资源简介

(共29张PPT)
9.1.2 金属矿物
及其冶炼
一、化学观念
认识地球上金属资源的存在形式，知道常见金属矿物；理解金属冶炼的化学原理，构建 “化学反应可以实现物质转化” 的观念。
二、科学思维
通过分析金属冶炼的化学反应，培养逻辑推理和归纳总结能力。
三、科学态度与责任
了解我国钢铁工业发展成就和稀土分离技术贡献，增强民族自豪感和对化学学科的认同感。认识到合理开发和利用金属资源的重要性，树立节约资源和保护环境的责任意识。
核心素养目标
重点：
1. 常见金属矿物及主要成分
2. 工业炼铁的化学原理及相关化学反应
难点：
1. 理解金属冶炼过程中的氧化还原反应本质
2. 从化学原理角度分析工业炼铁的流程和操作要点
学习重难点
新课导入
赫梯人的 “铁秘密”
公元前约 1500 年，古代小亚细亚半岛（现今的土耳其）的赫梯人开始冶炼铁，这种坚硬的金属让他们拥有了经济和政治上的力量。当时铁的冶炼过程十分神秘，赫梯人对其严格保密。直到公元前约 1200 年，赫梯王国灭亡，各部落带着炼铁知识分散到欧洲和亚洲，“铁器时代” 才正式拉开帷幕。
01 金属矿物的存在
1. 金属资源的分布及存在形式
（1）分布：地球上的金属资源
广泛存在于地壳和海洋中。
（2）存在形式：
①单质形式：金、铂等
②化合物形式：其余金属
02 铜的冶炼
1. 常见的铜矿石
铜是人类最早使用的金属之一。主要是通过用焦炭焙烧含有铜元素的矿石获得金属铜。含铜的矿石主要有黄铜矿、孔雀石、辉铜矿等。
2. 古人炼铜的反应原理
（1）焙烧孔雀石时，其主要成分碱式碳酸铜受热会分解
Cu2(OH)2CO3 === 2CuO + H2O + CO2↑
△
（2）氧化铜能与木炭反应，生成铜和二氧化碳。
2CuO + C === 2Cu + CO2↑
高温
3. 还原反应
化学方程式为：2CuO + C === 2Cu + CO2↑
高 温
氧化剂，失去氧，被还原
还原剂，得到氧，被氧化
像这样，含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。
常用的还原剂：C、CO、H2
CuO + H2 === Cu + H2O
△
当今社会，在众多的金属材料中，铁、铝及其合金一直在人类生产生活中占据着主导地位，钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志。工业上是如何从铁矿石中得到铁的呢？
思考讨论
03 工业炼铁的化学原理
1. 一氧化碳还原氧化铁实验
（1）反应原理：
（2）实验装置：
一氧化碳气体有毒，实验时一定要注意安全，同时要进行尾气处理！
1. 一氧化碳还原氧化铁实验
（3）实验步骤：
①按上图组装仪器，并检查气密性；
②把少量研细的红色氧化铁粉末装进硬质玻璃管中；
③把硬质玻璃管固定，先点燃出气口处的酒精灯，再通入一氧化碳气体排气，待排尽硬质玻璃管中的空气后，再点燃酒精喷灯加热；
④当红色粉末全部转变成黑色后，先停止加热，继续通入一氧化碳，直至玻璃管冷却，最后熄灭酒精灯。
1. 一氧化碳还原氧化铁实验
实验现象 化学方程式
硬质玻璃管
试管
装置尾部
红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
讨论
1.如何判断反应中生成了什么物质？
（1）红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁；
（2）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。
拓展延伸：若用一氧化碳还原四氧化三铁，应将生成的黑色粉末加入盐酸中，若有气体生成，则证明有铁生成。由于四氧化三铁也有磁性，不能用磁铁吸引的方法检验。
讨论
2.装置导管末端为什么要放一个点燃的酒精灯？
因为一氧化碳有毒，且具有可燃性，反应后排出的尾气中可能含有未反应的一氧化碳，在导管末端放置点燃的酒精灯，是为了将尾气中的一氧化碳点燃，使其转化为二氧化碳，防止一氧化碳排放到空气中造成空气污染。
1. 一氧化碳还原氧化铁实验
实验结论：
氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。反应的化学方程式为：
思考讨论
1．实验开始前，为什么要先通入CO气体再加热？
2．实验结束后前，为什么要停止加热再停止通入CO？
排尽玻璃管内的空气，以免加热时玻璃管内CO与空气混合发生爆炸。
防止新生成的铁粉被氧化；防止液体倒吸，使玻璃管炸裂。
记忆口诀：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。
2. 工业炼铁
钢铁工业中就是利用这一原理来炼铁的。将赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来。
科技创新—徐光宪与稀土分离新技术
元素周期表中的镧系元素和钪、钇共计17种金属元素，它们在自然界存量稀少且分散而被称为稀土元素。这些稀土元素在信息、能源、航天、军事等领域中有着重要的应用，被视为冶金工业“维生素”。我国是稀土资源大国，2022年已探明的储量约占世界总储量的 33.8%。由于这些稀土元素的性质太相近了，如何分离和提取它们就成为世界难题。20世纪70年代，我国科技发展需要高纯度的稀土产品。国际上提炼稀土的技术都是保密的，而且产品极其昂贵。引进技术和购买产品，都是不现实的，必须自力更生。
科技创新—徐光宪与稀土分离新技术
我国化学家徐光宪带领团队跨过国外已有的分离方法，直接从当时未曾触碰过的萃取分离技术入手，经过反复实验，创新出一套稀土分离的串级萃取理论，并在该理论指导下，独创了稀土分离“三出口”工艺，使我国稀土分离技术达到国际先进水平，促进了我国从稀土资源大国向高纯稀土生产强国的转变，使我国成为全球唯一一个拥有完整稀土产业链技术的国家。徐光宪院士被誉为“中国稀土之父”，并荣获 2008 年度“国家最高科学技术奖”。
课外探究—我国钢铁工业的发展成就
1996 年我国钢产量达到 10 124 万吨，首次突破一亿吨，居世界首位。这是我国钢铁工业及国民经济发展进程中一个新的里程碑，是中国人民艰苦奋斗改革开放的丰硕成果。
1997 年 11 月 25 日，邮电部发行了纪念邮票 2 枚。一枚为“中国古代冶金”，画面以《天工开物》中记载的古代冶炼过程为背景，以我国出土的最早的铁制农具为主图；一枚为“现代化钢铁厂”，画面以宝山钢铁公司的厂房为背景，描绘了转炉炼钢的生动场面。
《1996年中国钢产量
突破一亿吨》纪念邮票
总结归纳
随堂练习
1. 下列关于工业炼铁的叙述错误的是( )
A.主要原理：利用焦炭的还原性置换出铁矿石中的铁
B.主要原料：铁矿石、焦炭和石灰石等
C.主要设备：高炉
D.主要产物：生铁
D
随堂练习
2. 某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述错误的是（ ）
A. 盛装药品前应先检查装置气密性
B. 加热前要先通CO，加热后B中出现浑浊
C. 已知方框中连接的是C和D，导管口的连接顺序为a→b→c→d
D. 这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
C
随堂练习
4. 某钢铁厂每天需消耗5000 t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？
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160 2×56
500t×76% x×98%
x=2714t
解：设该厂理论上可日产含Fe 98% 的生铁的质量为x。
答：该厂理论上可日产含Fe 98% 的生铁2714t。
高温
160
112
=
500t×76%
x×98%
感谢您的观看
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