6.1 金属矿物及铁的冶炼 第1课时（同步课件）化学新教材沪教版九年级上册

沪教版九年级上册 第6章 金属资源综合利用 第1节 金属矿物及铁的冶炼 第1课时 常见的金属矿物 铁冶炼的化学原理 1 铁冶炼的化学原理 2 常见的金属矿物 1 学习内容导览 2 1.能识别常见金属矿物；通过一氧化碳还原氧化铁实验，知道工业炼铁的化学原理，能正确书写反应的化学方程式。 2.通过分析实验现象与操作顺序，基于证据推理论证反应产物，建立 "矿物→氧化物→金属单质" 的冶炼模型，树立实验安全与尾气处理意识。 3.了解我国铁矿资源与古代炼铁成就，感受金属冶炼对文明发展的价值，树立合理利用矿物、绿色冶炼的意识。 重点：常见金属矿物及其存在形式；一氧化碳还原氧化铁的实验现象与炼铁原理。 难点：炼铁实验操作顺序的原因；从物质转化角度理解 CO 的作用。 素养锚定·课标定位 金属和人类的历史 从青铜时代、铁器时代起，到科技发达的今天，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。 情境导入·问题启思 常见的金属矿物 01 5 一、常见的金属矿物 问题一 金属元素在自然界中以什么形式存在？ 地壳中几种金属元素的含量（质量分数） 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 分层研学·探理悟新 一、常见的金属矿物 问题二 常见的金属矿物有哪些？ 1.铁的矿物 2.铜的矿物 3.铝的矿物 赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等 黄铜矿、辉铜矿和孔雀石等 铝土矿和明矾石等 主要成分Fe2O3 主要成分Fe3O4 主要成分FeCO3 主要成FeS2 主要成分CuFeS2 主要成分Cu2(OH)2CO3 主要成分Cu2S 主要成分Al(OH)3 分层研学·探理悟新 一、常见的金属矿物 问题二 常见的金属矿物有哪些？ 【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。 赤铁矿 Fe2O3 褐铁矿 Fe2O3•xH2O 黄铁矿 FeS2 孔雀石 Cu2(OH)2CO3 铝土矿 Al(OH)3 以金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼。 分层研学·探理悟新 知识总结 金属在自然界中的存在形式 单质 铁矿石 常见的金属矿物 铜矿石 常见的金属矿物 一、常见的金属矿物 化合物 铝矿石 金、银等 大多数金属如铁等 赤铁矿 Fe2O3 铝土矿 Al(OH)3 孔雀石 Cu2(OH)2CO3 分层研学·探理悟新 【例1】唐代文学家刘禹锡在《浪淘沙》中写道“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”。诗中描述的是一种在自然界中有单质形式存在的金属，该金属是（ ） A. 铝 B. 铁 C. 铜 D. 金 一、常见的金属矿物 D 【例2】自然界的矿物含量非常丰富，我国蕴藏了多种自然界稀少的金属矿物。在下列矿物中，不属于金属矿物的是（　　） A．石英砂 B．赤铁矿 C．黄铜矿 D．孔雀石 A 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是（ ） A.赤铁矿 B.磁铁矿 C.孔雀石 D.铝土矿 C 一、常见的金属矿物 典例剖析·逻辑释疑 铁冶炼的化学原理 02 12 二、铁冶炼的化学原理 问题三 选择哪种铁矿石冶炼？ 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%。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。 赤铁矿（Fe2O3） 磁铁矿（Fe3O4） 菱铁矿（FeCO3） 黄铁矿（FeS2） 含铁量70% 含铁量72.4% 含铁量48.3% 含铁量46.7% 依据1：含铁量 依据2：产物是否环保 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题四 如何把铁的氧化物中的铁“夺”出来？ 赤铁矿（Fe2O3） 磁铁矿（Fe3O4） 铁（Fe） 失去氧元素 还原反应 具有还原性的物质：H2 CO C 3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O 高温 3CO+ Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑ 高温 C为固体， 反应不充分 氢气高温容易爆炸， 危险系数高 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题五 实验室如何炼铁？ 观察思考 在图 6-4 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。在反应过程中澄清石灰水有什么变化？将得到的黑色粉末倒在白纸上观察，检验粉末能不能被磁铁吸起。尝试判断反应中生成了哪些物质。 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题五 实验室如何炼铁？ 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题五 实验室如何炼铁？ ①红棕色的固体逐渐变成黑色 ②澄清的石灰水变浑浊 ③黑色粉末能被磁铁吸起 生成Fe 生成CO2 3CO＋Fe2O3 ====2Fe＋3CO2 高温 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题五 实验室如何炼铁？ 【交流讨论】 1. 为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3? 