金属资源的利用和保护（课时1金属矿物铁的冶炼）课件-九年级化学人教版下册

课题3金属资源的利用和保护第八单元

金属和金属材料第1课时

金属矿物、铁的冶炼化

学

组课

前

回

顾1.金属活动性顺序由强到弱的顺序依次为：

。2.单质:

叫做单质，化合物:

叫做化合物。3.具有还原性的物质是

。MgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNa同种元素组成的纯净物（一物一素）组成中含有不同种元素的纯净物（一物多素）碳C、一氧化碳CO、氢气H2新

课

导

入无处不在的金属材料新

课

导

入无处不在的金属材料学

习

目

标

1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。2.能根据化学方程式进行含杂质的简单计算，并解决生产生活中的简单问题。探

究

新

知金属资源在自然界的存在地壳中金属元素的含量元素名称质量分数/%铝7.73铁4.75钙3.45钠2.74钾2.47镁2.00锌0.008铜0.007银0.00001金0.0000005目前人类普遍使用的金属有哪些？铝合金楼梯不锈钢水壶铜导线黄金戒指银手镯探

究

新

知沙里淘金冶炼钢铁地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，但存在形式各有不同，这与什么有关呢？金属资源在自然界的存在探

究

新

知金属活动性由强逐渐减弱MgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNa除了金Au、银Ag、铂Pt等有单质形式存在，大多数金属在自然界中以金属矿物形式存在金Au银Ag铂Pt以单质形式存在（化学性质稳定）：极少数不活泼的金属。金属资源在自然界的存在探

究

新

知金属资源在自然界的存在

以化合物形式存在（化学性质活泼）。大多数较活泼的金属以化合物形式存在，如铝Al、铁Fe、铜Cu等金属化合物在自然界中以矿物的形式存在，称为矿石赤铁矿（主要成分Fe2O3）磁铁矿（主要成分Fe3O4）铝土矿（主要成分Al2O3）探

究

新

知金属资源在自然界的存在大多数金属在自然界中以矿物形式存在赤铜矿（主要成分Cu2O

）金红石（主要成分TiO2）软锰矿（主要成分MnO2）探

究

新

知一、金属矿物地球上的金属资源广泛存在于地壳海洋存在形式为单质：少数很不活泼的金属如Au、Ag以单质形式存在化合物：多数金属如Fe、Al等。金属在自然界中的存在形式化学性质稳定(以单质形式存在)如金Au、银Ag化学性质活泼（以化合物形式存在）如铝Al、铁Fe、铜Cu等探

究

新

知一、金属矿物我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一,矿物储量也很丰富。矿产名称单位2023年储量铁矿矿石亿吨169.17铝土矿矿石亿吨70752.22锰矿矿石亿吨26129.79锌矿金属万吨5992.71铜矿金属万吨4064.79金矿金属吨3203.77银矿金属吨66866.44数据源自《中国矿产资源报告》2024探

究

新

知一、金属矿物

其中，钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。锑矿钨矿锡矿探

究

新

知一、金属矿物赤铁矿(主要成分是Fe2O3)磁铁矿(主要成分是Fe3O4)红棕色黑色（有磁性）铁矿石赤铁矿(主要成分是Fe2O3)磁铁矿(主要成分是Fe3O4)氧化物（一物两素一氧）铁矿石：——铁矿石探

究

新

知一、金属矿物——铁矿石铁的几种矿物含铁量70%赤铁矿主要成分Fe2O3含铁量72.4%磁铁矿主要成分Fe3O4含铁量48.3%菱铁矿主要成分FeCO3含铁量46.7%黄铁矿主要成FeS2含铁量高产物环保哪种矿物适宜用来炼铁？选择依据：常用赤铁矿和磁铁矿。炼铁会产生二氧化硫污染物探

