第七章第3节第1课时《金属的冶炼与防护》课件-北京版化学九下

(共34张PPT)
第七章 金属
第三节 金属的冶炼与防护
第1课时
01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
04
典例分析
05
课堂练习
06
课堂小结
01
学习目标
1.了解中国古代冶炼金属的历程，了解一些常见的金属矿物。
2.知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作，了解工业上冶炼铜铁。
3.通过对我国古代炼铁史的介绍，了解我国的悠久历史，激发爱国热情，增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。
02
新知导入
思考：
金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在呢？
为什么？
沙里淘金
03
新知讲解
一、金属矿物
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。
银 Ag
铂 Pt
金 Au
03
新知讲解
定义：
将自然界存在的金属矿物（主要成分是含金属元素的化合物）转化成金属单质的过程，称为金属的冶炼。
一、金属矿物
03
新知讲解
实地参观或在网上查阅位于北京市的中国地质博物馆，完成以下任务：
1. 了解几种重要的金属矿物（主要成分名称及化学式，并分析金属元素的化合价）。
赤铁矿：氧化铁，化学式(Fe2O3)；铁元素化合价为(+3)。
黑钨矿：铁锰钨酸盐，化学式((Fe,Mn)WO4)；铁（(+2)）、锰(+2)、钨(+6)。
黄铜矿：铜铁硫化物，化学式(CuFeS2)；铜(+2）、铁（+2）。
铝土矿：氧化铝，化学式(Al2O3)；铝元素化合价为(+3)。
辰砂： 硫化汞，化学式HgS；汞元素化合价为(+2)。
03
新知讲解
实地参观或在网上查阅位于北京市的中国地质博物馆，完成以下任务：
2. 了解我国金属矿物分布的基本情况，哪种金属储量最丰富。
分布基本情况：
铁矿：东北、华北资源最丰富，辽宁储量居全国榜首。
钛矿：四川攀枝花（钒钛磁铁矿）、海南（钛铁矿砂矿）为主要产区。
钨矿：集中分布于华南地区，是我国优势矿产之一。
稀土矿：以内蒙古白云鄂博最为集中，是世界最大的稀土矿产地之一。
储量最丰富的金属：
我国钛的储量（以TiO2计）居世界首位；
钨、稀土等金属的储量也位列全球前列。
03
新知讲解
实地参观或在网上查阅位于北京市的中国地质博物馆，完成以下任务：
3. 了解李四光的生平及在地质学方面的贡献。
生平：
李四光（1889-1971），湖北黄冈人，蒙古族地质学家。1904年赴日留学，1913年赴英国伯明翰大学学习地质，1920年回国任北京大学地质系教授；1950年冲破阻挠回国，历任地质部部长、中国科学院副院长等职，1971年在北京逝世。
地质学贡献：
创立地质力学，开辟了地壳运动研究的新途径；
运用地质力学理论指导油气勘探，改变了中国 “贫油”的局面；
推动地质教育事业，培养了大批优秀地质人才，是中国现代地质事业的奠基人之一。
03
新知讲解
我国金属资源的储量
一、金属矿物
03
新知讲解
二、金属的冶炼
1.我国古代金属的冶炼
①火法炼铁：
请写出火法炼铜的化学方程式：
CuO +CO===Cu+CO2
高温
03
新知讲解
②湿法炼铜：
请写出湿法炼铜的化学方程式：
CuSO4 +Fe=Cu+FeSO4
1.我国古代金属的冶炼
二、金属的冶炼
03
新知讲解
③ 炼铁：
请写出炼铁的化学方程式：
1.我国古代金属的冶炼
3C+2Fe2O3 = 4Fe+3CO2
高温
二、金属的冶炼
03
新知讲解
④ 炼银：
请写出炼银的化学方程式：
Pb+Ag2S=2Ag+PbS
1.我国古代金属的冶炼
二、金属的冶炼
对比维度 块炼铁（块炼渗碳钢） 生铁（铸铁）
原料 铁矿石（赤铁矿 / 磁铁矿）、木炭（还原剂）、石灰石（熔剂） 铁矿石、焦炭（还原剂 + 燃料）、石灰石（熔剂）
温度 800-1000℃（低温固态还原） 1150-1300℃（高温液态还原）
核心反应 固态还原： Fe O + 3C → 2Fe + 3CO↑ （CO 为中间还原剂，Fe 呈固态） 液态还原：Fe O + 3CO → 2Fe + 3CO ↑（焦炭先生成 CO，Fe 呈液态）
产物状态 多孔固态铁（含碳 0.05%-0.2%），需锻打去除杂质 液态铁水（含碳 2%-4.3%），可直接浇铸成型
关键差异 无熔融过程，杂质（SiO 等）与石灰石生成炉渣浮于表面 铁水与炉渣分层，碳、硅等元素大量溶解于铁中
03
新知讲解
二、金属的冶炼
分析“块炼铁”与“生铁”的生产原理，谈谈对调控化学反应有什么新认识。
03
新知讲解
整理、归纳以上铜、铁、银冶炼的过程和原理，分别从物质类别、化学反应类型、反应条件、金属元素化合价等角度分析，谈谈化学变化在金属冶炼中的重要作用。
通过化学变化，金属从其化合物或矿石中转变为单质状态;
冶炼过程中涉及分解、还原、置换等多种化学反应类型，这些反应是实现金属提取的关键步骤;
不同的金属冶炼需要不同的反应条件（如温度、压力等），这些条件直接影响反应的效率和产物的纯度;
