课题3 金属资源的利用和保护（第1课时）（同步课件）-【大单元教学】2024-2025学年九年级化学下册同步备课系列（人教版2024）

探星揽月——探索“嫦娥六号”金属材料 ——第八单元“金属与金属材料” 课题3 金属资源的利用和保护（第1课时） 1.知道常见金属:铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 2.会利用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 3.认识实验室用一氧化碳还原氧化铁。 4.了解工业高炉炼铁。 2 新课导入 “嫦娥六号”探测器用到大量的合金材料，这些合金材料分别由什么金属熔合而成？ 铁合金 铁、碳 铝合金 铝、铜、镁、锰... 镁合金 镁、铝、锰、锌... 钛合金 钛、铝、锡... 思考：制作合金的大量金属从哪里来？ 银单质 金单质 新课探究 认识金属矿物 任务1 地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海中，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。 金属矿物 大多数金属在自然界中以金属矿物形式存在 新课探究 认识金属矿物 任务1 主要成分Fe2O3 赤铁矿 主要成分Fe3O4 磁铁矿 主要成分Al2O3 铝土矿 主要成分Cu2O 赤铜矿 主要成分TiO2 金红石 主要成分MnO2 软锰矿 新课探究 认识金属矿物 任务1 1.常见的金属矿产有赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4 ）、铝土矿（主要成分Al2O3）、赤铜矿（主要成分Cu2O）、金红石（主要成分TiO2）、软锰矿（主要成分MnO2）。 2.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。 3.普遍使用的金属有铁、铝等。 新课探究 认识金属矿物 任务1 例 一地质勘探队经过勘探发现某地有四处铁矿，贮量相当丰富，经分析发现它们分别是磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)和黄铁矿(主要成分是FeS2)。测得四种铁矿中杂质含量相同。则四种铁矿中具有开采价值的最优选择是( )。 A.磁铁矿 B.亦铁矿 C.菱铁矿 D.硫铁矿 72.4% 70% 48.3% 46.7% A Fe元素的质量分数= Fe原子的相对原子质量×铁原子个数 主要成分的相对分子质量 ×100% 新课探究 任务1 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提炼量最大的是铁。 思考：如何获取铁？ 认识金属矿物 新课探究 铁的冶炼 任务2 古代的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁，一般采用地炉，平地筑炉和竖炉3种。 新课探究 铁的冶炼 任务2 01 我国块炼铁始于春秋时代，在掌握块炼铁技术的不久,就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。 春秋时代 战国初期我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了 韧性铸铁。 02 战国初期 战国后期又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。 03 战国后期 西汉时期，出现坩埚炼铁法。同时，炼铁竖炉规模进一步扩大。 04 西汉时期 新课探究 铁的冶炼 任务2 工业炼铁 新课探究 铁的冶炼 任务4 冶炼原料 冶炼原理 冶炼设备 冶炼产品 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 高炉 生铁（含铁合金、混合物） 磁铁矿和赤铁矿 3CO + Fe2O3 = 2Fe + CO2 高温 新课探究 铁的冶炼 任务4 炉内主要反应 3CO+Fe2O3 ==2Fe+3CO2 高温 提供热量 提供还原剂 CaCO3==CaO+CO2 高温 CaO+SiO2==CaSiO3 高温 造渣，除去二氧化硅 C+O2==CO2 点燃 CO2 + C = 2CO 高温 新课探究 铁的冶炼 任务4 原料作用 石灰石：把杂质转化为炉渣 焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。 新课探究 铁的冶炼 任务4 例 下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是( ) ①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳 ②高炉中焦炭的作用是供热 ③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是: 3C + 2Fe2O3 = 4Fe + 3CO2↑ ④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是: 3CO + Fe2O3 = 2Fe + CO2 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ √ √ √ × D 高温 高温 新课探究 实验探究一氧化碳还原氧化铁 任务3 实验仪器 实验药品 铁架台、硬质玻璃管、橡皮塞、酒精灯、试管、酒精喷灯、导气管 氧化铁粉末(Fe2O3)、一氧化碳(CO)、澄清的石灰水 实验装置 新课探究 实验探究一氧化碳还原氧化铁 任务3 实验原理 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + CO2 高温 氧化反应：得到氧的反应 还原反应：失去氧的反应 Fe2O3：能提供氧，具有氧化性是氧化剂。 CO：能夺氧，具有还原性，是还原剂。 