质的质量 = 含杂质的物质的质量 × 纯度（纯物质的质量分数）
4.杂质的质量 = 含杂质的物质的质量 ×（1 - 纯度）
3.含杂质的物质的质量 =
总结
含杂质物质的化学反应计算的一般步骤
1.将含有杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
2.将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
3.将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。
计算时一般假定杂质不发生反应，因此只能将纯净物的质量代入化学方程式进行计算
针对训练
（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）
某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：
解：（1）生铁中含纯铁的质量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。
解得 x ≈ 4790t
解：（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
160 112
x×85% 2850t
160
x×85%
=
112
2850t
答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850t。
（2）该炼钢厂每天需含 Fe2O3 质量分数为 85% 的赤铁矿石4790 t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
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.下列有关金属的说法，正确的是(　　)
A．多数金属以单质的形式存在
B．在地壳中含量最高的金属元素是铁
C．常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿
D．人类每年从自然界提取量最大的金属是铝
C
随堂检测
化合物
铝
铁
2.下列铁矿石中不宜用来炼铁的是(　　)
A. 赤铁矿 B. 黄铁矿
C. 菱铁矿 D. 磁铁矿
B
赤铁矿的主要成分是 Fe2O3，黄铁矿的主要成分是 FeS2，菱铁矿的主要成分是 FeCO3，磁铁矿的主要成分是 Fe3O4。黄铁矿中含有硫元素，炼铁时会产生二氧化硫，形成酸雨，且其中铁元素的含量较低，因此不宜用来炼铁。
3. (2022福建改编)我国古代常用灰吹法炼银，其过程为：将矿物银熔于铅形成银铅块，通过焙烧使铅氧化成 PbO进入炉灰，灰吹得银。下列说法错误的是(　　)
A. 银是活泼金属 B. 银铅块属于混合物
C. PbO中 Pb的化合价为 ＋2 D. 灰吹法炼银过程含有化学变化
A
中华优秀传统文化
4.(2022玉林)如图是模拟工业炼铁的实
验，下列叙述正确的是(　　)
A. 甲中的反应是置换反应
B. 甲中硬质玻璃管内红色固体变为银白色
C. 用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气
D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
D
5. (2022湘潭)金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。
Ⅰ.战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以_____(填“单质”或“化合物”)形式存在。
Ⅱ.北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是_____________________________，该反应属于_____反应(填基本反应类型)。
单质
中华优秀传统文化
Fe + CuSO4 ===== FeSO4 + Cu
置换
Ⅲ. 明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐如下图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。
(1)炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的
目的是___________________________________。
(2)反应区中，炉甘石(ZnCO3)在高温下分解生成
氧化锌和另一种氧化物，该氧化物的化学式是
_____。
增大反应物间接触面积，使反应更充分
CO2
炼锌罐示意图
(3)反应区中，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应的化学方程式是__________________________，该
反应中体现了碳的________(填“还原性”或“氧
化性”)。
(4)必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请从化学变
化的角度解释其原因________________________________。
还原性
炼锌罐示意图
2ZnO＋C 2Zn＋CO2↑
防止较高温度下还原出的锌被氧化
6. 我国高铁建设走在世界前列，修建高铁
需要大量铁矿石来炼铁，进而炼钢。
（1）下列三种铁矿石的主要成分Fe2O3、
Fe3O4、FeCO3中，含铁量最高的是______。
高炉炼铁需要的原料有铁矿石、焦炭、______和石灰石。
（2）要炼出含铁96%的生铁1000t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？若高炉气体不加处理，理论上会向大气中排放CO2多少吨（计算结果保留整数）？
Fe3O4
空气
x ≈1714t
解：设需要赤铁矿石的质量为x，产生CO2的质量为y。
160 112 132
x×80% 1000t×96% y
答：至少需要含氧化铁80%的赤铁矿1714t，理论上会向大气中排放CO2的质量为1131t。
y ≈1131t
160
112
x×80%
1000t×96%
=
112
132
1000t×96%
y
=
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
谢谢
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