冶炼过程中，金属元素的化合价发生变化，通常是从正价态还原为零价态，这是金属从化合物中释放出来的关键。
二、金属的冶炼
03
新知讲解
1.氧化汞分解（拉瓦锡实验）：
2.电解氧化铝制铝：
3.氢气还原氧化铜：
4.一氧化碳还原氧化铁：
生产金属单质的化学反应：
△
2HgO = 2Hg+O2↑ 反应类型：分解反应
通电
2Al2O3(熔融、冰晶石) = 4Al+3O2 ↑ 反应类型：分解反应
H2 +CuO = Cu+H2O 反应类型：置换反应
△
高温
3CO+Fe2O3 = 2Fe+3CO2
二、金属的冶炼
03
新知讲解
2.实验室炼铁
玻璃管内的粉末由红色逐渐变黑
澄清石灰水变浑浊
气体燃烧，有淡蓝色火焰
二、金属的冶炼
03
新知讲解
二、金属的冶炼
实验步骤：
检查装置气密性
装药品，固定仪器
通入CO气体
点燃酒精灯
点燃酒精喷灯
反应结束，熄灭酒精喷灯
冷却后停止通CO
熄灭酒精灯
实验原理：
CO先来后走
03
新知讲解
思考讨论：
1. 为什么开始实验时要先通入一氧化碳
2. 反应前后玻璃管中的固体物质颜色有什么变化 怎样检验有铁生成
3. 为什么要对尾气进行点燃处理
先通入CO，排尽玻璃管内的空气，防止爆炸。
CO有毒，防止污染空气。
固体由红色变为黑色；用磁铁吸引检验有铁生成。
二、金属的冶炼
03
新知讲解
思考讨论：
4. 实验结束时，装置冷却后再停止通入一氧化碳
5. 除了点燃，还可以如何处理尾气CO ？
防止被还原的铁重新被氧化。
燃烧法： 在导管的末端放一个燃着的酒精灯，将CO燃烧掉。
气球收集法：在导管的末端系一个小气球收集CO。
排水收集法：用排水法收集尾气。
二、金属的冶炼
03
新知讲解
3.工业炼铁
反应原理：
原料：
铁矿石：提供铁元素。
焦炭： 提供还原剂CO，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（SiO2)
二、金属的冶炼
03
新知讲解
3.工业炼铁
二、金属的冶炼
高炉
反应设备：
反应产品：
生铁
其主要成分是铁的混合物。
钢
将生铁炼成钢主要是将过量的碳转化为气体除去，“百炼成钢”的主要反应是C+O2 CO2。
03
新知讲解
二、金属的冶炼
03
新知讲解
改革开放以来，我国钢铁工业发展迅速，成为全球最大的钢铁生产国和消费国
二、金属的冶炼
03
新知讲解
项目 实验室 工业生产
生产原理 （化学方程式）
原料
装置或装备
产品及处理
氧化铁粉末、一氧化碳（CO）
硬质玻璃管、酒精喷灯、橡胶塞、导管（配套尾气处理装置：酒精灯 / 气球）
较纯净的铁粉；需处理尾气（点燃CO防中毒，或气球收集）
铁矿石（如赤铁矿）、焦炭、石灰石、空气
含碳（2%-4.3%）及硅、锰等杂质的生铁；通过石灰石造渣除去脉石（SiO2），后续可精炼
高炉（含炉喉、炉身、炉缸等结构）、送风设备、出铁 / 出渣专用设备
二、金属的冶炼
04
典例分析
【典例01】(金属的冶炼)一氧化碳还原氧化铁实验如图，下列说法不正确的是（　　）
A.实验开始时应先通入一氧化碳，后加热玻璃管
B.实验中玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变成黑色
C.该实验装置的缺陷是没有尾气处理装置
D.铁丝网罩的作用是防止烫伤实验人员
D
04
典例分析
【典例02】(工业炼铁)工业上冶炼铁的反应原理为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2下列有关说法正确的是（ ）
A．该反应中CO体现出还原性
B．反应中涉及两种氧化物
C．该反应为置换反应
D．工业冶炼铁所产生的尾气可以直接排放
A
05
课堂练习
1.如图为铁的冶炼和铁制品循环利用的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．废旧金属铁循环利用可节约资源，减少环境污染
B．生铁的熔点比纯铁高
C．生铁是由铁和碳等元素组成的合金
D．冶铁的主要原理是：在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出来
B
05
课堂练习
2.图1是实验室模拟炼铁的装置图，图2是炼铁高炉模型，下列说法不正确的是( )
A．图1：实验开始时，应先通一段时间后，点燃酒精喷灯
B．图1：实验过程中当看到红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊，说明有铁生成
C．图2：高炉炼铁的原料有铁矿石、石灰石、焦炭、热空气
D．图2：炉渣出口高于生铁出口，说明炉渣密度小于生铁密度
B
05
课堂练习
3.下列关于探究炼铁原理的实验说法不正确的是( )
A．该反应是置换反应
B．要先通CO再加热
C．可以用澄清石灰水检验气体生成物
D．处理尾气可以点燃
A
06
课堂小结
金属的冶炼与防护
工业冶炼
实验室炼铁
一氧化碳早出晚归
实验现象：固体由红色变为黑色，澄清的石灰水变浑浊
高炉炼铁
炼铁原理：
炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石
Thanks!
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