4.1.2 金属矿物及其冶炼 课件-2025-2026学年九年级化学鲁教版(五四学制）全一册

4.1.2 金属矿物及其冶炼 现在钢铁行业已经是我国国民经济的支柱性产业，在工业现代化进程中发挥着不可替代的作用。 你知道钢铁是如何得到的吗？ 金 属 在 自 然 界 的 存 在 形 式 单质(少数)：金、银 化合物(多数)： 赤铁矿(主要成分Fe2O3) 菱铁矿(主要成分FeCO3) 磁铁矿(主要成分Fe3O4) 硫铁矿(主要成分FeS2) 我国古代炼铁技术领先世界一千余年，西汉时人们已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，而英国直到清朝乾隆末年才掌握这一技术。 赤铁矿(主要成分Fe2O3) 菱铁矿(主要成分FeCO3) 磁铁矿(主要成分Fe3O4) 硫铁矿(主要成分FeS2) 四种铁矿石中哪种不适合炼铁？ 反应会产生SO2，污染空气 赤铁矿(主要成分Fe2O3) 菱铁矿(主要成分FeCO3) 磁铁矿(主要成分Fe3O4) 计算铁矿石中主要成分的含铁量 70% 48% 72% 含铁量高，无污染 赤铁矿如何炼铁？ Fe2O3 Fe 少了O元素 找个喜欢氧元素，能把氧元素夺走的物质 CO C H2 Fe2O3+ 3CO ===== 2Fe + 3CO2 高温 搭 建 实 验 装 置 Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温 ×，无法通CO Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温 思考：如何判断反应中生成了什么物质？ 红色 黑色 Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2 高温 思考：CO有哪些性质？实验时多余的CO能否直接排入空气中？ 该怎样处理尾气？ 尾气处理，防止CO污染空气。CO具有可燃性，可以点燃除去。 还可以用气球收集CO。 澄清石灰水变浑浊 红色粉末变成黑色 反应前先通CO，还是先点燃酒精喷灯？ 反应前先通CO，排尽空气，防止CO与管中的空气混合加热后爆炸。 反应后先熄灭酒精喷灯，防止铁又被氧化，变成铁的氧化物。 反应后先停止通CO，还是先熄灭酒精喷灯？ CO早出晚归，酒精喷灯迟到早退。 先通CO防爆炸，后停CO防氧化。 交流讨论 实验结束，熄灭酒精喷灯，继续通入CO气体直至玻璃管冷却 通CO的目的是赶尽装置内的空气，防止引起爆炸 点燃酒精喷灯，给氧化铁加热 使氧化铁发生反应 防止生成的铁被空气中的氧气氧化 先通入一段时间CO 总 结 工业炼铁 实验原理：把________________________一起加入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的 的还原性，把铁从氧化铁中还原出来。 赤铁矿石、焦炭、石灰石 CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 16 原料 赤铁矿石： 焦炭： 空气： 石灰石： 提供铁元素 提供还原剂，提供能量 提供反应所需氧气 除去铁矿石中的SiO2转化为炉渣 17 1.石灰石的作用是什么？ 使有矿石中二氧化硅转变成炉渣而除去。 2.工业上用该方法得到的是纯铁吗？ 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。 交流讨论 ①加热法（制Hg、Ag、Au等不活泼金属） 2Al2O3 4Al ＋ 3O2↑ 通电 电解熔融氧化铝制铝 电解熔融氯化镁制镁 MgCl2 Mg ＋ Cl2↑ 通电 △ 其它金属冶炼方法 ②加热还原法（制Zn、Fe、Cu等较活泼的金属） 还原剂：C、H2、CO ③电解法（制K、Na、Mg、Al等活泼金属） 2HgO 2Hg + O2↑ △ 干法炼铜：CuO+CO Cu+CO2 【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) 1000t×80%=800t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 160 2×56 800t x x=560t 解：1000t赤铁矿石中氧化铁的质量= 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。 则含铁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%的生铁约583t。 160 2×56 = 800t x 高温 有关化学反应中杂质问题的计算 20 （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） 不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系 1.图是“一氧化碳与氧化铁反应” 的部分实验装置，关于该实验说法 正确的是（ ） A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO + CO 高温 Fe + CO2 D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 A 2.春秋初期，绍兴一带是南方的一个冶铁中心，其炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为：3CO+Fe2O3 高温2Fe+3CO2。下列说法正确的是（　　） A．海绵铁是一种纯净物 B．Fe2O3中铁元素的化合价为+3价 C．上述反应中涉及的氧化物只有2种 D．炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用 B 3.冶炼金属需要考虑多方面因素： （1）固体氧化镁或氯化镁加热至熔化后电解都能制得金属镁。从节能方面考虑，工业上选择了氯化镁，是因为这两种物质的 　 　（填物理性质）不同。 （2）①高炉炼铁选用铁矿石作为原料应考虎的因素有 　 　 （写一点即可）。 ②冶炼时将铁矿石粉碎的目的是 　 　 。 ③赤铁矿石（主要成分是Fe2O3）炼铁的化学方程式为 　 　 。 熔点 考虑矿石中铁元素的含量或是否在冶炼过程中造成环境污染 增大反应物之间的接触面积，加快反应速率或使之充分反应 3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2 高温 4.物质的性质决定着物质在生产和生活 中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原 性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。 (1)请写出下列反应的化学方程式： ①一氧化碳还原氧化铁________________________________。 ②木炭还原氧化铜___________________________________； (2)A、B装置中澄清石灰水的作用是____________________________________。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是____________________________________________。 (4)在A装置中，当观察到________________________________________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应 检验是否有二氧化碳生成 除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气 A装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出 3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2 高温 C+2CuO====2Cu+CO2↑ 高温 Lavf52.39.0 $