2025年春新科粵版化學(xué)九年級(jí)下冊(cè)課件 第六單元 金屬和金屬材料 6.3 金屬礦物與冶煉

6.3金屬礦物與金屬冶煉科粵版·九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)銅(銅鼎，商代，距今3000多年)鐵(鐵犁，西漢，距今2000多年)鋁(鋁鍋，20世紀(jì))人類大量冶煉幾種常見(jiàn)金屬的年代，如圖所示。課堂教學(xué)展示新課導(dǎo)入點(diǎn)擊圖片播放視頻銅(銅鼎，商代，距今3000多年)鐵(鐵犁，西漢，距今2000多年)鋁(鋁鍋，20世紀(jì))1.為什么銅、鐵、鋁大量冶煉的年代差距如此之大？2.為什么到目前為止，鐵仍是世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的金屬？人類社會(huì)離不開金屬。這些金屬是從哪里來(lái)的呢？地殼中天然存在的礦物課堂教學(xué)展示課堂探究少數(shù)很不活潑的金屬(如金、鉑、銀)能以單質(zhì)形態(tài)存在。自然界中以單質(zhì)形式存在的銀自然界中以單質(zhì)形式存在的金知識(shí)點(diǎn)1幾種金屬礦物絕大多數(shù)金屬都是以化合物形態(tài)存在于礦物中的。通過(guò)金屬冶煉，人們可將礦物中的金屬化合物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)。地殼中含量居前三位的金屬元素：鋁、鐵、鈣。鐵在地殼中含量豐富，冶煉過(guò)程較為簡(jiǎn)單，具有優(yōu)良的物理性能，生產(chǎn)加工較容易，因此到目前為止，鐵仍是世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的金屬。共占23.14%如銅僅占十萬(wàn)分之七觀察并學(xué)習(xí)以下金屬礦物的相關(guān)知識(shí)。調(diào)查與交流>>>赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)黃鐵礦(FeS2)孔雀石[Cu2(OH)2(CO3)]赤銅礦(Cu2O)鋁土礦(Al2O3·nH2O)其他的金屬礦石菱鐵礦_________FeCO3CuFeS2黃銅礦_________輝銅礦_________Cu2S金紅石_________TiO2你能從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)角度分析，常見(jiàn)的鐵礦石中最不適合用來(lái)煉鐵的是哪一種嗎？赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3經(jīng)濟(jì)效益角度：含鐵量要高，即比較四種礦石中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小。思考赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3以上四種礦石中，哪幾種鐵礦石更適合煉鐵？√√赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3環(huán)境保護(hù)角度：要求不污染環(huán)境，而黃鐵礦中含有硫元素，可能會(huì)生成_______，污染空氣。SO2黃鐵礦含鐵量低，且冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，污染環(huán)境，因此黃鐵礦最不適合用來(lái)煉鐵。一般采用含鐵量高的赤鐵礦來(lái)煉鐵。歸納冶煉金屬時(shí)，選擇礦石應(yīng)遵循的原則：1.所需提煉金屬的含量高；2.礦石在冶煉過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染小；3.冶煉過(guò)程盡可能簡(jiǎn)便。礦石是怎樣變成金屬的？把金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫做金屬的冶煉。知識(shí)點(diǎn)2鋼鐵的冶煉目的：知道煉鐵的原理【實(shí)驗(yàn)6-6】利用如圖所示的裝置，進(jìn)行氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)生成鐵的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置：觀察活動(dòng)>>>檢驗(yàn)生成的二氧化碳尾氣處理：燃燒掉剩余的CO實(shí)驗(yàn)步驟：1.往耐高溫的硬質(zhì)玻璃管中裝入少量氧化鐵粉末；2.通入一氧化碳，等片刻后點(diǎn)燃尖嘴管處酒精燈；3.用酒精噴燈對(duì)著硬質(zhì)玻璃管放氧化鐵處加熱；4.當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，再通一會(huì)兒一氧化碳，直至硬質(zhì)玻璃管冷卻。為什么？為什么？點(diǎn)擊播放實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2高溫硬質(zhì)玻璃管中紅棕色粉末逐漸變?yōu)楹谏吻迨宜儨啙?，尾氣燃燒并產(chǎn)生藍(lán)色火焰。說(shuō)明反應(yīng)生成物有：Fe和CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2CO+O2====2CO2點(diǎn)燃CO2+Ca(OH)2===Ca2CO3↓+H2O思考1.為什么通一段時(shí)間CO后，再加熱Fe2O3？排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時(shí)因混有空氣而發(fā)生爆炸。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，為什么還要通CO直至試管完全冷卻？①防止氧化鐵還原成鐵后，在較高的溫度下重新被氧化；②防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂。3.將尖嘴導(dǎo)管排出的氣體點(diǎn)燃目的是什么？將尾氣中多余的CO燃燒掉，防止有毒的CO污染空氣。工業(yè)煉鐵1.原理：在高溫條件下，利用高爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)。2.主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣

3.主要設(shè)備：工業(yè)煉鐵的主要設(shè)備是高爐原料主要反應(yīng)提供鐵元素把鐵礦石中不能被利用的礦物(如二氧化硅)轉(zhuǎn)變成濾渣而除去提供還原劑CO提供能量提供反應(yīng)所需的氧氣4.反應(yīng)過(guò)程：（1）焦炭與過(guò)量空氣高溫反應(yīng)生成二氧化碳；

