6.1 金属矿物及铁的冶炼 课件-2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

中国90%的铁都是通过高炉炼出来的。炼铁是钢铁工业中碳排放最高的环节，将铁矿石与焦炭等燃料按照一定比例投入高炉，会释放大量的二氧化碳，用氢气代替煤炭来炼铁是一个很好的减排方式。在高炉下面开一个口，直接通入氢气就可以部分替代碳，将铁矿中的铁还原出来，减少部分的碳排放。不过这样来做会受到通入量的限制，一吨铁只能减碳最多20%，不能完全解决问题。另一种方式是重新设计一种专门用氢气来炼铁的设备，铁矿石与氢气两种物质能在炉内加热直接燃烧。这种方法结构简单，效率大大提高，一旦投入使用，整个过程二氧化碳的排放可以减少80%以上。 第1节 金属矿物及铁的冶炼 第6章 金属资源综合利用 沪教版·九年级化学 学习目标 1. 能认识大多数金属在自然界中以金属矿物的形式存在； 2. 能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用； 3. 简要叙述工业炼铁的反应原理。 新课导入 青铜器时代 铁器时代 金属作为一种重要的材料，对生产生活、社会发展有着十分重要的作用。 今天 探索新知 一、常见的金属矿物 地壳中几种金属元素的含量 （质量分数） 单质（游离态）：极少数化学性质很不活泼的金属，如金、银、铂等。 化合物（化合态）：大部分化学性质较活泼的金属，如铜、铁、锌、铝、钠等。 金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。 铁的矿物 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 Fe2O3 含铁量为 70% Fe3O4 含铁量为 72.4% FeCO3 含铁量为 48.2% FeS2 含铁量为 46.7% 铜的矿物 黄铜矿 辉铜矿 孔雀石 CuFeS₂ Cu₂S Cu₂(OH)₂CO₃ 铝的矿物 铝土矿 明矾石 KAl₃(SO₄)₂(OH)₆ 交流讨论 你知道学校所在地区（或家乡）有哪些金属矿物？能识别它们吗？请收集金属矿物样品或查阅相关资料，并与同学交流。 二、铁冶炼的化学原理 如果由你来选择铁矿石，你会选择哪种矿石作为炼铁的原料？为什么？ 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 Fe2O3 Fe3O4 FeS2 FeCO3 把金属矿物转化成金属的过程，叫作金属冶炼。 赤铁矿 Fe2O3 铁（ Fe ） 还原欲得铁 夺氧成单铁 常见的三大还原剂 H2 C CO 实验室模拟炼铁 （1）试剂： 氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体 （2）原理： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 （3）装置： 实验室模拟炼铁 （4）现象： 红棕色的固体逐渐变成黑色 澄清石灰水变浑浊 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O 尾气如何处理？ （1）用气球或排水法收集气体。 （2）用酒精灯点燃气体。 （3）用导管将气体送至酒精喷灯处点燃，再次利用。 点击图片播放视频 氧化铁和一氧化碳反应 （5）实验步骤： 实验室模拟炼铁 1. 检查装置气密性 2. 向玻璃管中装入氧化铁 3. 通入纯净的一氧化碳 4. 点燃酒精喷灯加热固体 5. 熄灭酒精喷灯 6. 继续通 CO 直至装置冷却 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。 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？ 高炉炼铁 炼铁高炉的结构 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 C + O2 CO2 高温 C + CO2 2CO 高温 产品：生铁（混合物） 氢能炼铁 3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O 高温 1.《千里江山图》是北宋王希孟创作的绢本设色画，描绘了祖国的锦绣河山， 其颜料原料为各色天然矿石。一些矿石的主要成分及颜色如下表所示。 （1）四种矿石主要成分中，属于氧化物的是_______。 （2）蓝铜矿和孔雀石的主要成分在组成上具有的相同点是 _________________________________________。 Fe2O3 都由铜、氢、氧、碳四种元素组成 2. 明代宋应星所著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼金属锌的工艺 记载:每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤装载入一泥罐内……然后逐层 用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定 毁罐取出……即倭铅(锌)也。”下列说法中正确的是________。 ①煤炭中起作用的主要成分是碳 ②冶炼锌的化学方程式为：ZnCO3 + 2C Zn + 3CO ③冶炼锌的过程中碳元素的化合价有变化 ④倭铅是指金属锌和铅的混合物 高温 ①②③ 3. 某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等， 主要反应过程如下图所示。 写出上述反应（1）（2）（3）的化学方程式。 C + O2 （充足） CO2 高温 C + CO2 2CO 高温 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 4. 某炼铁厂采购了一批含 480 万吨氧化铁的赤铁矿，若不计生产 过程中铁的损耗，则这批赤铁矿生产的生铁中含铁多少万吨？ 解：设含480万吨氧化铁的赤铁矿生成的生铁中铁的质量为x。 116 112 = 480 x 答：这批赤铁矿生产的生铁中含铁336万吨。 解得 x=336 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 160 112 480 x 课堂小结 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 Lavf58.28.100 $$钢铁厂炼铁是根据这个化学反应原理进行的，采用的主要设备是高炉，将铁矿石主要是赤铁矿、焦炭和石灰石按一定的比例加入高炉，从炉下部通进热空气，使焦炭变成一氧化碳，并利用它将铁矿中的铁还原出来。石灰石的作用是使铁矿中的麦、石如二氧化硅转变成炉渣而除去。实际上，高炉炼德的铁、铝含有2%至4.3%的碳以及少量的磷和硫，因而高炉炼得的铁是铁的合金生铁，它硬而脆，不利于加工。所以人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气冶炼，使其含碳量降至0.03%至2%，并除去磷、硫等杂质，所得产品称为钢。它硬而韧，有弹性，可锻造。有的钢还加入各种金属，熔炼成多种多样具有特殊性能的合金钢。 安装好装置后，检查装置的气密性，夹紧橡皮管。用手捂住玻璃管导管口，有气泡冒出，说明装置不漏气。氧化铁是一种红棕色固体，不能被磁铁吸引。取少量氧化铁。放到硬质玻璃管的中部。塞紧橡皮塞。这是一氧化碳气囊，将它与橡皮管相连。在试管中加入澄清石灰水，在装置末端导管口处放一支燃着的酒精灯。打开气囊旋塞。向装置中通入一氧化碳气体。此时澄清石灰水不变浑浊，尾气燃烧产生淡蓝色火焰，点燃酒精喷灯。先给玻璃管均匀加热。然后对准药品部位加热。一段时间后，红色固体开始变黑。澄清石灰水变浑浊。当玻璃管中的固体全部变为黑色时。停止加热。继续通入一氧化碳。待玻璃管冷却到室温后，停止通入一氧化碳。熄灭酒精灯。打开橡皮塞。将黑色粉末倒在白纸上。将磁铁靠近，发现粉末能被磁铁吸引。一氧化碳和氧化铁的反应为，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳。