资源简介

(共33张PPT)
课时1 铁的冶炼
目录
CONTENTS
新知学习
3
新课引入
2
随堂练习
5
学习目标
1
课堂小结
4
1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿形式存在的
2.了解铁的冶炼方法，体会化学方法在金属冶炼中的重要性
3.能根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算
学习目标
重点
难点
从”上天”到”入地”，从建筑物到衣食住行，金属都是不可或缺的。
新课引入
金属有广泛的用途，我们可以从自然界中直接获取金属单质吗？
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除了金、银等以单质形式存在，其余都以化合物的形式存在。
Ⅰ 金属矿物
新知学习
以单质形式存在的金属矿物
金
银
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
磁铁矿
(主要成分是Fe3O4)
黄铁矿
(主要成分是FeS2)
以化合物形式存在的金属——含铁的矿物
以化合物形式存在的金属——其他金属矿物
赤铜矿
(主要成分是Cu2O )
金红石
(主要成分是TiO2 )
软锰矿
(主要成分是MnO2 )
铝土矿
(主要成分是Al2O3 )
地壳中的金属元素含量
元素名称 质量分数/%
铝 7.73
铁 4.75
钙 3.45
钠 2.74
镁 2.47
钾 2.00
铝是地壳中含量最多的金属元素。
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，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。
1. 写出下列矿石的主要成分的化学式：
①赤铁矿__________，
②磁铁矿__________，
③铝土矿__________。
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
针对训练
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量金属，用于工农业生产和其他领域。其中，目前提取量最大的金属是铁。
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
铝土矿
(主要成分是Al2O3 )
软锰矿
(主要成分是MnO2 )
如何从金属矿石中提取我们想要的金属呢？
金属的冶炼：使金属矿物变成金属的过程。
早在春秋时期，我国已开始生产和使用铁器。战国时期，铁制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》记载的我国古代炼铁示意图
怎样把含铁矿石变成铁呢？
钢铁
Ⅱ 铁的冶炼
选择哪种铁矿石炼铁最好？为什么？
应选择含铁量高、不含有害元素的矿石，常用赤铁矿和磁铁矿。
因为这两种矿石含铁量高(质量分数大)，不含硫等其他有害元素，冶炼时产生的污染小。
炼铁的原料
铁矿石、焦炭、石灰石
高炉气体
高炉气体
出铁口
进风口
O2
N2
热空气
生铁
进风口
出渣口
炉渣
实验室可以使用什么物质来代替焦炭呢？
工业炼铁的原理是什么呢？
复习回顾
炼铁的原料
铁矿石、焦炭、石灰石
高炉气体
高炉气体
出铁口
进风口
O2
N2
热空气
生铁
进风口
出渣口
炉渣
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
炼铁原理
CO2+C 2CO
高温
C+O2 CO2
高温
释疑
工业炼铁的原理是什么呢？
焦炭的作用是什么？
①提供热量；
②提供还原剂
石灰石的作用是什么？
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去
冶炼其他金属的方法
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
知识拓展
热分解法
适用于金属活动性弱的，在常见金属活动性顺序的右端区域
物理提取
其密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒，泥沙等杂质，便可得到
热还原法
适用于金属活动性比较强，在常见金属活动性顺序中居于中间区域(Zn~Cu)
电解法
一般用于金属活动性顺序中铝及铝以前的金属冶炼
例. 某钢铁厂日产含铁96%的生铁2 240 t。请计算：
(1)该钢铁厂日产铁的质量是__________t。
2 150.4
解：该钢铁厂日产铁的质量为2 240 t×96%=2 150.4 t
Ⅲ 有关化学反应中杂质问题的计算
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。
(2)该钢铁厂每天需要含氧化铁80%的赤铁矿石多少吨？
解：设该钢铁厂每天需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160　　　　　　 112
80%x 2 150.4 t
x＝3 840 t
答：该钢铁厂每天需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为3 840 t。
(2)纯净物的质量 = 含杂质的混合物的质量×纯度
(3)含杂质的混合物的质量 = 纯净物的质量÷纯度
(1)纯度 =
杂质问题的计算
总结
含杂质物质的化学反应计算的一般步骤
1.将含有杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
2.将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
