(共33张PPT)
第8单元
课题3
第1课时
金属资源的利用和保护
人教版
·
化学
·
九年级下册
学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标
【重点】了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
【难点】掌握含杂质物质的相关计算。
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
新知导入
人类生活离不开金属
新知导入
军事与科技也需要大量的金属
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？
新知导入
知识点1、金属资源在自然界的存在
自然界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。
新知探究
常见的金属矿石
常见的铁矿石：
常见的铝矿石：
常见的铜矿石：
赤铁矿
磁铁矿
铝土矿
辉铜矿
黄铜矿
新知探究
金属元素在地壳中的含量
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
0.00001
金
0.0000005
新知探究
资料卡片
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。
新知探究
典例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）。
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
①②④
新知探究
为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票
新知探究
宝钢炼铁高炉
新知探究
铁矿石
铁
矿石如何变成金属？？？
思考
新知探究
生熟炼铁炉（二）
生熟炼铁炉（一）
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。
新知探究
实验药品
实验仪器
实验装置
知识点2、铁的冶炼
一氧化碳还原氧化铁实验
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
新知探究
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
实验步骤
新知探究
一氧化碳还原氧化铁
新知探究
实验现象
化学方程式
实验结论
注意事项
（1）硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
（2）试管中：Ca(OH)2+CO2
CaCO3↓+H2O
（3）酒精灯处：
2CO+O2
2CO2
高温
点燃
（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
氧化铁在高温下被一氧化碳还原成单质铁，同时产生二氧化碳
（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；（3）尾气处理：CO有毒，尾气中的CO要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气
新知探究
1.
一氧化碳还原氧化铁的实验中反应条件是高温，不是加热。
2.
检验一氧化碳还原氧化铁固体生成物的方法：
（1）用磁铁吸引；
（2）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。
3.一氧化碳是有毒的可燃性气体，使用前必须验纯。
新知探究
拓展延伸！
1.
铁粉具有疏松无规则结构，对自然光有较大吸收能力，所以显黑色而非银白色。初中阶段常见的黑色粉末物质还有炭粉、氧化铜、四氧化三铁、二氧化锰等。
2.
在炼铁过程中，一氧化碳发生氧化反应，氧化铁发生还原反应，因此一氧化碳具有还原性。氢气、焦炭、一氧化碳都具有还原性，这些物质可以用来冶炼金属。
新知探究
工业炼铁
炼铁原理
原料
高炉内发生的有关化学反应
产品
高温
高温
高温
在高温下，利用高炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
以赤铁矿为原料，
主要反应为：Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
焦炭的作用为（1）提供热量：
C+O2
CO2
（2）提供还原剂：
C+CO2
2CO
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去
生铁（含碳量2%~4.3%的铁合金，不是纯铁）
新知探究
2.
炼铁的主要原料是铁矿石，主要产品是生铁，炼钢的主要原料是生铁，主要产品是钢。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
。
1.
高炉炼铁得到的是生铁，其主要成分是铁，还含有C、Mn等元素；实验室中CO还原Fe2O3所得到的是纯净的铁。
高温
硬质玻璃管中剩余的固体物质可能是铁粉和氧化铁的混合物
新知探究
1.
电解法：如2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑
。
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↑
。
通电
冰晶石
△
△
常见金属的冶炼方法
新知探究
典例2
下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是( )
D
解析：高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳和供热；高炉炼铁原料除铁矿石、焦炭和石灰石外还有空气；高炉中炼铁的原理是在高温条件下用一氧化碳将铁从其氧化物中还原出来。
(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.
(1)
(2)
B.
(2)
(3)
C.
(1)
(2)
(3)
D.
(1)
(3)
高温
新知探究
知识点3、有关化学反应中杂质问题的计算
【例题】用1000t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？
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
新知探究
只有纯净物才能代入化学方程式进行计算
【例题】用1000t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？
1000t×80％=800t
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
160
2×56
800t
x
x=560t
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为
设：800t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
折合为含铁96％的生铁的质量为：
560t÷96％=583t
答：1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583t。
高温
160
2×56
=
800t
x
新知探究
不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系
（1）纯度=×
100%=1-杂质的质量分数。
（2）纯物质的质量=不纯物质的总质量×纯度（纯物质的质量分数）。
（3）不纯物质的总质量=。
（4）杂质的质量=不纯物质的总质量×（1-纯度）。
新知探究
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。
进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应。
新知探究
特别提醒！
某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：
（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）
x
≈4790t
（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
解：（1）生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t
Fe2O3
+
3CO
2Fe
+
3CO2
112
x
·
85%
2850t
高温
160
x
·
85%
=
112
2850t
答：（1）该3000t生铁中含纯铁2850t。
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。
典例3
新知探究
一氧化碳还原氧化铁
工业炼铁
原理：在高温下，利用高炉内反应生成的一氧化碳(CO)将铁从铁矿石中还原出来
原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
设备：高炉
原理：Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
现象：红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生蓝色火焰
铁的冶炼
含杂质物质的相关计算
将含杂质物质的质量转化为纯净物的质量代入化学方程式进行计算
高温
课堂小结
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
课堂达标
化合物
铝
铁
2.
(2019·湘潭中考)钢铁厂会利用焦炭产生的还原性气体来炼铁，某同学用此原理按如图装置进行实验。下列说法正确的是（
）
A.该实验不需要增加尾气处理装置
B.该实验应先通入一段时间的CO验纯后再加热
C.NaOH溶液可以检验气体产物
D.反应结束后，含有未反应的Fe2O3固体，可以采用加入盐酸的方法来提纯铁
B
课堂达标
澄清石灰水
铁也会与盐酸反应
3.工业上用含氧化铁80%的480t赤铁矿石为原料炼铁，得到含杂质4%的生铁，据此填写下列框图中有关物质的质量。
280t
480t
384t
268.8t
课堂达标
