6.1金属矿物及铁的冶炼课件---2024-2025学年九年级化学沪教版（2024）上册

(沪教版)九年级 上 第六章 金属资源综合利用 6.1 金属矿物及铁的冶炼 01 02 学生能够认识常见的金属矿物，了解其主要成分和用途； 03 掌握铁的冶炼原理和实验方法，能书写相关化学反应方程式； 理解金属冶炼与环境保护的关系，培养可持续发展的意识。 教学目标 新知导入 常见金属矿 铜矿 铁矿 金矿 任务一 创设问题情境，引入新课 新知导入 任务一 创设问题情境，引入新课 青铜时代 公元前4000年至公元初年 铁器时代 公元前1510年~公元前1310年 新知导入 任务一 创设问题情境，引入新课 思考 人类社会是怎样利用金属的？ 模块一   常见的金属矿物 探究新知 任务二   常见的金属矿物 金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，其余大多数以化合物形式存在。金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。 地壳中几种金属元素的含量 探究新知 任务二 常见的金属矿物 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 Fe 铁矿的主要分类 探究新知 任务二 常见的金属矿物 Fe 例1、同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为的是( ) A.赤铁矿 B.磁铁矿 C.孔雀石 D.铝土矿 课堂典例 【答案】B 【解析】】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁，其主要成分的化学式为； B.磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其主要成分的化学式为; C.孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，其主要成分的化学式为; D.铝土矿的主要成分是氧化铝，其主要成分的化学式为 。 故选B。 探究新知 任务二 常见的金属矿物 黄铜矿 CuFe 辉铜矿 S 孔雀石 C 铜矿的主要分类 探究新知 任务二 常见的金属矿物 铝土矿 Al 明矾石 K 铝矿的主要分类 探究新知 任务二 常见的金属矿物 我国古代利用金属单质的顺序是怎样的?为什么会这样?为什么又称作金属? 铁矿石 铁 实 验 ②：碳酸钙与盐酸反应 例2、铁矿石主要有萎铁矿、黄铁矿、赤铁矿和磁铁矿等，从保护环境的角度分析，上述矿石不适宜用来冶炼铁的是( ) A.赤铁矿 B.磁铁矿 C.菱铁矿 D.黄铁矿 【答案】 D 【解析】黄铁矿的主要成分为Fe，其中含有硫元素，炼铁时会产生二氧化硫，二氧化硫是有毒气体，会对空气造成污染，故选D。 课堂典例 模块三 铁冶炼的化学原理 探究新知 任务三 铁冶炼的化学原理 铁4.75% 铁在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的 4.75%。 探究新知 任务三 铁冶炼的化学原理 我国铁矿石储量占世界储量的11%，辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地均有大型铁矿石产区。 探究新知 任务三 铁冶炼的化学原理 01 02 03 04 05 西汉初期 百钢法 先秦时期 块炼法 南北朝时期 灌钢法 西汉中期 炒钢法 明朝 苏钢法 探究新知 任务三 铁冶炼的化学原理 我国铁的冶炼最早可以追溯到殷商时期，到春秋战国时期已出现了较为成熟的炼铁技术。我国明代著作《天工开物》五金卷中记载了我国古代炼铁的相关方法：“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。” 《天工开物》五金卷生铁、熟铁炼炉 探究新知 任务三 铁冶炼的化学原理 思考：实验室中怎样冶炼得到金属铁? 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 实验：一氧化碳还原氧化铁的炼铁实验 探究新知 实验过程：在图中所示装置的硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再用酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 请观看实验视频 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 实验现象 一段时间后，玻璃管内红色粉末变为黑色，澄清石灰水变浑浊，点燃尾气时产生淡蓝色火焰。 实验原理 + 3CO 2Fe + 3C 实验结论 一氧化碳在高温下可以还原氧化铁，生成铁单质和二氧化碳气体。 高温 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 注意： 1.