3.将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。
计算时一般假定杂质不发生反应，因此只能将纯净物的质量代入化学方程式进行计算
1. 某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3 000 t，试计算：
(1)该3 000 t生铁中含纯铁多少吨？
(2)该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？(计算结果保留整数)
解：(1)生铁中含纯铁的质量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。
针对训练
解得 x ≈ 4 790 t
解：(2)设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。
160 112
x×85% 2850t
160
x×85%
=
112
2 850 t
答：(1)该3000 t生铁中含纯铁2 850 t。
(2)该炼钢厂每天需含 Fe2O3 质量分数为 85% 的赤铁矿石约4 790 t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
课堂小结
金属矿物
铁的冶炼
金属元素
存在形式
单质
化合物
杂质问题的计算
Fe2O3+3CO ===== 2Fe+3CO2
高温
反应原理：
铁的冶炼
工业炼铁(高炉炼铁)
1.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. 赤铜矿(主要成分是Cu2O)
A
随堂练习
赤铁矿中含有铁元素
2. “化”说中国炼“金”术。
(1)战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。黄金能以单质形式存在于自然界的原因是____________________。
(2)西汉时期有一种炼钢方法叫“炒铁”，就是将含碳量过高的生铁在高温下加热至半流体状，然后加入铁矿石粉不断“翻炒”，该过程的目的是___
__________________________。
(3)铝土矿的主要成分是Al2O3，现代工业通过电解熔融氧化铝的方法制取铝，同时反应会生成氧气，该反应的化学方程式为______________________。
金的化学性质很稳定
低含碳量，使生铁转化为钢
降
2Al2O3 4Al+3O2↑
3. 我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1 535 ℃。
根据图文回答下列问题。
(1)不断鼓入空气的目的是__________。
中华优秀传统文化
提高炉温
赤铁矿、
(2)炼铁炉中生成铁的化学方程式为___________________________。
(3)撒入潮泥灰主要作用是_____________________________。通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量，此过程体现了氧气的________(选填“氧化性”或“还原性”)。
(4)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁______，易于加工。
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
将矿石中的二氧化硅转化为炉渣
氧化性
低
潮泥灰的作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣。
赤铁矿、
4.如图所示为高炉炼铁的示意图，请回答下列问题。
(1)焦炭的作用是：①______________；②制取还原剂。(2)高炉炼铁的产品是______，它与钢的主要区别是___________。(3)下列关于高炉炼铁的叙述正确的是_____(填字母)。
A. 为了加快反应速率，高炉炼铁前可先将铁矿石粉碎
B. 高炉尾气对环境无影响，可直接排放
C. 产物出口低于炉渣出口的原因是产物密度大于炉渣密度
燃烧提供热量
生铁
含碳量不同
AC
增大反应物间的接触面积
高炉尾气的成分中有一氧化碳，有毒
(4)取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量的稀盐酸，可观察到的现象是_______________________________，发生反应的化学方程式为______________________，当反应停止后，还可以观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质是______(填化学式)。
有气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
C
5.(2023陕西节选)生铁和钢是应用广泛的铁合金，工业上用赤铁矿冶炼生铁的主要反应原理为Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2。某炼铁厂用含Fe2O3 80%的赤铁矿冶炼出含铁1 120 t的生铁，计算炼铁所用赤铁矿的质量。
解：设冶炼时参加反应的氧化铁的质量为x。Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2160 112
x 1 120 t
x＝1600 t 炼铁所用赤铁矿的质量＝1 600 t÷80%＝2 000 t答：炼铁所用赤铁矿的质量为2 000 t。

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