科粤版（2024）九年级下册（2024）金属矿物与金属冶炼优秀ppt课件

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2024科粤版化学九年级下册【精做课件】6.3 金属矿物与金属冶炼第六单元 金属和金属材料授课教师： Home . 班 级： 九年级（---）班 . 时 间： . 2026年2月2日学习目标讲授新课情境导入1.为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大？2.为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属？ 少数很不活泼的金属(如金、铂、银)能以单质形态存在。知识点1 几种金属矿物 绝大多数金属都是以化合物形态存在于矿物中的。通过金属冶炼，人们可将矿物中的金属化合物转化为金属单质。地壳中含量居前三位的金属元素：铝、铁、钙。 铁在地壳中含量丰富，冶炼过程较为简单，具有优良的物理性能，生产加工较容易，因此到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属。共占23.14%如铜仅占十万分之七观察并学习以下金属矿物的相关知识。其他的金属矿石菱铁矿_________FeCO3CuFeS2黄铜矿_________辉铜矿_________Cu2S金红石_________TiO2 你能从经济效益和环境保护两个角度分析，常见的铁矿石中最不适合用来炼铁的是哪一种吗？赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3经济效益角度： 含铁量要高，即比较四种矿石中铁元素的质量分数的大小。赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3以上四种矿石中，哪几种铁矿石更适合炼铁？√√赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3环境保护角度： 要求不污染环境，而黄铁矿中含有硫元素，可能会生成_______，污染空气。SO2 黄铁矿含铁量低，且冶炼过程中会产生二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿最不适合用来炼铁。 一般采用含铁量高的赤铁矿来炼铁。冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：1.所需提炼金属的含量高；2.矿石在冶炼过程中对环境污染小；3.冶炼过程尽可能简便。矿石是怎样变成金属的？把金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。知识点2 钢铁的冶炼目的：知道炼铁的原理【实验6-6】利用如图所示的装置，进行氧化铁与一氧化碳反应生成铁的实验。实验装置：尾气处理：燃烧掉剩余的CO 实验步骤：1. 往耐高温的硬质玻璃管中装入少量氧化铁粉末；2. 通入一氧化碳，等 片刻后点燃尖嘴管 处酒精灯；3. 用酒精喷灯对着硬质玻 璃管放氧化铁处加热；4. 当反应结束后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至硬质玻璃管冷却。为什么？为什么？点击播放实验现象： 硬质玻璃管中红棕色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生蓝色火焰。说明反应生成物有：Fe和CO2反应的化学方程式是：CO2+Ca(OH)2===Ca2CO3↓+H2O1. 为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？ 排出装置内的空气，以免加热时因混有空气而发生爆炸。2. 实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？ ①防止氧化铁还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化；②防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂。3. 将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？ 将尾气中多余的CO燃烧掉，防止有毒的CO污染空气。工业炼铁1.原理：在高温条件下，利用高炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。2.主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 3.主要设备：工业炼铁的主要设备是高炉原料主要反应提供铁元素把铁矿石中不能被利用的矿物(如二氧化硅)转变成滤渣而除去提供还原剂CO提供能量提供反应所需的氧气4.反应过程：（1）焦炭与过量空气高温反应生成二氧化碳； （2）二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧 化碳；（3）一氧化碳与赤铁矿石高温反应。5.产物：（1）生铁；（2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等；（3）炉渣：主要是CaSiO3 。 主要含铁，除此之外还含有2%~4.3%的碳，以及少量的硫和磷等 生铁硬而脆，不利于加工，所以，人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气冶炼，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去硫、磷等杂质，所得产品称为钢。炼钢生铁和钢的区别2~4.30.03~2多少硬而脆硬而韧、有弹性可铸不可锻可铸可锻点击播放古代炼铁《天工开物》中“生熟炼铁炉” 1949年前，我国的钢铁生产发展缓慢，1949年，钢的年产量仅15.8万吨。1949年后，特别是改革开放以来，钢铁工业飞快发展，近年来年产量均居世界首位，钢材的品种也大大增加。 位于广东省珠江口伶仃洋海域内的港珠澳大桥，连接香港、珠海和澳门，是目前世界上最大的钢结构桥梁。港珠澳大桥于2009年12月动工建设，2018年10月开通运营，仅主梁钢板用量就达到了42吨。 例 根据化学方程式计算步骤求出：2000 t含氧化铁 80% 的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 95% 的生铁的质量。 解析：在实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质。