資源簡介

(共33張PPT)
課題3
金屬資源的利用和保護
第1課時 鐵的冶煉
學習目標
01 知道金屬在自然界存在的形式及常見的金屬礦物。
02 理解鐵的冶煉方法和原理，會計算含雜質物質的有關化學方程式的計算。
航母，衛星，火箭，高鐵等的鑄造對金屬需求量極大，這么多金屬來源哪里？
是如何提煉出來的？
導入新課
Part.1
地球上的金屬資源
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1.金屬元素在地殼中的含量
地殼中含量最高的元素是鋁！
元素名稱 質量分數/%
鋁 7.73
鐵 4.75
鈣 3.45
鈉 2.74
鉀 2.47
鎂 2.00
鋅 0.008
銅 0.007
銀 0.00001
金 0.0000005
5
2.金屬在自然界存在的形式
沙里淘金，這說明金是以化合物形式存在還是以單質形式存在呢？為什么呢？
自然界除少數很不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外，
其余都以化合物的形式存在。
自然界以單質形式存在的金
自然界以單質形式存在的銀
常見的金屬礦石
鋁土礦
主要成分是Al2O3
赤鐵礦
主要成分(Fe2O3)
磁鐵礦
主要成分(Fe3O4）
輝銅礦
主要成分是Cu2S
黃銅礦
主要成分是CuFeS2
菱鐵礦
主要成分是FeCO3
大部分以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界以礦物質形式存在，稱為礦石。
①赤鐵礦__________，②磁鐵礦__________，
③菱鐵礦__________，④鋁土礦__________。
其中主要成分是氧化物的是___________（填序號）。
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
①②④
典例1 寫出下列礦石的主要成分的化學式：
即學即練
典例2．鋼鐵冶金行業正向“綠色企業”發展，從環保角度分析最不宜煉鐵的礦石是(　　)
A．赤鐵礦(Fe2O3) B．黃鐵礦(FeS2)
C．磁鐵礦(Fe3O4) D．菱鐵礦(FeCO3)
B
礦物
礦石如何變成金屬？
Part.2
鐵的冶煉
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思考1：想要得到鐵我們需要尋找哪種礦石煉鐵？
思考2：工業生產大量的鐵，我們需要尋找哪種礦石煉鐵？黃銅礦可以嗎？
赤鐵礦
主要成分(Fe2O3)
磁鐵礦
主要成分(Fe3O4）
黃銅礦
主要成分是CuFeS2
菱鐵礦
主要成分是FeCO3
鐵含量70%
鐵含量72.4%
鐵含量30.4%
鐵含量48.3%
磁鐵礦，含鐵量最高，但磁鐵礦資源少，缺乏，因此工業煉鐵是用赤鐵礦，黃銅礦含有硫元素，會生產二氧化硫污染空氣
工業生產要考慮原料是否易得，價格是否便宜，成本是否低廉，能否大量生產以及對環境的影響
一氧化碳還原氧化鐵實驗
實驗裝置
①紅棕色的物質變為黑色；
②澄清的石灰水變渾濁；
③尾氣燃燒并產生藍色火焰。
實驗現象
化學原理
Fe2O3＋3CO 高溫 2Fe＋3CO2
檢查裝置氣密性
裝藥品，固定儀器
通入CO氣體
驗純后點燃酒精燈
熄滅酒精燈
冷卻后停止通CO
反應結束后熄滅酒精噴燈
點燃酒精噴燈
實驗步驟
思考與交流
1．實驗開始前，為什么要先通入CO氣體再加熱？
2．實驗結束后前，為什么要停止加熱再停止通入CO？
排盡玻璃管內的空氣，以免加熱時玻璃管內CO與空氣混合發生爆炸。
防止新生成的鐵粉被氧化；防止液體倒吸，使玻璃管炸裂。
3.CO有毒，如何進行尾氣處理？
尾氣中的CO要經過點燃處理或收集備用，防止污染空氣
3.CO有毒，如何進行尾氣處理？
尾氣中的CO要經過點燃處理或收集備用，防止污染空氣
4.如何檢驗一氧化碳還原氧化鐵生成物是鐵呢？
（1）用磁鐵吸引；
（2）加入足量的稀鹽酸，若黑色粉末溶解，產生氣泡，溶液變為淺綠色，則黑色粉末為鐵。
即學即練
典例3：我國煉鐵始于春秋時代,隨后煉鐵規模和技術不斷發展。近年來,我國鋼鐵工業持續快速發展，建成了門類齊全,獨立完整的產業體系。聯合鋼鐵工業的基本生產流程如圖。請回答下列問題:
即學即練
(1)寫出高爐中以赤鐵礦(主要成分是Fe2O3 )為原料煉鐵的化學方程式___________________________________.