实验开始时要先通入CO，一段时间后再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。 2.实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，同时防止石灰水发生倒吸现象。 3.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替，但需在火焰外加金属网罩，使火焰集中，提高温度。 4.不能把热的固体直接倒出来观察，生成的铁在高温时会重新被氧化。 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 交流讨论： 1. 上述一氧化碳与氧化铁反应的实验中，对实验操作顺序有哪些具体要求？说明理由。 顺序：装入药品，固定装置→点燃酒精灯→向玻璃管中通入一氧化碳→点燃酒精喷灯→反应完成后，熄灭酒精喷灯→硬质玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳→熄灭酒精灯。 对顺序的要求：①实验开始时，要先通入CO一段时间后再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。 ②实验结束，停止加热后，要继续通 CO 直至玻璃管冷却，或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却，才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。 探究新知 任务四 一氧化碳还原氧化铁的实验 交流讨论： 2. 某钢铁公司用490万吨含氧化铁 60％的赤铁矿石炼铁，理论上冶炼得到的生铁中最多含铁多少万吨？ 【解析】设所得到的生铁质量为x +3CO 2Fe+3CO 160 112 490吨x60% x = 解得x=205.8吨 答:所得到的生铁最多含铁205.8吨 高温 实 验 ②：碳酸钙与盐酸反应 例3、如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中错误的是( ） A.将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气 B.实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑 C.开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳 D.澄清石灰水变浑浊，说明反应产物有二氧化碳生成 【答案】C【解析】A、一氧化碳有毒,直接排放到空气中会污染环境,将尾气点燃或收集,可防止一氧化碳污染空气,A选项正确。B、一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，B选项正确。C、开始时应先通入一氧化碳，后预热玻璃管，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，C选项错误。D、石灰水的溶质氢氧化钙和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀和水，澄清石灰水变浑浊，说明反应产物有二氧化碳生成，D选项正确。故选C。 课堂典例 例4、如图为某同学设计的工业炼铁的模拟装置。下列说法不正确的是( ） A.操作时，先点燃酒精喷灯，再通入一氧化碳 B.硬质玻璃管中的现象是红色粉末逐渐变黑 C.澄清石灰水变浑浊说明产生了C D.该实验体现了CO的还原性和可燃性 课堂典例 课堂典例 【答案】A 【解析】】A、实验开始时，应该先通一段时间的一氧化碳，目的是将装置中的空气排出，防止一氧化碳和空气的混合气体高温发生爆炸，故A错误: B、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁的颜色为红色，铁粉是黑色，因此实验中观察到玻璃管中红色粉末逐渐变黑，故B正确; C、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳,因此实验中还可以观察到澄清石灰水变浑浊,故C正确; D、硬质玻璃管内发生的反应的化学方程式为+3CO 2Fe+3C,在该反应中一氧化碳得氧生成氧化碳，发生的是氧化反应，体现一氧化碳的还原性，又由于一氧化碳是空气污染物，所以需要尾气处理在导管末端放置燃着的酒精灯，体现一氧化碳的可燃性，故D正确。故选A。 高温 模块四 工业炼铁 探究新知 任务五 工业炼铁 高炉是工业炼铁的主要设备。 探究新知 任务五 工业炼铁 把铁矿石跟焦炭、石灰石从上方加入高炉，从下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳气体，一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁。通过高炉炼得的铁为生铁，仍含有少量杂质。 