2025年春新科粵版化學九年級下冊課件 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·九年級化學下冊銅(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)人類大量冶煉幾種常見金屬的年代，如圖所示。課堂教學展示新課導入點擊圖片播放視頻銅(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)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、應用最廣的金屬？人類社會離不開金屬。這些金屬是從哪里來的呢？地殼中天然存在的礦物課堂教學展示課堂探究少數(shù)很不活潑的金屬(如金、鉑、銀)能以單質形態(tài)存在。自然界中以單質形式存在的銀自然界中以單質形式存在的金知識點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。通過金屬冶煉，人們可將礦物中的金屬化合物轉化為金屬單質。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，冶煉過程較為簡單，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、應用最廣的金屬。共占23.14%如銅僅占十萬分之七觀察并學習以下金屬礦物的相關知識。調查與交流>>>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)濟效益和環(huán)境保護兩個角度分析，常見的鐵礦石中最不適合用來煉鐵的是哪一種嗎？赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3經(jīng)濟效益角度：含鐵量要高，即比較四種礦石中鐵元素的質量分數(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)境保護角度：要求不污染環(huán)境，而黃鐵礦中含有硫元素，可能會生成_______，污染空氣。SO2黃鐵礦含鐵量低，且冶煉過程中會產(chǎn)生二氧化硫，污染環(huán)境，因此黃鐵礦最不適合用來煉鐵。一般采用含鐵量高的赤鐵礦來煉鐵。歸納冶煉金屬時，選擇礦石應遵循的原則：1.所需提煉金屬的含量高；2.礦石在冶煉過程中對環(huán)境污染小；3.冶煉過程盡可能簡便。礦石是怎樣變成金屬的？把金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。知識點2鋼鐵的冶煉目的：知道煉鐵的原理【實驗6-6】利用如圖所示的裝置，進行氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵的實驗。實驗裝置：觀察活動>>>檢驗生成的二氧化碳尾氣處理：燃燒掉剩余的CO實驗步驟：1.往耐高溫的硬質玻璃管中裝入少量氧化鐵粉末；2.通入一氧化碳，等片刻后點燃尖嘴管處酒精燈；3.用酒精噴燈對著硬質玻璃管放氧化鐵處加熱；4.當反應結束后，停止加熱，再通一會兒一氧化碳，直至硬質玻璃管冷卻。為什么？為什么？點擊播放實驗現(xiàn)象：Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2高溫硬質玻璃管中紅棕色粉末逐漸變?yōu)楹谏?，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒并產(chǎn)生藍色火焰。說明反應生成物有：Fe和CO2反應的化學方程式是：2CO+O2====2CO2點燃CO2+Ca(OH)2===Ca2CO3↓+H2O思考1.為什么通一段時間CO后，再加熱Fe2O3？排出裝置內的空氣，以免加熱時因混有空氣而發(fā)生爆炸。2.實驗結束前，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.將尖嘴導管排出的氣體點燃目的是什么？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，利用高爐內反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。2.主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣

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

（2）二氧化碳與焦炭在高溫下反應生成一氧

化碳；（3）一氧化碳與赤鐵礦石高溫反應。

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，吹進氧氣冶煉，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去硫、磷等雜質，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擊播放點擊播放我國塊煉鐵始于春秋時代，在掌握塊煉鐵技術的不久，就煉出了含碳2%以上的液態(tài)生鐵，并用以鑄成工具。戰(zhàn)國初期，我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法，發(fā)明了韌性鑄鐵。戰(zhàn)國后期，又發(fā)明了可重復使用的“鐵范”（用鐵制成的鑄造金屬器物的空腹器）。西漢時期，出現(xiàn)坩堝煉鐵法。同時，煉鐵豎爐規(guī)模進一步擴大。古代煉鐵《天工開物》中“生熟煉鐵爐”

1949年前，我國的鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展緩慢，1949年，鋼的年產(chǎn)量僅15.8萬噸。1949年后，特別是改革開放以來，鋼鐵工業(yè)飛快發(fā)展，近年來年產(chǎn)量均居世界首位，鋼材的品種也大大增加。中國鋼鐵年產(chǎn)量數(shù)據(jù)年產(chǎn)量/百萬噸港珠澳大橋“中國結·三地同心”主題斜拉索塔位于廣東省珠江口伶仃洋海域內的港珠澳大橋，連接香港、珠海和澳門，是目前世界上最大的鋼結構橋梁。港珠澳大橋于2009年12月動工建設，2018年10月開通運營，僅主梁鋼板用量就達到了42噸。例下列有關高爐煉鐵的說法正確的一組是（）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原理是：④高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應原理是：A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④√√×√D課堂教學展示典例剖析

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑高溫

例根據(jù)化學方程式計算步驟求出：2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵95%的生鐵的質量。解析：在實際生產(chǎn)過程中，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質。再計算用料和產(chǎn)量時，應考慮雜質的問題知識點3含雜質物質的化學方程式的計算純物質的質量＝不純物質的質量×純物質的質量分數(shù)解：2000t赤鐵礦中含氧化鐵的質量為：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1600t氧化鐵理論上煉得鐵的質量為x。Fe2O3+3CO

高溫

2Fe+3CO2當參加反應的物質含有雜質時，首先要把含雜質的物質的質量換算成純物質的質量。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%的赤鐵礦的質量是多少？課堂教學展示典例剖析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%的赤鐵礦的質量是2.5×104t。解：設至少需要赤鐵礦的質量為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)：由于反應前后元素種類和質量不變，故鐵礦石中鐵元素質量=生鐵中的鐵元素質量。赤鐵礦Fe2O3Fe1.4×104t思路：課堂教學展示課堂小結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、設備生鐵和鋼含雜質物質的計算1.實驗室里用如圖所示裝置還原氧化鐵，課后反饋總結課堂練習關于該實驗下列說法錯誤的是（）A.玻璃管中發(fā)生的反應屬于置換反應B.該實驗說明了一氧化碳既可以燃燒又有還原性C.實驗觀察到的現(xiàn)象為紅棕色固體變黑，澄清石灰水變渾濁D.實驗時，先通入純凈的一氧化碳，再點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質量為5000t×76%＝3800t160 2×563800t

98%·x160 3800t 2×5698%·x=x