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 2. 为什么要先停止加热，待物质冷却后再停止通CO？ 防止高温下的铁与氧气接触重新被氧化； 防止石灰水倒吸入灼热的试管中，使玻璃管炸裂。 3. 尾气为什么要处理？怎么处理？ CO有剧毒，为了防止CO污染大气，尾气要经过点燃处理或收集起来。 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 【拓展视野】 我国古代炼铁 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。” 原料： 原理： 铁矿石、硬木柴或煤炭或木炭 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题六 工业炼铁 1、设备： 高炉 2、原料： 铁矿石、焦炭、石灰石 热空气入口 热空气入口 C+O2 CO2 高温 CO2+C 2CO 高温 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑ 高温 石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣 焦炭作用：提供热源， 制还原剂CO 3、产物： 生铁 生铁出口 炉渣出口 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 问题六 工业炼铁 【交流讨论】 1. 为什么生铁出口要低于炉渣出口? 生铁密度>炉渣密度 2. 对比实验室模拟炼铁和工业炼铁有何不同？ ①原料、产物不同。工业炼铁原料和产物都是混合物， 实验室炼铁原料和产物都是纯净物。 ②设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室炼铁用玻璃管。 ③对环境影响不同 ④操作难易程度不同 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 知识总结 铁冶炼的化学原理 实验室炼铁 工业炼铁 1、装置： 3、实验现象：红色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊 2、原理： 1、设备： 2、原料： 4、产物： 3、原理： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 高炉 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 分层研学·探理悟新 二、铁冶炼的化学原理 【例2】下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的一项是 A. 实验前先点燃酒精喷灯预热再通入一氧化碳 B. 用燃着的酒精灯可减少CO污染空气 C. 硬质玻璃管中红棕色固体变为黑色 D. 该炼铁的主要原理为 A 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 典例剖析·逻辑释疑 二、铁冶炼的化学原理 【变式2】下图是炼铁高炉示意图。下列叙述正确的是 A. 原料焦炭的作用只是提供热量 B. 排放的高炉气体中只有CO2一种成分 C. 图中高炉炼铁的主要原理是 D. 冶炼过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣 D 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 ↑ 典例剖析·逻辑释疑 常见的金属矿物 铁冶炼的化学原理 金属矿物及铁的冶炼 金属在自然界中的存在形式 实验室炼铁 常见的金属矿物 工业炼铁 体系梳整·认知升华 1．人类使用材料的历史就是人类的进步史。下列物品的主要材质在自然界以单质形式存在的是（ ） A．青铜器 B．铸铁宝剑 C．黄金首饰 D．塑料器具 2.《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列说法正确的是（ ） A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素 B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水 C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化 D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高 C C 当堂诊学·成效校验 3.小明笔记中有一处错误，你认为是图中的哪一处（ ） A.a处　 B.b处　 C.c处　 D.d处 B 当堂诊学·成效校验 4.钢铁是使用最多的金属材料。某化学小组利用如图装置模拟工业炼铁的实验。 （1）写出玻璃长管中发生反应的化学方程式__________________。 （2）检验CO还原Fe2O3反应的气体生成物的实验现象是_____________________，该反应的化学方程式为_________________________________。 （3）a处尾气被点燃作用是________________________________。 （4）如果没有酒精喷灯，可以用酒精灯加网罩，网罩作用_______________。 （5）实验前先通一氧化碳的作用是____________________。 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O 防止一氧化碳污染空气 提高温度，使反应能在高温条件下顺利进行 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 沪教版九年级上册 29 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $