资源简介

1.学生能够认识常见的金属矿物，了解其主要成分和用途；
2.掌握铁的冶炼原理和实验方法，能书写相关化学反应方程式；
创设问题情境
青铜时代
公元前4000年至公元初年
铁器时代
公元前1510年~公元前1310年
我们的生活离不开金属，金属有广泛的用途，那么可以从自然界中直接获取金属单质吗？
? 一、常见的金属矿物
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。
地壳中几种金属元素的含量
金 Au
银 Ag
铂 Pt
赤铁矿
Fe2O3
?
磁铁矿
Fe2O3
?
菱铁矿
Fe2O3
?
黄铁矿
FeS2
?
铁矿的主要分类
金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。
黄铜矿
CuFeS2
?
辉铜矿
Cu2S
?
孔雀石
Cu2（OH）2CO3
?
铜矿的主要分类
铝土矿
Al (OH)3
?
明矾石
KAl3 [ SO4 ]2 (OH)2
?
铝矿的主要分类
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。
铁4.75%
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。我国明代著作《天工开物》五金卷中记载了我国古代炼铁的相关方法：“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。”
《天工开物》五金卷生铁、熟铁炼炉
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨计的金属，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。
铁矿石
铁
Fe2O3
Fe3O4
失去氧元素
（还原反应）
还原剂
Fe
H2
C
CO
常见的三大还原剂
二、铁冶炼的化学原理
（2）原理：
（1）试剂：
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
（3）装置：
硬质玻璃管
酒精喷灯
实验室模拟炼铁
②澄清的石灰水变浑浊
①红棕色的固体逐渐变成黑色
（4）现象：
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
Ca(OH)2+CO2=CaCO3 ↓ +H2O
（1）用气球或排水法收集气体。
（2）用酒精灯点燃气体。
（3）用导管将气体送至酒精喷灯处点燃，再次利用。
尾气如何处理？
交流讨论
3.
4.
5.
6.
1.
2.
通入纯净的一氧化碳
点燃酒精喷灯加热固体
熄灭酒精喷灯
检查装置气密性
向玻璃管中装入氧化铁
检查装置气密性
向玻璃管中装入氧化铁
通入纯净的一氧化碳
点燃酒精喷灯加热固体
熄灭酒精喷灯
继续通CO直至装置冷却
一氧化碳：
（5）实验步骤
酒精喷灯：
早出晚归
迟到早退
继续通CO直至装置冷却
1. 为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3?
排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
2. 为什么要先停止加热，待物质冷却后再停止通CO？
防止石灰水倒吸
防止铁粉再次被氧化
交流讨论
高温
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？
【解析】设所得到的生铁质量为x
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO
160 112
490吨x60% x
160490吨×60%=112????
解得x=205.8吨 答:所得到的生铁最多含铁205.8吨
?
交流讨论
工业炼铁
古代炼铁
现代炼铁高炉
把铁矿石跟焦炭、石灰石从上方加入高炉，从下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳气体，一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁。通过高炉炼得的铁为生铁，仍含有少量杂质。
炼铁高炉的结构
高炉是工业炼铁的主要设备。
1. 主要原理：
工业炼铁
C + O2 CO2
高温
CO2 + C 2CO
高温
焦 炭：
提供热源，制还原剂CO
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高温
石灰石：将杂质转变为炉渣而除去
生铁
（1）含碳量2%~4.3%的铁合金
（2）特点：硬而脆，不利于加工
（混合物）
生铁出口低于炉渣出口：
生铁密度>炉渣密度
2. 产品：
01
02
03
04
05
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较：
原料、产物不同
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。
设备不同
温度不同
对环境影响不同
操作难易
程度不同
工业炼铁设备是高炉，
实验室炼铁用玻璃管。
工业炼铁内温度高，
实验室炼铁玻璃管内温度较低。
工业炼铁对环境影响大，
实验室炼铁对环境影响小。
工业炼铁工艺复杂，
实验室炼铁操作简单。
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。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。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。
拓展视野
单质形式存在：铂、金、银等
原理、现象、步骤
实验室模拟炼铁
金属矿物
金属矿物及铁的冶炼
化合物形式存在：铁、铜、铝等
铁的冶炼
工业炼铁
原理、产品
1. 自然界的矿物含量非常丰富，我国蕴藏了多种自然界稀少的金属矿物。在下列矿物中，不属于金属矿物的是（　　）
A．石英砂 B．赤铁矿 C．黄铜矿 D．孔雀石
A
2. 下列金属矿石可用来冶炼铜的是（　　）
A．赤铁矿（主要成分为 Fe2O3） B．辉铜矿（主要成分为 Cu2S）
C．铝土矿（主要成分为Al2O3） D．磁铁矿（主要成分为Fe3O4）
B
3. 下列关于实验室模拟炼铁和工业炼铁的叙述中错误的是（ 　）
A．模拟炼铁实验时需要先通入一会儿CO
B．模拟炼铁主要原理为：
C．工业炼铁的主要原料有铁矿石、石灰石和焦炭
D．工业炼铁的产物为纯铁
D
4. 下列关于高炉炼铁的说法中正确的是（　）
A．图中高炉炼铁的主要反应是
3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑
B．焦炭通过反应2C+O2 2CO提供了冶铁所需的热能，同时生成了还原剂CO
C．炉气经过合理处理之后可用作气体燃料
D．高炉炼铁的产品是纯铁，可用来炼钢
C
5. 如图所示，某同学进行了模拟炼铁的实验。下列有关该实验的说法正确的是（　　）
A．实验开始前先通入CO再点燃A装置
B．硬质玻璃管中的现象是固体由黑变红
C．B装置的作用是吸收二氧化碳
D．A和C两处的酒精灯作用相同
A

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