炼铁高炉的结构 探究新知 任务五 工业炼铁 炼铁时各物质的作用： 铁矿石 提供铁元素 焦 炭 产生还原剂CO，提供热量和炉温 石灰石 制造炉渣 空 气 提供氧气，提供炉温 探究新知 任务五 工业炼铁 生铁出口低于炉渣出口原因? 熔化的生铁密度大于炉渣的密度。 生铁:含碳量2%-4.3%的铁的合金。 高炉废气:，C，CO等。 探究新知 任务五 工业炼铁 项目 实验室炼铁 工业炼铁 原料 、CO 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 设备 硬质玻璃管 高炉 连续性 一次性 连续不间断 原理 +3CO 2Fe+3C +3CO 2Fe+3C C+ C C+C 2CO 高温 高温 高温 高温 实验室炼铁和工业炼铁的区别 探究新知 任务五 工业炼铁 拓展：许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。 课堂总结 总 结： 例5、炼铁高炉中发生了下列反应，其中属于化合反应的是( ) ①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁②高温煅烧石灰石③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧 A.①和④ B.②和③ C.③和④ D.只有④ 课堂典例 【答案】C 【解析】①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁，赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不符合化合反应的特征，不属于化合反应。 ②高温煅烧石灰石，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，该反应符合“一变多”的形 课堂典例 式，符合分解反应的特征，属于分解反应。 ③灼热的焦炭和二氧化碳反应，该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应。 ④焦炭充分燃烧，生成二氧化碳，该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应。 故属于化合反应的是③和④。故答案为C。 例6、下列有关工业炼铁的叙述中不正确的是( ) A.炼铁用的设备是高炉 B.炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石 C.炼铁最终得到的生铁是混合物 D.炼铁所用的铁矿石中铁元素的质量分数:赤铁矿>磁铁矿 课堂典例 【答案】D 【解析】A.炼铁用的设备是高炉，故A正确;B.炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石，故B正确;C.炼铁最终得到的是生铁，生铁中除铁外，还含有其他物质，是混合物，故C正确; D.炼铁所用的铁矿石赤铁矿()中铁元素的质量分数为=70%;磁铁矿()中铁元素的质量分数为=72.4%，故铁矿石中铁元素的质量分数:赤铁矿<磁铁矿，故D不正确。 模块五 练习与实践 1、铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。 (1)高炉炼铁的原料是铁矿石、 、石灰石、空气。 (2)高炉炼铁得到生铁。生铁的硬度 纯铁的硬度;生铁的含碳量 钢的含碳量。(填“>”或“<”) 随堂检测 【答案】（1）焦炭（2）＞＞ 【解析】(1)高炉炼铁的原料为铁矿石、石灰石、空气和焦炭。 (2)生铁为铁合金，其硬度比组成的纯金属的硬度大;生铁和钢均为铁合金，且生铁的含碳量大于钢。 2、下列说法不正确的是（ ） A.赤铁矿的主要成分是 B.铝土矿的主要成分是 C.钢的性能优良，所以钢是纯净的铁 D.矿物的储量有限，而且不能再生 随堂检测 【答案】C 【解析】A、氧化铁又名铁红，化学式为是赤铁矿的主要成分，故A正确; B、铝土矿的主要成分为氧化铝，氧化铝的化学式为，故B正确; C、钢是铁的合金，不是纯净的铁，故C错误; D、金属矿物的储量是有限的，而且不能再生，故D正确。 故选C。 3、利用如图所示实验装置进行CO还原氧化铁的实验，取3g氧化铁粉末进行实验，实验结束后称得装置中剩余固体质量为，下列说法正确的是( ) A、反应后剩余的固体全是铁 B、充分加热，A处固体由黑色变为红色 C、CO发生了还原反应 D、实验结束时，先停止通CO，再停止加热 随堂检测 随堂检测 【答案】A 【解析】】A、3g氧化铁中铁元素质量=3g××100%=2.1g，实验结束后称得装置剩余固体质量为，说明反应后剩余的固体全是铁，故A正确; B、氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，充分加热，A处固体由红棕色变为黑色，故B错误; C、在反应中一氧化碳得到氧转化为二氧化碳，一氧化碳发生了氧化反应，故C错误； D、实验结束时，为防止生成的铁在温度较高条件下被氧化，先停止tong，再停止通一氧化碳，故D错误。 故选D。 Lavf58.20.100 $$