新课探究 实验探究一氧化碳还原氧化铁 任务3 实验步骤 ①检查装置气密性; ②装入样品并固定; ③点燃尾部酒精灯; ④向玻璃管内通入CO气体; ⑤给氧化铁加热; ⑥停止加热; ⑦停止通入一氧化碳; ⑧熄灭尾部酒精灯。 新课探究 实验探究一氧化碳还原氧化铁 任务3 新课探究 实验探究一氧化碳还原氧化铁 任务3 实验现象 粉末逐渐由红色变为黑色： 3CO + Fe2O3 = 2Fe + CO2 导管口有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊 尾气燃烧产生蓝色火焰 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓+ H2O 2CO + O2 2CO2 点燃 新课探究 请同学们根据所学内容，思考并回答下列问题： 问题一 先通CO气体还是先用酒精灯加热？为什么？ 排出玻璃管内的空气，以免加热时CO与空气混合，发生爆炸。 问题二 先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？ 先熄灭酒精灯防止氧化铁还原成铁后，在较高的温度下又被氧化。 问题三 末尾处酒精灯的作用？ 点燃尾气，防止污染空气。 任务3 实验探究一氧化碳还原氧化铁 问题四 你能否想到一个更好的处理方法？ 尾气管出口通至酒精喷灯火焰处，或者用气球收集尾气。 新课探究 任务3 实验探究一氧化碳还原氧化铁 例 如图为一氧化碳还原氧化铁实验，下列说法中不正确的是（　） A．实验开始时应先通入一氧化碳，再点燃酒精灯加热玻璃管 B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色 C．实验时尾气不能排放到空气中 D．参加反应的氧化铁 和一氧化碳的质量比为40：21 B 新课探究 有关含杂质物质的计算 任务4 工业上用高炉炼铁得到的是纯铁吗？ 不是，高炉炼得的铁里含有2%~4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是铁的合金—生铁。它硬而脆，不利于加工。所以，人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气治炼，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去磷、硫等杂质，所得产品称为钢。 新课探究 有关含杂质物质的计算 任务4 例 用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)? 分析：题目中的三个数据之间的关系为： 赤铁矿 → Fe2O3 → Fe → 生铁 1000t → 1000t×80% → 化学方程式计算纯铁质量 → 纯铁质量÷96% 计算纯铁质量 新课探究 学习有关含杂质物质的计算 任务5 不纯物质的质量 纯物质的质量 ×纯物质的质量分数 ÷纯物质的质量分数 纯度= 不纯物质中某纯净物的质量 不纯物质 ×100% 新课探究 有关含杂质物质的计算 任务4 【解】1000t赤铁矿中含Fe2O3 的质量为： 1000t×80% =800t 设：800t氧化铁理论上可以炼出纯铁的质量为 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 2×56 800t = =560t 折合为含铁96%的生铁的质量为：560t÷96% = 583t 高温 新课探究 有关含杂质物质的计算 任务4 例 用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁94%的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)? 【解】2000t赤铁矿中含Fe2O3 的质量为： 2000t×80% =1600t 设：1600t氧化铁理论上可以炼出纯铁的质量为 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 160 2×56 1600t = =1120t 折合为含铁94%的生铁的质量为：1120t÷94% ≈ 1191.5t 答：理论上可以炼出含铁94%的生铁1191.5t。 高温 课堂总结 金属资源的利用 金属资源 铁的冶炼 存在形式 单质：金、银 化合物：金属矿物 常见矿石：赤铁矿、磁铁矿、铝铁矿等 高炉炼铁 原理：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 一氧化铁还原氧化铁实验 现象 注意事项 尾气处理 课堂练习 1. 工业炼铁中会发生一氧化碳与氧化铁的反应，该反应中发生还原反应的物质是( ) A．CO B．Fe2O3 C．CO2 D．Fe 2.工业炼铁的主要原料中，正确的一组是( ) ①铁矿石；②焦炭；③一氧化碳；④石灰石；⑤空气 A．①②⑤ B．①②④⑤ C．①③④⑤ D．②③④ B D 课堂练习 3．工业炼铁的部分反应如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．X可以是木炭 B．X与CO都具有氧化性 C．③反应后的尾气可直接排放 D．Y中铁元素以游离态存在 A 课堂练习 3．在实验室里可以利用如图所示的装置进行还原氧化铁的实验。 （1）在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是 　 　。 （2）玻璃管中反应的化学方程式为 。 （3）装置B的作用是 　 。 （4）实验中还需补充的一个装置C是 　 　。 排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 高温 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 检验有无二氧化碳生成 在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集 THANKS 感谢聆听 32 $$