(2)煉鐵的固體原料需經過粉碎,其目的是____________________
_____________________;焦炭在煉鐵過程中的主要作用是________________________________.
Fe2O3 + 3CO == 2Fe + 3CO2
高溫
增大反應物的接觸面積，
使反應更快、更充分
提供熱量，產生還原劑一氧化碳
(3)工業煉鋼時,用純氧的目的是____________________________,與純鐵相比,鋼坯______.(填字母)。
a.熔點變高
b.硬度變大
c.抗腐蝕性增強
與生鐵中的碳反應，降低含碳量
bc
Part.3
工業煉鐵
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工業煉鐵
原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
原料
鐵礦石：
焦炭：
空氣：
石灰石：
設備
高爐
產物
生鐵，含碳量2%~4.3%，不是純鐵
提供鐵元素
提供還原劑，提供能量
提供反應所需氧氣
除去鐵礦石中的SiO2轉化為爐渣
鐵礦石與氧化鐵，鐵與生鐵之間有什么的關系？
鐵礦石
Fe2O3
Fe
混合物
化合物
（純凈物）
單 質
（純凈物）
生 鐵
（主要含鐵）
合 金
（混合物）
物質的純度 = ×100%
思考與交流
不純物的總質量
純凈物的質量
【例題】用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸？
1000t×80％=800t
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160 2×56
800t x
x=560t
解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為
設：800t氧化鐵理論上可以煉出的鐵質量為x。
赤鐵礦
(主要成分是Fe2O3)
折合為含鐵96％的生鐵的質量為： 560t÷96％=583t
答：1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96％的生鐵583t。
高溫
160
2×56
=
800t
x
某煉鋼廠日產含雜質5%的生鐵3000t，試計算：
（1）該3000t生鐵中含純鐵多少噸？
（2）該煉鋼廠每天需含Fe2O3質量分數為85%的赤鐵礦石多少噸？（計算結果保留整數）
x ≈4790t
（2）設需含Fe2O3質量分數為85%的赤鐵礦石的質量為x。
解：（1）生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
112
x · 85% 2850t
高溫
160
x · 85%
=
112
2850t
答：（1）該3000t生鐵中含純鐵2850t。
（2）該煉鋼廠每天需含Fe2O3質量分數為85%的赤鐵礦石為4790t。
課堂小結
鐵的冶煉
鐵的冶煉
礦石的種類
原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣
計算：含雜質物質的相關計算
赤鐵礦（主要成分Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、鋁土礦（主要成分Al2O3）
原理：
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
當堂訓練
1. [新素材] 2021年3月中旬，天問一號著陸巡視器搭載著祝融號火星車成功著陸于火星烏托邦平原南部?；鹦峭寥乐泻孔罡叩慕饘僭貫殍F元素，主要以氧化鐵形式存在，因此火星土壤呈現紅色。地球工業中常利用赤鐵礦(主要含有氧化鐵)來煉鐵，下列說法中正確的是( )
A. 地球的地殼中含量最高的金屬元素也是鐵元素
B. 高爐煉鐵得到的產品是純鐵
C. 煉鐵過程中，氧化鐵體現出了還原性
D. 高爐煉鐵時加入的石灰石可將雜質二氧化硅轉化為爐渣
D
當堂訓練
2.小明筆記中有一處錯誤,你認為是圖中的哪一處( )
A.a處　 B.b處　 C.c處　 D.d處
B
當堂訓練
3.利用如圖所示實驗裝置進行CO還原氧化鐵的實驗,下列說法正確的是( )
A.氧化鐵發生了氧化反應
B.充分加熱,a處固體由
黑色變為紅色
C.b處可用澄清石灰水檢驗生成的CO2
D.實驗結束時,先停止通CO,再停止加熱
C
當堂訓練
A．該實驗不需要增加尾氣處理裝置
B．該實驗應先通入一段時間的CO后再加熱
C． NaOH溶液可以檢驗氣體產物
D．反應結束后，含有未反應的Fe2O3固體，可以采用
加入鹽酸的方法來提純鐵
B
4.鋼鐵廠會利用焦炭產生的還原性氣體來煉鐵，某同學用此原理按如圖裝置進行實驗。
下列說法正確的是（ ）
當堂訓練
5.（2021 綿陽中考）我國高鐵建設走在世界前列，修建高鐵需要大量鐵礦石來煉鐵，進而煉鋼。
（1）下列三種鐵礦石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含鐵量最高的是 。高爐煉鐵需要的原料有鐵礦石、焦炭、 和石灰石。
Fe3O4
空氣
（2）要煉出含鐵96%的生鐵1000t，至少需要含氧化鐵80%的赤鐵礦多少噸？若高爐氣體不加處理，理論上會向大氣中排放CO2多少噸（計算結果保留整數）？
x ≈1714t
設需要赤鐵礦石的質量為x，產生CO2的質量為y。
解：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
112 132
x×80% 1000t×96% y
答：至少需要含氧化鐵80%的赤鐵礦1714t，理論上會向大氣中排放CO2的質量為1131t。
高溫
y ≈1131t
160
112
x×80%
1000t×96%
=
112
132
1000t×96%
y
=
體驗中考
（2022 晉中）大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，在以下四種礦石中，可用于煉鐵的是（　?。〢．赤鐵礦（主要成分是Fe2O3） B．爐甘石（主要成分是ZnCO3）C．鋁土礦（主要成分是Al2O3） D．赤銅礦（主要成分是Cu2O）
A
體驗中考
(2022 紹興）春秋初期，紹興一帶是南方的一個冶鐵中心，其煉鐵方法是在1000℃左右的溫度下，使木炭和鐵礦石（主要成分為Fe2O3）發生一系列的反應生成含較多雜質的海綿鐵。其中主要化學反應為：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。下列說法正確的是（　　）
A．海綿鐵是一種純凈物 B．Fe2O3中鐵元素的化合價為+3價 C．上述反應中涉及的氧化物只有2種 D．煉鐵過程中，木炭只是作為燃料使用
B
體驗中考
（2022 福建）我國古代常用灰吹法煉銀（如圖），其過程為：將礦物銀熔于鉛形成銀鉛塊，通過焙燒使鉛氧化成PbO進入爐灰，灰吹得銀。下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．銀是活潑金屬
B．銀鉛塊屬于混合物 C．PbO中Pb的化合價為+2
D．灰吹法煉銀過程含有化學變化
A
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