究

新

知一、金属矿物——铁矿石罕见的铁矿石七彩针铁矿这不是一种稀有矿物，也没有完整的结晶，但它因晕彩而呈现出七彩颜色十分吸引人。探

究

新

知一、金属矿物——其他金属矿石铝的矿石:铝土矿(主要成分是Al2O3)氧化物铜的矿石:赤铜矿(主要成分是Cu2O)毛赤铜矿(Cu2O

)孔雀石Cu2(OH)2CO3探

究

新

知一、金属矿物——其他金属矿石钛的矿石:金红石(主要成分是TiO2)软锰矿(主要成分是MnO2)探

究

新

知我们德宏州博物馆里面成列的矿石探

究

新

知矿石中的金属化合物纯金属提炼一、金属矿物——其他金属矿石探

究

新

知二、铁的冶炼怎样从铁矿石中得到生铁呢?我国古代炼铁图宝钢炼铁高炉探

究

新

知二、铁的冶炼早在春秋战国时期，我国已生产和使用铁器。战国时期，铁质工具的大量使用提高了生产力水平。随后，铁逐渐成为最主要的金属材料。《天工开物》中有我国古代炼铁的记载。战国时期铁铲南北朝铁鼎探

究

新

知二、铁的冶炼赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4失去氧元素（还原反应）还原剂常见还原剂：（三大还原性物质：氢气H2、一氧化碳CO、碳C）化合物

还原性:C+金属氧化物=金属+CO2↑CO+金属氧化物=金属+CO2H2+金属氧化物=金属+H2O如何要使Fe2O3转变为Fe呢？（CO、C、H2）单质Fe探

究

新

知二、铁的冶炼Fe2O3失去氧元素（还原反应）还原剂FeCO1.主要原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温现代炼铁高炉铁矿石赤铁矿夺取氧元素反应需要大量热探

究

新

知二、铁的冶炼2.工业炼铁：图8-16炼铁高炉及炉内主要化学反应示意图（1）设备：（2）原料：高炉赤铁矿石、焦炭、石灰石和空气等①赤铁矿石主要成分Fe2O3提供热量：②焦炭转化为CO：放热C+O2CO2高温C+CO22CO高温③空气④石灰石铁矿石中的石英(SiO2)对生铁产品的品质有严重影响，可与石灰石反应形成炉渣除去探

究

新

知二、铁的冶炼③3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温①C+O2CO2高温④CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高温②CO2+C2CO高温1.原料：铁矿石、焦炭、石灰石石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣工业炼铁：焦炭：提供热源(高温)

制还原剂CO将矿石中的二氧化硅转化为炉渣2.主要反应：探

究

新

知二、铁的冶炼2.工业炼铁：高炉炼铁的产物：生铁含碳量为2%~4.3%的铁合金粉碎：增大接触面积，使

反应更充分、更快回收利用适当增加炉体高度，延长反应物接触时间混合物特点：硬而脆，不利于加工探

究

新

知二、铁的冶炼2.工业炼铁：减碳工业处理，加入其他元素矿石生铁工业炼铁钢高锰钢和钒钢探

究

新

知二、铁的冶炼模拟炼铁原理探

究

新

知二、铁的冶炼1.炼铁的主要原理：一氧化碳CO与氧化铁反应，其反应方程式为：（现象：红棕色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊）装置图：红色黑色CO还原金属氧化物的配平方法：夺几配几，然后用观察法3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温4CO+Fe3O43Fe+4CO2高温探

究

新

知二、铁的冶炼1.炼铁的主要原理：一氧化碳CO与氧化铁反应，其反应方程式为：（现象：红棕色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊）装置图：步骤：①检查装置气密性；②装入药品并固定；③通入纯净的CO；④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入CO。红色黑色3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温探

究

新

知二、铁的冶炼装置图：模拟炼铁原理点燃尾气燃烧产生蓝色火焰

2CO+O2=2CO2澄清的石灰水逐渐变浑浊

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O红棕色粉末逐渐变成黑色Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温CO起还原剂的作用尾气处理装置：CO有毒，防止CO污染空气探

究

新

知二、铁的冶炼模拟炼铁原理一通、二点、三撤、四停（CO：早出晚归，酒精灯：迟到早退）2.实验步骤：一通CO：先通CO排尽装置内的空气，以防加热时气体不纯发生爆炸3Fe

+2O2

Fe3O4△CO：前防爆炸，后防氧化二点：点燃酒精喷灯三灭：实验结束先熄灭酒精喷灯四停CO：最后停止通CO，实验结束要等试管内物质冷却后才停止通CO，目的是：防止生成的铁Fe被氧化。探

究

新

知二、铁的冶炼模拟炼铁原理注意事项:1.装置末端酒精灯的作用是什么？2.如何检验生成的黑色固体中有铁粉？磁铁吸引/加入足量稀盐酸，产生气泡点燃尾气，防止有毒的CO污染空气3.为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？排尽装置内的空气，防止加热发生爆炸4.为什么要先停止加热，待物质冷却后再停止通CO？防止生成铁粉再次被氧化探

