资源简介

(共30张PPT)
1.知道元素有两种存在形态。
2.认识几种金属矿物，知道某些矿物的主要成分。
3.了解生铁和钢冶炼的原理及操作的注意事项。
4.了解冶炼金属的常用方法。
5.了解生铁和钢的区别以及主要性能。
6.初步学会关于不纯物的化学方程式的计算。
金属材料的发展史
东汉晚期的青铜奔马
（马踏飞燕）
河北沧州铁狮子，铸造于953年
铝制品
（铝的使用在100多年前）
青铜器时代
铁器时代
1
2
3
铝的广泛使用
人类利用金属的先后顺序：铜→铁→铝。
由于铝的化学性质比较活泼，在古代很难通过冶炼得到单质铝，故铝的利用较晚。
现阶段年产量：铁＞铝＞铜。
为人类社会作出许多贡献的金属是从哪里来的呢？它们来自地壳中天然存在的矿物。其中，有少数很不活泼的金属，如金、 银、 铂能以单质形态存在，绝大多数金属都是以化合物形态存在于矿物之中。
为什么只有金银等少数金属在自然界有单质的形式存在呢？
金、银等金属化学性质不活泼
部分金属元素在地壳中的含量
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
矿石不是合金。合金中含有金属单质，矿石中含有金属的化合物。
几种金属矿物
铝土矿主要成分是Al2O3
赤铁矿主要成分(Fe2O3)
磁铁矿主要成分(Fe3O4）
黄铁矿主要成分是Fe2S
孔雀石主要成分是[Cu2(OH)2CO3]
赤铜矿主要成分是Cu2O
讨论：选择下列哪种铁矿石炼铁最好，为什么？
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
菱铁矿FeCO3
黄铁矿FeS2
应选择含铁量高、不含有害元素的矿石：
菱铁矿含铁量低，黄铁矿含有硫元素，常用赤铁矿和磁铁矿。
钢铁的冶炼
70%
72.4%
48.3%
46.7%
实验室模拟炼铁
【实验药品】
【实验装置】
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
【实验原理】
【实验现象】
玻璃管内红棕色粉末逐渐变成黑色
试管内澄清石灰水变浑浊
尾气燃烧产生蓝色火焰
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
CO2+Ca(OH)2= CaCO3↓+H2O
2CO + O2 2CO2
点燃
装置末端酒精灯的作用是什么？
点燃尾气，防止有毒的CO污染空气
点燃
收集
检查装置气密性
装药品，固定仪器
通入纯净的CO气体
点燃酒精灯
熄灭酒精灯
冷却后停止通CO
点燃酒精喷灯
反应结束后熄灭酒精喷灯
实验室模拟炼铁步骤
【记忆法则】
一氧化碳早出晚归
酒精喷灯迟到早退
3.如何检验生成的黑色固体中有铁？
（2）取样，加入足量的稀盐酸，若黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色，则黑色粉末为铁。
（1）用磁铁吸引；
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
2. 为什么要先停止加热，待物质冷却后再停止通CO？
石灰水倒吸使硬质玻璃管破裂
防止铁粉再次被氧化
阅读教材P18，讨论回答下列问题
1.钢铁厂如何把矿石炼成铁和钢？
2.生铁与钢的成分有何异同？
3.写出高炉内发生的的主要反应方程式。
4.将生铁炼成钢的原理是什么？
炼铁设备——高炉
阅读思考
1.焦炭的作用：
2.石灰石作用:
3.炼铁的原理：
工业炼铁－－设备、原料、原理、产品
提供热量，提供还原剂一氧化碳。
原料
将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣。
高温条件下，用一氧化碳做还原剂将矿石中的铁还原出来。
4.得到的产品是什么？
5.出铁口为什么在出渣口下方？
炼铁设备——高炉
产品
产品为生铁，是含碳量
在2%-4.3%的铁合金。
铁水的密度比炉渣的密度小
工业炼铁和实验室炼铁有什么不同
原料、产物不同
设备不同
温度不同
对环境影响不同
操作难易程度不同
工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物
工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管
高炉内温度高，玻璃管内温度较低
高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小
高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单
炼铁 炼钢
原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、废钢、氧气
原理 在高温的条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来；同时，利用石灰石将铁矿石中的脉石（如二氧化硅）转变成炉渣 主要是利用氧化剂（纯氧）把生铁里过多的碳和其他杂质氧化除去
主要设备 高炉 平炉、转炉、电炉
产品 生铁 钢
工业炼铁、炼钢的区别
生铁和钢的区别
类别 含碳量 含杂质 （硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁 2%～4.3% 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 0.03%～2% 少 硬而韧、有弹性 可铸可锻
由于矿藏丰富、易冶炼、价格低廉,铁是世界上应用最广泛的金属。我国早在春秋战国时期就开始炼铁。
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,钢铁工业飞速发展,近年来年产量均居世界首位,钢材的品种也大大增加。
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42万吨。
含杂质化学方程式计算
（1）5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石含有多少吨Fe2O3？请列出计算式。
纯净物的质量=不纯物质的质量×纯度
（2）2000t含Fe 98%的生铁含有多少吨铁？请列出计算式。
（3）2000t含杂质2%的生铁含有多少吨铁？请列出计算式。
例 某炼铁厂每天需消耗5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石，理论上可生产含Fe 98%的生铁多少吨？
温馨提示：
根据化学方程式计算，代入的数据都是纯净物的质量。
解：Fe2O3质量为5000 t×76%＝3800 t
设：生铁质量为x，则纯铁质量为98%·x
Fe2O3 ＋ 3CO 2Fe ＋ 3CO2
160　 　　 112
3800t　　 　 98%·x
160∶3800 t＝112∶（98%·x）　　　　
x＝ 2714.3 t
答：理论上可日产含铁98%的生铁2714.3吨
阅读教材P20“知识视窗”
金属的冶炼方法：
1.活泼金属——电解法(如钠、钾、镁、铝)
2.一般金属——热还原法(如铜、铁、锌)
3.较不活泼金属——直接加热法(如汞)
Al2O3
4Al+3O2↑
MgCl2
Mg+Cl2↑
通电
高温
CuO+H2
Cu+H2O
△
2HgO
2Hg+O2↑
△
1.下列关于炼铁的叙述错误的是（　　）
A.主要原料为铁矿石、焦炭、石灰石、空气等
B.主要设备为高炉
C.主要原理是利用焦炭的还原性置换出铁矿石中的铁
D.主要产物是生铁
2.用3 000 t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是（　　）
A.1 166 t B.1 750 t C.1 810 t D.1 944 t
C
B
3.钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志，如图是模拟炼铁的实验装置图。
(1)请你写出冶炼生铁的化学方程式 。
(2)请写出一种证明产物中含铁粉的方法： 。
(3)此装置有不完善的地方，请写出其中一种改进的方法 。
磁铁吸引
添加尾气处理装置
4.某炼铁厂每天生产1000t含Fe 96%的生铁理论上，需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨？

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