再计算用料和产量时，应考虑杂质的问题知识点3 含杂质物质的化学方程式的计算纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯物质的质量分数解：2000 t 赤铁矿中含氧化铁的质量为： 2000 t × 80% = 1600 t160 2×561600 t　　 　xx = 1120 t折合为含铁95%的生铁的质量为：1120 t÷95%≈1179 t答：2000 t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁95%的生铁1179t。某钢铁厂采用赤铁矿炼铁。若该厂日产含铁 1.4×104 t的生铁，至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是多少？160 2×5680%x　　1.4×104 tx = 2.5×104 t答：至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是 2.5×104t。还可以用元素守恒法解答。元素守恒法依据：由于反应前后元素种类和质量不变，故铁矿石中铁元素质量=生铁中的铁元素质量。1.4×104 t思路：1.下列说法不符合事实的是（ ）。A. Al、Fe、Ca在地壳中含量占金属元素的前三位 B. 金属元素在自然界中都以化合物形态存在C. 金属矿物是冶炼金属的基本原料 D. 从本课介绍的矿物主要成分分析，金属元素在化合物中都呈正价态B2. 我国早在商代就能制造出精美的青铜器，到了战国时期已能炼铁。人类开发利用下列金属单质的时间顺序与金属活动性强弱存在着某种内在的联系。由此推断，人类开发利用下列金属的时间由先到后的顺序是（ ）A. Cu Fe Al ZnB. Cu Zn Fe AlC. Cu Fe Zn AlD. Al Zn Fe CuC3. 生铁和钢的主要区别在于（ ）。组成元素不同生铁是混合物，钢是纯净物生铁是合金，钢不是合金含碳量不同D4. 生铁因含硫、磷二比较脆，不利于制作加工。据此分析，炼铁所用的矿石，不宜采用下列的（括号内为该矿物主要成分的化学式）（ ）。A. 赤铁矿（Fe2O3）B. 磁铁矿（Fe3O4）C. 菱铁矿（FeCO3）D. 黄铁矿（FeS2）D5. 高炉炼铁过程中不是直接通入一氧化碳与铁矿石反应，而是投人铁矿石和焦炭，鼓入热空气。若高炉内投入的铁矿石是磁铁矿（主要成分是Fe3O4)，请写出各步反应的化学方程式。① ____________________________ ；② ____________________________ ；③ ____________________________ ；④ ____________________________ 。6. 某炼铁厂月产含铁97%的生铁23 072 t，则该厂每月需消耗含氧化铁80%的赤铁矿原料不低于多少吨？160 112x×80% 23072t×97%x = 39964 t答：该厂每月需消耗含氧化铁80%的赤铁矿原料不低于39964t。知识点1 金属冶炼的先后顺序、常见的金属矿物如图是人类冶炼金属的时间轴，①～④代表选项中的四个时代，其中③表示的时代是(　　)A. 工业时代 B. 铁器时代 C. 青铜时代 D. 石器时代B【点拨】越不活泼的金属被人类发现和大规模使用得越早，铜活动性比铁弱，人类使用青铜器早于铁器，故选B。 返回2. 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源。在以下四种矿石中，可用于炼铁的是(　　)A. 赤铁矿(主要成分是Fe2O3)B. 炉甘石(主要成分是ZnCO3)C. 铝土矿(主要成分是Al2O3)D. 黄铁矿(主要成分是FeS2)A【点拨】可用于炼铁的矿石中必须含有铁元素，且不含有害元素(如硫元素)。【点规律】选择铁矿石时，从经济效益角度分析，要考虑铁矿石所含铁元素的质量分数；从环境保护角度分析，要考虑在炼铁过程中是否会产生污染环境的物质。炼铁时选择铁矿石要选择含铁量高、不含有害元素(如硫元素)的铁矿石。所以，一般选择赤铁矿或磁铁矿，而不选择黄铁矿(因为黄铁矿中含有硫元素，易生成SO2，污染环境)。 返回知识点2 铁的冶炼3. 钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一。如图是工业炼铁的化学原理，请回答下列问题：(1)实验时，要先通入一会儿CO，然后再加热，这样操作的目的是_____________________________________。加热一会儿后，可观察到硬质玻璃管内的现象是____________________________，反应的化学方程式是_________________________________________。排尽装置内空气，防止加热时发生爆炸红色粉末逐渐变成黑色(2)在这个实验中，澄清石灰水的作用是________________________。CO有毒，为防止尾气对环境造成污染，处理尾气的方法是_____________________________________。实验完毕，玻璃管内固体的质量会______(填“不变”“增大”或“减小”)。检验是否有二氧化碳生成装置末端放一盏燃着的酒精灯(合理即可)减小(2)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验室用此方法检验二氧化碳，故在这个实验中，澄清石灰水的作用是检验反应是否产生了二氧化碳气体；一氧化碳有毒，实验时要进行尾气处理，一氧化碳具有可燃性，可在装置末端放一盏燃着的酒精灯，将其点燃，也可以套一只气球；在这个反应中，氧化铁中的氧元素被CO夺去，生成铁，玻璃管内固体的质量会减轻。减轻的质量为反应的氧化铁中所含氧元素质量。 返回知识点3 化学反应中有关杂质问题的计算4. 2025年4月，中国新一代智能城际动车组在长春下线。高铁钢轨的制造需要大量铁矿石炼铁。现有含Fe2O3为80%的赤铁矿石2 900 t，求理论上可炼制含铁97%的生铁的质量为多少？【点拨】由赤铁矿石的质量、氧化铁的质量分数，根据炼铁的化学方程式可列式计算炼出含铁97%的生铁的质量。 返回纠易错 对工业炼铁的原理及原料的作用辨别不清5. 钢铁厂炼铁采用的主要设备是高炉。下列有关高炉炼铁的说法正确的是(　　)①高炉中焦炭的作用之一是产生一氧化碳②高炉中石灰石的作用是使铁矿石中的脉石(如二氧化硅)转变成炉渣而除去③工业炼铁主要利用焦炭的还原性夺取铁的氧化物中的氧元素④高炉中把铁矿石(以赤铁矿为例)冶炼成铁的主要反应原理是3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2⑤从高炉中得到的是纯铁A. ①②③⑤ B. ①②④⑤ C. ①④⑤ D. ①②④D高温 金属矿物与金属冶炼