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第1课时
金属矿物 铁的冶炼
R·九年级化学下册
课题3 金属资源的利用和保护
第八单元 金属和金属材料
课前自学准备
课标要求
1
2
3
4
学习目标
了解铁的冶炼。
知道常见金属：铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
会利用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。
有关炼铁的杂质问题计算。
3. 工业炼铁：（1）设备： ，（2）原
料： ，（3）原理：
________________________________________。
2. CO还原Fe2O3：（1）现象 ，
；（2）化学方程式为
。
1. 地球上的金属资源除 等有单质形式存
在外，其余都以化合物形式存在。
金、银
红棕色粉末变黑
澄清的石灰水变浑浊
高炉
赤铁矿石、焦炭、石灰石
温的条件下，用CO从铁的氧化物中把铁还原出来
在高
课前自学准备
预习检测
人类社会离不开金属。
课堂教学展示
新课导入
这些金属材料可以直接获得吗？
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银）等以单质形式存在外，其余金属都以化合物形式存在。
知识点1 金属矿物
自然界中 以单质形式存在的银
自然界中 以单质形式存在的金
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课堂探究
常见的金属矿石——铁矿石
赤铁矿_________
磁铁矿_________
黄铁矿
_________
菱铁矿
_________
Fe2O3
Fe3O4
FeS2
FeCO3
常见的金属矿石——铜矿石
赤铜矿_________
黄铜矿_________
辉铜矿_________
孔雀石______________________
Cu2O
CuFeS2
Cu2S
Cu2 (CO3)-
(OH)2
常见的金属矿石——其他矿石
铝土矿_________
软锰矿_________
金红石_________
你知道自然界中含量最大的金属是什么吗？
Al2O3
MnO2
TiO2
地球上金属资源很丰富，我国矿物储量种类齐全。在所有金属中，含量最丰富的是铝，而提炼量最大的是铁。
部分金属在地壳中的含量 元素名称 铝 铁 钙 钠 钾
质量分数% 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47
元素名称 镁 锌 铜 银 金
质量分数% 2.00 0.008 0.007 0.000 01 0.000 000 5
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。
思考
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
黄铁矿FeS2
菱铁矿FeCO3
铁矿石 主要成分 含铁量
赤铁矿 Fe2O3 70%
磁铁矿 Fe3O4 72%
菱铁矿 FeS2 48%
黄铁矿 FeCO3 47%
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。
归纳
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。
《天工开物》中记载了我国古代炼铁的技术
古代炼铁
【点击图片播放视频：复原《天工开物》古法炼铁技艺】
知识点2 铁的冶炼
古代炼铁
现代炼铁工厂
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1.冶炼的原料：
赤铁矿石、焦炭、石灰石
2.冶铁的设备：高炉
3.产品：生铁(以铁水的形式)
工业冶炼铁是一个复杂的过程
提供还原剂CO，提供热量
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
CaCO3====CaO+CO2↑
高温
CaO+SiO2====CaSiO3
高温
4. 工业炼铁的原理：
在高温下，利用______与______反应生成的____________把铁从铁矿石中还原出来。
焦炭
氧气
一氧化碳
C+O2==== CO2
高温
C+CO2====2CO
高温
Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2
高温
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以赤铁矿炼铁为例，其主要原理是一氧化碳与氧化铁反应，请写出该反应的化学方程式。
Fe2O3+3CO======2Fe+3CO2
高温
回忆一氧化碳还原氧化铜的实验，试着设计实验室内可行的装置及步骤。
实验原理：
【实验】一氧化碳还原氧化铁
实验装置：
实验步骤：
①检查装置气密性；
②装入样品并固定；
③点燃尾部酒精灯；
④向玻璃管内通入CO气体；
⑤给氧化铁加热；
⑥停止加热；
⑦停止通入一氧化碳；
⑧熄灭尾部酒精灯。
为什么要先通CO再加热？
⑥和⑦是否能调整顺序？
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实验现象：
①红色粉末逐渐变成黑色；
②澄清石灰水变浑浊；
③点燃尾气时，产生蓝色火焰。
2CO+O2==== 2CO2
点燃
3CO+Fe2O3=====2Fe+3CO2
高温
CO2+Ca(OH)2 === CaCO3↓+H2O
排出实验装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，发生爆炸。
1. 实验开始时为什么要先通入一会CO？
将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。
2. 如何验证反应中生成了什么物质？
处理尾气中多余的CO，防止污染空气。
3. 装置中右边的酒精灯起什么作用？
4. 实验完毕后为什么要继续通入CO直至玻璃管冷却？
一是防止生成的铁粉在高温下再被氧化，二是防止试管中的液体倒吸入玻璃管使其炸裂。
例 下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（ ）
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
√
√
×
√
D
课堂教学展示
典例剖析
在实际生产中，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。
知识点3 有关含杂质问题的计算
【例题】用1 000 t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（计算结果保留一位小数）？
【分析】题目中共出现三个数据，但都不是纯量，这三个数据间的关系为：
赤铁矿石
1 000 t
1 000 t×80%
化学方程式计算出纯铁质量
纯铁质量÷96%
化学方程式所表示的是纯净物之间发生的化学反应，各化学式所表示的化学量是纯净物之间的质量关系。
Fe2O3
Fe
生铁
当参加反应的物质含有杂质时，首先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量。
【解】1 000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：
1000 t × 80% = 800 t
160 2×56
800 t 　　 　x
160 800 t
2×56 x
=
x = 560 t
折合为含铁96%的生铁的质量为：560 t÷96%=583.3 t
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是583.3 t。
设：800 t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
归纳
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？
课堂教学展示
典例剖析
160 2×56
80%x 　　1.4×104 t
160 80%x
2×56 1.4×104 t
=
x = 2.5×104 t
答：至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是 2.5×104t。
解：设至少需要赤铁矿的质量为x。
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
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。
赤铁矿
Fe2O3
Fe
1.4×104 t
思路：
金属材料：不活泼金属（金、银等）以单质形式存在，其余金属以化合物形式存在。
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课堂小结
铁的冶炼：
原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石
设备：高炉
产品：生铁（铁合金、混合物）
有关杂质问题的计算:
根据化学方程式计算时，要把含杂质
的质量换算成纯物质的质量。
1.写出下列矿石主要成分的化学式。
（1）赤铁矿： ；
（2）磁铁矿： ；
（3）菱铁矿： ；
（4）铝土矿： 。
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
课后反馈总结
课堂练习
2.某钢铁厂每天需消耗5000t含 Fe2O3 76%的赤铁
矿石，该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质
量是多少？
3. 冶炼2000t含杂质3%的生铁，需要含
Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
课后作业

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