（2）二氧化碳與焦炭在高溫下反應(yīng)生成一氧

化碳；（3）一氧化碳與赤鐵礦石高溫反應(yīng)。

C＋O2

CO2

高溫

CO2＋C

2CO高溫

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫5.產(chǎn)物：（1）生鐵；（2）高爐煤氣：CO、CO2、N2、大量灰塵等；（3）爐渣：主要是CaSiO3

。

主要含鐵，除此之外還含有2%~4.3%的碳，以及少量的硫和磷等生鐵硬而脆，不利于加工，所以，人們還要把生鐵放在煉鋼爐里，吹進(jìn)氧氣冶煉，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去硫、磷等雜質(zhì)，所得產(chǎn)品稱為鋼。煉鋼生鐵和鋼的區(qū)別2~4.30.03~2多少硬而脆硬而韌、有彈性可鑄不可鍛可鑄可鍛點(diǎn)擊播放點(diǎn)擊播放我國(guó)塊煉鐵始于春秋時(shí)代，在掌握塊煉鐵技術(shù)的不久，就煉出了含碳2%以上的液態(tài)生鐵，并用以鑄成工具。戰(zhàn)國(guó)初期，我國(guó)已掌握了脫碳、熱處理技術(shù)方法，發(fā)明了韌性鑄鐵。戰(zhàn)國(guó)后期，又發(fā)明了可重復(fù)使用的“鐵范”（用鐵制成的鑄造金屬器物的空腹器）。西漢時(shí)期，出現(xiàn)坩堝煉鐵法。同時(shí)，煉鐵豎爐規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。古代煉鐵《天工開物》中“生熟煉鐵爐”

1949年前，我國(guó)的鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展緩慢，1949年，鋼的年產(chǎn)量?jī)H15.8萬(wàn)噸。1949年后，特別是改革開放以來(lái)，鋼鐵工業(yè)飛快發(fā)展，近年來(lái)年產(chǎn)量均居世界首位，鋼材的品種也大大增加。中國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量數(shù)據(jù)年產(chǎn)量/百萬(wàn)噸港珠澳大橋“中國(guó)結(jié)·三地同心”主題斜拉索塔位于廣東省珠江口伶仃洋海域內(nèi)的港珠澳大橋，連接香港、珠海和澳門，是目前世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)橋梁。港珠澳大橋于2009年12月動(dòng)工建設(shè)，2018年10月開通運(yùn)營(yíng)，僅主梁鋼板用量就達(dá)到了42噸。例下列有關(guān)高爐煉鐵的說(shuō)法正確的一組是（）①高爐中焦炭的作用是產(chǎn)生一氧化碳②高爐中焦炭的作用是供熱③高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應(yīng)原理是：④高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應(yīng)原理是：A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④√√×√D課堂教學(xué)展示典例剖析

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑高溫

例根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算步驟求出：2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵95%的生鐵的質(zhì)量。解析：在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)。再計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)考慮雜質(zhì)的問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)3含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算純物質(zhì)的質(zhì)量＝不純物質(zhì)的質(zhì)量×純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)解：2000t赤鐵礦中含氧化鐵的質(zhì)量為：2000t×80%=1600t160 2×561600t

x160 1600t 2×56x=x=1120

t折合為含鐵95%的生鐵的質(zhì)量為：1120t÷95%≈1179t答：2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵95%的生鐵1179t。設(shè)1600t氧化鐵理論上煉得鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO

高溫

2Fe+3CO2當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí)，首先要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。歸納某鋼鐵廠采用赤鐵礦煉鐵。若該廠日產(chǎn)含鐵1.4×104t的生鐵，至少需要含F(xiàn)e2O3

80%的赤鐵礦的質(zhì)量是多少？課堂教學(xué)展示典例剖析160 2×5680%x

1.4×104t160 80%x

2×561.4×104t=x=2.5×104

t答：至少需要含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦的質(zhì)量是2.5×104t。解：設(shè)至少需要赤鐵礦的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO

高溫

2Fe+3CO2還可以用元素守恒法解答。元素守恒法依據(jù)：由于反應(yīng)前后元素種類和質(zhì)量不變，故鐵礦石中鐵元素質(zhì)量=生鐵中的鐵元素質(zhì)量。赤鐵礦Fe2O3Fe1.4×104t思路：課堂教學(xué)展示課堂小結(jié)金屬礦物與金屬冶煉金屬礦物鋼鐵的冶煉存在、種類、分布原理、原料、設(shè)備生鐵和鋼含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算1.實(shí)驗(yàn)室里用如圖所示裝置還原氧化鐵，課后反饋總結(jié)課堂練習(xí)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.玻璃管中發(fā)生的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)B.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了一氧化碳既可以燃燒又有還原性C.實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象為紅棕色固體變黑，澄清石灰水變渾濁D.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通入純凈的一氧化碳，再點(diǎn)燃酒精噴燈給玻璃管加熱A2.寫出下列礦物的主要成分的化學(xué)式.

赤鐵礦________，磁鐵礦__________，

孔雀石_________________.3.有下列金屬元素：鎂、鐵、鉀、鋁、鈉，在地殼中含量占第一位的是_____，占第二位的是________.Fe3O4Fe2O3Cu2(OH)2CO3鋁鐵4.某煉鐵廠每天需消耗5000t含76%Fe2O3的赤鐵礦石，理論上可生產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵多少噸？解：Fe2O3質(zhì)量為5000t×76%＝3800t160 2×563800t

98%·x160 3800t 2×5698%·x=x