6.3金属矿物与冶炼课件-2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）下册

6.3 金属矿物与冶炼 地壳中的铁在自然界中主要以化合物形式还是单质的形式存在? 想一想 一、金属在自然界的存在 游离态（单质）： 化合态（化合物）： Ag, Pt, Au Fe,Al,Cu，Na等绝大多数金属 二、金属矿物 自然界以单质形式存在的银 自然界以单质形式存在的金 铁的矿物 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 褐铁矿 黄铁矿 磁铁矿的主要成分为Fe3O4 黄铁矿的主要成分是FeS2 铁的几种矿石 赤铁矿(主要成分为Fe2O3) 褐铁矿（Fe2O3·xH2O) 菱铁矿主要成分是FeCO3 铜的矿物 黄铜矿 孔雀石 斑铜矿 赤铜矿 铝的矿物 铝土矿 明矾石 水铝石 使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼 金属的冶炼 Fe2O3和Fe的组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe少了O元素，要使Fe2O3转变成Fe ，可从哪些方面入手？ 交流与讨论 金属铁的冶炼,是把它们的矿物跟易得氧的物质一起加热反应，以夺氧的方式还原铁的氧化物。通常使用的还原剂是CO。以赤铁矿为例，其化学方程式为： 3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2 高温 小结 三、炼铁的基本原理 观察与思考 1、澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现什么现象？ 2、尾气如何处理？ 3、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？ 4、实验结束前应如何操作? 5、如何验证实验中产生了铁？ （1）、检查装置的气密性； （2）、装入药品并固定； （3）、向玻璃管内通入一氧化碳气体； （4）、给氧化铁加热； （5）、停止加热； （6）、待试管冷却后停止通一氧化碳。 1、实验步骤 (CO: 早出晚归 酒精灯: 迟到早退) 排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合， 可能会发生爆炸 防止生成的铁重新被氧化 防止石灰水倒吸，玻璃管炸裂 1、红棕色的粉末逐渐变成黑色 2、实验现象 3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2 高温 CO2+Ca(OH)2===CaCO3 +H2O 2、澄清的石灰水变浑浊。 3、导管尾处出现淡蓝色火焰 2CO+ O2 == 2CO2 点燃 4、尾气的成分中含有CO，有毒，排放到空气中会污染环境，必须加以处理，方法有 5、如何验证实验中产生了铁？ 1、用磁铁吸引（物理方法） （1）、用气球收集； （2）、用燃着的酒精灯点燃（常用方法）； 2、加盐酸或硫酸（化学方法） 3、加硫酸铜溶液(化学方法) 3C+2Fe2O3 = 4Fe+3CO2 高温 H2 C 练习：请写出H2和C还原Fe2O3的化学方程式 高温 3H2+Fe2O3 = 2Fe+3H2O 具有还原性的物质: CO H2和C还原CuO实验比较 实验装置图 回忆总结： 1、澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现什么现象？ 2、尾气如何处理？ 3、实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？ 4、实验结束前应如何操作? 5、如何验证实验中产生了铁？ 工业炼铁的主要设备、原料、原理、还原剂各是什么？各原料的作用又是如何的呢？ 交流与讨论 1、炼铁的主要设备是： 高炉 2、炼铁的原料： （1）铁矿石： （2）焦 炭: （3）石灰石： （4）空 气: 提供铁元素 a、提供热源、维持炉温 b、制还原剂CO 制造炉渣 提供氧气 5、铁的冶炼的反应过程 过量空气 焦炭 焦炭 高温 高温 赤铁矿 高温 CO2 CO Fe 3、炼铁的原理： 在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。 3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2 高温 4、主要反应 C+O2===CO2 C+CO2===2CO 3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2 高温 高温 点燃 5、产物：生铁 涉及反应化学方程式： 3CO+Fe2O3 == 2Fe+3CO2 高温 C + CO2 == 2CO 高温 C + O2 == CO2 点燃 产品： 生铁（含碳量2-4.3%） 合金 2.炼钢： 氧气 高温 钢 生铁 钢（含碳量0.03-2%） 中国古代冶炼图 转 炉 炼 钢 为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票 金属冶炼方法小结 1、热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 2HgO == 2Hg + O2↑ 2Ag2O == 4Ag + O2↑ 2Al2O3====4Al+3O2↑ 2NaCl====2Na+Cl2↑ 2．电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。 通电 通电 3．热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。 Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 高温 CuO+ H2 == Cu+H2O △ 1.活泼金属(如K Ca Na Mg AI) 电解法: 2Al2O3 = 4Al+3O2 2.一般金属(如Zn Fe Sn Pb Cu) 热还原法: Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 3.较稳定金属(如Hg Ag) 直接加热法: 2HgO = 2Hg+O2 4.稳定金属(如Pt Au) : 直接以单质形式存在 通电 高温 △ 冶炼金属的常用方法 金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al ‖Zn Fe Sn Pb (H)Cu‖Hg Ag‖Pt Au 电解法 热还原法 直接加热法 单质形态 越活泼的金属,越容易与其他物质形成化合物,也就越难从化合物中还原出金属单质. 越不活泼的金属, 越不容易与其他物质形成化合物,也就越容易从化合物中还原出金属单质. 金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 金 属 活 动 性 由 强 渐 弱 二、关于含杂质的计算 例1：用1000 t 氧化铁，理论上可以炼出多少吨铁？ 例2：用1000 t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可以炼出多少吨铁？ 例3：用1000 t 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？ 解：用1000 t 氧化铁，理论上可以炼出铁为x 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高温 160 112 1000t x 160 1000t 112 x = X=700t 答：用1000 t 氧化铁，理论上可以炼出700t铁。 解：用1000 t 含80%氧化铁，理论上可以炼出铁为x 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高温 160 112 1000t×80% x 160 1000t×80% 112 96%x = X=560t 答：用1000 t 含80%氧化铁，理论上可以炼出560t铁。 解：用1000 t 含80%氧化铁，理论上可以炼出生铁x 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 高温 160 112 1000t×80% 96%x 160 1000t×80% 112 x = X=583.3t 答：用1000 t 含80%氧化铁，理论上可以炼出生铁 583.3t 不纯物质的质量 = 纯物质的质量÷物质的质量分数 纯物质的质量 = 不纯物质的质量×物质的质量分数 例1 用1000 t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？ 解：设可练出生铁质量为X Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 高温 160 112 1000t×80% 96%X 112 160 1000t×80% ———— === ———— 96%X X=583.3t 答：可练出生铁质量为583.3t 例1 用1000 t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？ 注意： 带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量 1000 t×80% × 70% ÷96%=583.3 t 赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁 结束啦 $$