6.3 金属矿物与冶炼 课件(共25张PPT) 2023-2024学年科粤版化学九年级下册

(共25张PPT)
6.3 金属矿物与冶炼
人类生活离不开金属
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？
社会的进步与发展也需要大量的金属
学习目标
1.知道元素有两种存在形态；进而认识几种常见的金属矿物。
2.了解钢铁冶炼原理。
3.知道生铁和钢的成分区别和主要性能。
4.初步学会关于不纯物的化学方程式计算。
学习目标
重点探究
任务一：了解常见的金属矿物
阅读课本P176页及相关资料，回答问题
[活动]
1.铝元素在自然界中的分布极广，以化合物的形式存在于各种岩石和矿物中，常见的铝土矿、钾长石和明矾石等，它们的主要成分别是Al2O3、KAlSi3O8和KAl3(SO4)2(OH)6。
铝土矿Al2O3
钾长石KAlSi3O8
明矾石KAl3(SO4)2(OH)6
重点探究
2.铁元素在自然界中的分布很广，多以化合物的形式存在于各种铁矿石中。常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等。
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
菱铁矿FeCO3
黄铁矿FeS2
黄铜矿 CuFeS2
辉铜矿 Cu2S
赤铜矿（Cu2O）
孔雀石Cu(OH)2CO3
3.铜元素在地壳中主要以化合物形态存在，常见的铜矿物有硫化矿、氧化矿。
重点探究
[问题]
1.地球上的金属资源除了 等以单质形式存在，其他都以 的形式存在。
金、银、铂
化合物
矿石 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 铝土矿 钾长石 明矾石
主要成分 FeCO3 FeS2 KAl3(SO4)2(OH)6
Al2O3
Fe2O3
Fe3O4
KAlSi3O8
2.常见的矿石及其成分
重点探究
任务二：知道炼铁的原理
炼铁原料的选择
[活动1]
赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿
主要成分
铁含量
70%
48%
47%
72%
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
FeS2
思考：以上四种铁矿石中哪些矿石最适宜炼铁？
最适宜炼铁的两种矿石是磁铁矿和赤铁矿，因为这两种矿石含铁量高（质量分数大），且含硫等“有害元素”少，冶炼时产生的污染小。
重点探究
如图所示进行实验，记录实验现象，回答问题
[活动2]
重点探究
①检查装置气密性； ②装入样品并固定；
③点燃尾气后的酒精灯 ④向玻璃管内通入CO气体；
⑤给氧化铁加热； ⑥停止加热；
⑦停止通入CO； ⑧熄灭尾气后的酒精灯。
实验步骤：
实验现象：
红棕色粉末逐渐变黑，试管中的澄清石灰水变浑浊。
实验原理：
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高温
重点探究
1.书写实验中发生的反应
[问题]
CO2 +Ca(OH)2 === CaCO3↓+ H2O
3CO+Fe2O3 ==== 2Fe+3CO2
高温
2CO+O2 ==== 2CO2
点燃
重点探究
2.实验中，对实验操作顺序有哪些具体要求？试说明理由。
停止通入CO
通入CO
停止加热玻璃管
加热玻璃管
先通入CO，是为了排尽装置内的空气，防止加热不纯净的CO发生爆炸现象。
最后停止通入CO，是为了防止空气进入装置内，使热的铁与氧气反应。
重点探究
3.如何验证反应中生成了什么物质？
将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；
红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。
4.装置中右边的酒精灯起什么作用？
处理尾气，防止污染空气
重点探究
含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。物质与氧发生的反应属于氧化反应。归纳：得氧是氧化反应，失氧是还原反应。
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
知识视窗
还原反应
重点探究
任务三：铁的冶炼
阅读课本P178页及相关资料，回答问题
[活动]
视频
重点探究
1.炼铁时各原料的作用是？
C+CO2===2CO
高温
C+O2===CO2
点燃
[问题]
空气：
提供氧气，除去杂质。
石灰石：
提供炉温，提供CO。
焦炭：
把矿石中的SiO2转化为炉渣。
铁矿石：
提供铁元素。
高温
CaO＋SiO2 === CaSiO3
高温
CaCO3 === CaO＋CO2 ↑
重点探究
把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气冶炼，并除去磷、硫等杂质，所得产品称为钢。
2.生铁是如何转化为钢，它们的区别是？
类别 含碳量/% 含杂质（硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁
钢
2—4.3
多
硬而脆
可铸不可锻
0.03—2
少
硬而韧
可铸可锻
重点探究
知识视窗
冶炼金属的常用方法
1.热还原法
2.电解法
3.热分解法
4.稳定金属(如Pt Au) 直接以单质形式存在
较稳定金属(如Hg、Ag)　　　　　　 　如：2HgO === 2Hg+O2
△
活泼金属(如K、Ca 、Na、Mg、Al)　　 如：2Al2O3 === 4Al+3O2
通电
一般金属(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)　　如：Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
△
重点探究
任务四：含杂质物质的化学方程式的计算
例：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁多少吨？
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高温
解：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×96%
160
800t
=
112
x×96%
x＝583.3t
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583.3t。
重点探究
带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量，即必须把含杂质的物质换算成纯净物。
（1）纯物质的质量 = 不纯物质的质量×物质的质量分数
（2）不纯物质的质量 = 纯物质的质量÷物质的质量分数
注意
１.下列说法不符合事实的是 (　　)
A.Al、Fe、Ca在地壳中含量占金属元素的前三位
B.金属元素在自然界中都以化合物形态存在
C.金属矿物是冶炼金属的基本原料
D.从课本介绍的矿物主要成分分析金属元素在化合物中都显正价态
当堂检测
B
2.如图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（　　）
A．充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡
B．在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色
C．该实验的反应原理为FeO+CO = Fe+CO2
D．在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中
当堂检测
A
3.某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，设计了如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铁的实验，请根据下列要求回答有关问题：
（1）实验过程中，先通入CO的目的是：
。
（2）硬质玻璃管处现象是 ，反应
的化学方程式是 。澄清
石灰水中反应的化学方程式是 。
（3）图中，设计第②个酒精灯的目的是 。实验时，应先点燃第
（填①或②）个酒精灯。
当堂检测
排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸
红色固体逐渐变成黑色
3CO+Fe2O3 === 2Fe+3CO2
高温
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
点燃一氧化碳，防止污染空气
②
当堂检测
解：设至少需要含80%的赤铁矿石的质量为x。
Fe2O3+3CO ===2Fe+3CO
160 112
x×80% 23072t×97%
高温
4.某炼铁厂月产含铁97%的生铁23072ｔ，该厂需储备含氧化铁80%的赤铁矿原料至少不低于多少吨
160∶112=（x×80%）∶（23072t×97%）
解得： x = 39964t
答：需这种赤铁矿石39964t.
课堂小结
金属矿物与冶炼
几种金属矿物
含杂质物质的化学方程式的计算
铁的冶炼
一氧化碳还原氧化铁
高炉炼铁
单质
化合物
金、银、铂
铝矿物、铁矿物、铜矿物