究

新

知二、金属的冶炼

铝的冶炼2Al2O3=====4Al+3O2↑通电铜的冶炼湿法炼铜:Fe

+CuSO4=====FeSO4+Cu火法炼铜(主要方式)Cu2S＋O2

2Cu＋SO2制取铝、铜后，再添加元素即可得到铜合金、铝合金。探

究

新

知二、金属的冶炼——有关杂质的计算高温Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高炉炼铁的产物：生铁含有2%~4.3%的碳及少量磷和硫的铁合金硬而脆，不利于加工高炉炼铁和实验室炼铁有什么区别？其产物是纯铁吗？可经过吹氧冶炼等工序生产钢，含碳量降至0.03%~2%的铁合金如果你是炼铁厂厂长，如何根据生产实际需求估算投入的矿石量？探

究

新

知二、金属的冶炼——有关杂质的计算【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨（计算结果保留一位小数）？Fe2O3和杂质混在实际生产时，炼铁所用的原料或所得的产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。铁矿石Fe2O3Fe生铁（主要含铁）

混合物化合物（纯净物）单质（纯净物）合金（混合物）探

究

新

知二、金属的冶炼——有关杂质的计算【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨（计算结果保留一位小数）？解：1000t×80％=800tmFe2O3=带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量设可以炼出铁的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO2高温1602×56800t

xx=560t=160

112800t

x

答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583.3t。m生铁=560t÷96%=583.3t探

究

新

知二、金属的冶炼——有关杂质的计算【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨（计算结果保留一位小数）？方法二：根据化学式：1000t×80％=800t2×56160=560t×100%800t×560t÷96%=583.3t矿石中Fe2O3的质量：Fe2O3中铁元素的质量：可得到生铁的质量：探

究

新

知二、金属的冶炼——有关杂质的计算有关杂质问题的计算:m纯＝

m混×纯度纯净物的质量分数(纯度)＝

×100%

纯净物的质量（m纯）混合物的质量（m混）

=1-杂质的质量分数

根据化学方程式进行计算时，要把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。即：只有纯净物的质量才能带入方程式中进行计算。m混＝

m纯÷纯度练

习

与

运

用1.(P221)下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是()。A.铝

B.金

C.银

D.铁D2.(P234)某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中Fe2O3的质量分数为（

）。

A.95% B.85% C.90% D.80%地壳中含量最高Fe2O3的相对分子质量为：56×2+16×3=160其中铁元素的总相对分子质量为：56×2=112练

习

与

运

用2.(P234)某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中Fe2O3的质量分数为（

）。

A.95% B.85% C.90% D.80%C∴Fe2O3中铁元素的质量分数为：112

160×100％=70％设矿石样品中Fe2O3的质量分数为x，则：x×70％=63％x=63％70％=90％化合物质量分数＝

×100%

元素的质量分数化合物中该元素的质量分数练

习

与

运

用3.(P235)写出下列金属矿石主要成分的化学式。（1）磁铁矿：

;（2）赤铜矿：

;（3）铝土矿：

。Fe3O4Cu2OAl2O34.(P237)我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出相关反应的化学方程式（提示：ZnCO3受热分解可生成ZnO等）。①ZnCO3

ZnO+CO2↑高温②2ZnO+C2Zn+CO2↑高温③2Cu2O+C4Cu+CO2↑高温练

习

与

运

用5.(P238)某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少（计算结果保留一位小数）？解：5000t×76％=3800tmFe2O3=设可以生产铁的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO2高温1602×563800t

xx=2660t=160

1123800t

x

答：理论上可以炼出含铁98%的生铁的质量为2714.3t。m生铁=2660t÷98%=2714.3t课

堂

小

结金属矿物金属资源的利用和保护铁的冶炼原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气赤铁矿、磁铁矿、铝土矿、赤铜矿、金红石、软锰矿等工业炼铁用料和产量计算：含杂质的计算课

后

练

习1.如图是工业炼铁示意图。下列说法中不正确的是（）A.赤铁矿的主要成分为Fe2O3

B.石灰石的作用是形成炉渣C.焦炭的作用只是提供热量 D.高炉烟气对空气造成污染C2.下列矿石适宜用来冶炼生铁的是（）A.黄铜矿 B.孔雀石 C.铝土矿 D.