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(共22张PPT)
6.1 金属矿物及铁的冶炼
核心素养目标
1.科学探究与实践能力：
通过观察常见金属矿物的外观和实验探究铁矿石炼铁的原理，学会分析物质成分与冶炼方法的关系，培养实验观察、数据记录和现象分析能力。
能设计简易实验模拟工业炼铁，掌握实验操作要点，并解释各步骤的作用，增强实验设计与安全操作能力。
2.化学观念与科学思维：
建立 “金属矿物是金属资源的重要存在形式，冶炼是将金属从化合物中还原出来” 的基本观念，理解炼铁的核心反应中物质转化与能量变化的本质，形成 “物质性质决定冶炼方法” 的科学思维。
3.科学态度与社会责任：
认识金属矿物是不可再生资源，理解合理开发和利用金属资源的重要性，增强 “节约资源、保护环境” 的社会责任感。
学习重难点
学习重点
1.金属矿物的种类与成分。
2.铁的冶炼原理与过程。
3.还原反应的概念。
学习难点
1.工业炼铁的复杂流程理解。
2.实验模拟炼铁的细节处理。
3.金属冶炼方法的选择依据。
常见的金属矿物
PART 01
1.金属的分布及存在
金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，其余大多数以化合物形式存在。
1.金属的分布及存在
金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。
铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等。铜的矿物主要有黄铜矿、辉铜矿和孔雀石等。铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。
赤铁矿
孔雀石
铝土矿
铁冶炼的化学原理
PART 02
1.金属冶炼
以金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金
属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼。
金属越活泼，越不易被冶炼出来，故铝的利用比铜和铁晚得多。
2.一氧化碳与氧化铁的反应
铁在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅次于
铝，约占地壳总质量的 4.75%。我国铁矿石储量占世界储量的 11%，辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地均有大型铁矿石产区。我国铁的冶炼最早可以追溯到殷商时期，到春秋战国时期已出现了较为成熟的炼铁技术。
地壳中几种金属元素的含量
2.一氧化碳与氧化铁的反应
以氧化铁（Fe2O3）为原料可以冶炼得到金属铁。以下通过实验来揭示炼铁
的化学原理。
【观察思考】
在如图所示装置的硬质玻璃管中
放入少量氧化铁粉末，先通入一
氧化碳，排出装置内的空气后，
再用酒精喷灯加热玻璃管中的氧
化铁，当红棕色粉末变成黑色时
停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。在反应过程中澄清石灰水有什么变化？将得到的黑色粉末倒在白纸上观察，检验粉末能不能被磁铁吸起。尝试判断反应中生成了哪些物质。
2.一氧化碳与氧化铁的反应
（3）酒精灯处:
2.一氧化碳与氧化铁的反应
实验现象：（1）红棕色粉末逐渐变成黑色；（2）澄清石灰水变浑浊；
（3）尾气燃烧产生蓝色火焰
化学方程式：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
C + CO22CO
CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O
（1）硬质玻璃管中：
（2）试管中:
固体产物检验：
黑色粉末能被磁铁吸起，说明生成了铁
2.一氧化碳与氧化铁的反应
【尾气处理】
一氧化碳是空气污染物，因此利用一氧化碳与金属氧化物反应的实验，一定要进行尾气处理，否则会造成环境污染。尾气处理方法一般有两种：一是将多余的一氧化碳点燃（如图A、B）；二是将多余的一氧化碳收集再利用（如图C）。
2.一氧化碳与氧化铁的反应
（1）上述一氧化碳与氧化铁反应的实验中，对实验操作顺序有哪些具体要求？说明理由。
检查装置气密性
装药品，固定仪器
通入CO气体
验纯后，点燃酒精灯
点燃酒精喷灯
反应结束，熄灭酒精喷灯
冷却后停止通CO
熄灭酒精灯
目的：排出装置内的空气，防止一氧化碳中混有空气，在加热时发生爆炸。
目的：防止热的铁被空气中的氧气氧化，防止石灰水倒吸入玻璃管中使玻璃管炸裂。
2.一氧化碳与氧化铁的反应
（2）某钢铁公司用 490 万吨含氧化铁 60％的赤铁矿石炼铁，理论上冶炼得到的生铁中最多含铁多少万吨？
解：设理论上冶炼得到的生铁中最多含铁 x 万吨
160 112
160 294万吨
112 x
＝
x＝205.8万吨
490×60%万吨 x
答：理论上冶炼得到的生铁中最多含铁205.8万吨
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
3.工业炼铁
炼铁原理：
在高温下，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。
原料：
铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
工业炼铁的产品：
生铁（含碳量2%~4.3%的铁合金，不是纯铁）。
3.工业炼铁
以赤铁矿为原料，主要反应为：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
焦炭的作用：
①提供热量C + O2CO2 。②提供CO，C + CO22CO
石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去：
CaCO3 CaO + CO2↑ CaO + SiO2CaSiO3（炉渣）
4.金属的其他冶炼方法
（1）湿法冶金
我国古代曾记载“曾青得铁则化为铜”，“曾青”是指含铜的化合物的溶液，该过程发生的是置换反应，例如：
（2）电解法
有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法，
Fe + CuSO4 FeSO4+Cu
2Al2O3 4Al + 3O2↑
3.工业炼铁
（3）热还原法（氧化还原法）
许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应，如
通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。
CO + CuO CO2 + Cu
随堂测试
1. 下列有关金属的说法，正确的是（ ）
A.多数金属以单质的形式存在
B.在地壳中含量最高的金属元素是铁
C.常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿
D.人类每年从自然界提取量最大的金属是铝
C
随堂测试
2. 下列关于工业炼铁的方法，错误的是（ ）
A. 工业炼铁得到生铁
B. 石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣
C. 工业炼铁还原铁矿石中，作还原剂的是焦炭
D. 工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气
C
谢谢观看

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