九年级化学全册第四单元金属第一节常见的金属材料课时2金属矿物及其冶炼鲁教版五四制ppt课件

1、 第四单元第四单元 金属金属课题课题1 1 常见的金属材料常见的金属材料 金属矿物及其冶炼金属矿物及其冶炼学习目标 知道重要的铝矿石和铁矿石及主要成分 掌握工业炼铁的原理自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外, ,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。金属的存在形式：金属的存在形式：单质单质( ( 少数，如金和银少数，如金和银) )化合物化合物( ( 大多数，如各种铁矿石大多数，如各种铁矿石) )赤铁矿（赤铁矿（主要成分是主要成分是Fe2

2、O3 ）菱铁矿（主要成分是菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）图图8-18 常见的矿石常见的矿石硫铁矿硫铁矿(主要成分是主要成分是FeS2 )磁铁矿（磁铁矿（主要成分是主要成分是Fe3O4）图图8-18 常见的矿石常见的矿石辉铜矿（主要成分是辉铜矿（主要成分是Cu2S） 黄铜矿（主要成分是黄铜矿（主要成分是CuFeS2） 铝土矿铝土矿主要成分是主要成分是Al2O3 元素名称元素名称质量分数质量分数%元素名称元素名称质量分数质量分数%铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2. 74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005地壳中含量最多的金属是地壳

3、中含量最多的金属是AlAl！金属元素在地壳中含量：金属元素在地壳中含量：一、铁的冶炼：一、铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二生熟炼铁炉二 图图8-19 我国古代炼铁图我国古代炼铁图图图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉图图8-21 为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的使澄清的石灰水变浑浊石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉( (灰黑色灰黑色) )与二氧化碳与

4、二氧化碳1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 )实验步骤：实验步骤： . .按下图组装仪器，按下图组装仪器，并检查其气密性。并检查其气密性。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把硬质玻璃管接入装置系统中，把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热

5、爆炸。点燃出气口排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯处的酒精灯(或用气球收集或用气球收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。并观察装置中所发生的变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。被氧化。一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁必须在必须在封闭封闭的硬质玻的硬质玻管中进行，管中进行，防止一氧防止一氧化碳污染空气化碳污染空气。原料：铁矿石、焦炭、石

6、灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁：工业炼铁：反应的化学方程式：反应的化学方程式：CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂原理：原理： 焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。的铁还原出来。设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C 2CO 高温高温C + O2 CO2 点燃点燃 在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产

7、物一般都含有杂质有杂质, ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应考虑到杂质应考虑到杂质问题。问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯度纯度m(不纯不纯) = m(纯纯) 纯度纯度例题：用例题：用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理论上可炼含铁论上可炼含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温高温解：解：1000t赤铁矿石中

8、含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160 112800t X160800t=112XX560t折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t 96%583t(纯化杂纯化杂)答：答： 1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含的赤铁矿石，理论上可炼出含铁铁96%的生铁为的生铁为583t。或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温高温160 1128

9、00t X96%160 :112800t :X96% X583t(杂化纯杂化纯)设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。解：解：生铁中含纯铁：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 112 X 85% 2850t 高温高温160X 85%=1122850tX4790t答答：该该3000 t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。1.【06自贡】自贡】某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生

10、铁的生铁3000t，试计，试计算：算：该该3000 t生铁中含纯铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）少吨？（计算结果保留整数）练习：练习：2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的是_ 。（填。（填或或）加热加热 通一氧化碳通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 。 B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 ，

11、B中观察到的现象是中观察到的现象是_ 。 (4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 。铁架台铁架台试管试管Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温高温没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊 3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。被人类大规模开发、利用的大致年限。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au约约6000年前

12、年前约约200年前年前约约600年前年前约约2500年前年前选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是是 ；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要主要原原因是因是 。铝的密度小铝的密度小 铝很活泼铝很活泼 地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式方程式 ；能证明产；能证明产物中有铁粉的方法是：物

13、中有铁粉的方法是： 。 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡) 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 =高温高温在组装仪器时，把玻璃管插入在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法橡胶管的操作方法 是是 。此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法： 。用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃导管一端用水润湿后旋转插入导管一端用水润湿后旋转插入4 4. .某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位

14、同学分别进也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：全反应。实验数据如下表： 请你认真分析数据，回答下列问题：请你认真分析数据，回答下列问题： 哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应； 计算样品中铁的质量分数；计算样品中铁的质量分数； 若生产若生产1000 t这种纯度的铁，至这种纯度的铁，至少少需要含氧化铁需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？的赤铁矿多少吨？ 甲甲乙乙丙丙烧杯稀硫酸烧杯稀硫酸200g

15、150g150g加入的铁样品加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯剩余物充分反应后，烧杯剩余物208.7g158.7g163.7g改正：改正：(烧杯的质量为烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到；计算结果精确到0.1%)解：解：分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是量都是0.3g(如甲为如甲为200g+9g-208.7g0.3g),即各人的实验中都有一种即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量甲中的酸过量。由乙、丙数据

16、可知，。由乙、丙数据可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫的稀硫酸中的酸中的H2SO4完全反应，完全反应，丙中的金属过量丙中的金属过量。综合分析可知。综合分析可知乙同学所乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。甲甲乙乙丙丙烧杯稀硫酸烧杯稀硫酸200g150g150g加入的铁样品加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯剩余物充分反应后，烧杯剩余物208.7g158.7g163.7g解：解：乙反应生成氢气的质量为乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g0.3g。设设Fe的质量为的质量为X。 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H22

17、X 0.3g则则Fe%8.4g9g 100%=93.3%计算样品中铁的质量分数；计算样品中铁的质量分数；答：样品中铁的质量分数为答：样品中铁的质量分数为93.3%。56X20.3g=X=8.4g若生产若生产1000 t这种纯度的铁，至这种纯度的铁，至少少需要含氧化铁需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤的赤铁矿多少吨？铁矿多少吨？解：解：需要含氧化铁需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为的赤铁矿的质量为Y。1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t93.3%930t。3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 =高温高温160 112Y80% 930t160:112=

18、Y80%: 930t Y=1666.1t答：答：生产生产1000 t这种纯度的铁，至这种纯度的铁，至少少需要含氧化铁需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为的赤铁矿为1666.1t。3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ；=高温高温 1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下在高温条件下CO作还原剂，夺取作还原剂，夺取铁矿石里的氧，铁矿石里的氧，将铁还原出来。将铁还原出来。 2.在实际生产时在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用在计算用料时和产量时料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水铁与空气中的氧气、水( (或水蒸气或水蒸气) )直接接直接接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。触，如果隔绝了