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人教版九下化学 第八单元 课时1 铁的冶炼 课件
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课时1 铁的冶炼学习目标新课引入新知学习课堂小结1.知道一些常见的金属如铁、铝、铜等的矿石2.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法3.会根据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 人类生活离不开金属 社会的进步与发展也需要大量的金属 除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余大多数都以化合物形式存在(如各种铁矿石) 。自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银常见的金属矿石磁铁矿主要成分（Fe3O4）赤铁矿主要成分（Fe2O3）菱铁矿主要成分（FeCO3）矿石：能用来提炼金属的矿物。黄铜矿主要成分（CuFeS2）辉铜矿主要成分（Cu2S）铝土矿主要成分（Al2O3）常见的金属矿石金属元素在地壳中的含量 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 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。1. 写出下列矿石的主要成分的化学式：①赤铁矿__________，②磁铁矿__________，③菱铁矿__________，④铝土矿__________。其中主要成分是氧化物的是___________（填序号）。Fe2O3Fe3O4FeCO3Al2O3①②④ 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票宝钢炼铁高炉铁矿石 铁？氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体铁架台（2套）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精喷灯、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管若干实验步骤：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熄灭酒精灯冷却后停止通CO反应结束后熄灭酒精喷灯点燃酒精喷灯一氧化碳还原氧化铁实验1.红棕色粉末逐渐变为黑色；2.试管中的澄清石灰水变浑浊；3.尾气燃烧并产生蓝色火焰。氧化铁在高温下被CO还原成单质铁，同时产生CO2。1.先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合发生爆炸；2.实验完毕后继续通入CO直到硬质玻璃管冷却的目的：防止还原生成的铁粉在较高温度下被重新氧化，防止石灰水倒流使硬质玻璃管炸裂。CO为什么要“早出晚归”呢？ CO有毒，会污染空气，因此实验尾气中的CO要经过点燃处理或收集起来再利用。检验一氧化碳还原氧化铁固体生成物的方法2.取适量反应后的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，若黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色，则黑色粉末为铁。1.取适量反应后的黑色粉末，看是否能被磁铁完全吸引；观看工业炼铁的视频，思考以下问题：工业炼铁的原料、设备和产品分别是什么？2. 各原料分别起什么作用？3. 主要反应有哪些？产物：生铁（是混合物，主要含铁）原理：原料：铁矿石（磁铁矿或赤铁矿）：提供铁元素焦炭：提供还原剂(CO)，提供能量(高温)空气：提供反应所需氧气石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣设备：高炉炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图高炉内发生的有关化学反应：1.以赤铁矿为原料，主要反应为：2.焦炭的作用：3.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：1. 电解法：如2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2↑。其他常见金属的冶炼方法2. 热还原法（氧化还原法）：很多金属（如铜、锌、锡、铅等）的冶炼跟铁类似，在加热（或高温）条件下，将金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应，还原得到金属单质。1. 下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是( )①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳和供热；②高炉炼铁原料只有铁矿石、焦炭和石灰石；③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2。A. ①② B. ②③ C. ①②③ D. ①③D还有空气例题：用1 000t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吨？分析：代入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量： 赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁方法1：根据化学式： 1 000t × 80% × 70% ÷ 96% = 583 t （铁元素质量守恒）方法2：根据化学方程式计算：解法1：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。160 112800t xx＝560t折合含铁96%的生铁的质量为 560t ÷ 96%＝583t（纯化杂 ）答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。解法2：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。 或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁的质量为x。160 112800t x×96%x＝583t答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系2.纯物质的质量 = 含杂质的物质的质量 × 纯度（纯物质的质量分数）4.杂质的质量 = 含杂质的物质的质量 ×（1 - 纯度）含杂质物质的化学反应计算的一般步骤1.将含有杂质物质的质量换算成纯净物的质量。2.将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。3.将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。 计算时一般假定杂质不发生反应，因此只能将纯净物的质量代入化学方程式进行计算（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：解：（1）生铁中含纯铁的质量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。解得 x ≈ 4790t解：（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。 160 112x×85% 2850t答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850t。 （2）该炼钢厂每天需含 Fe2O3 质量分数为 85% 的赤铁矿石4790 t。铁的冶炼铁的冶炼矿石的种类原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气计算：含杂质物质的相关计算赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、铝土矿（主要成分Al2O3）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化合物铝铁2.下列铁矿石中不宜用来炼铁的是( )A. 赤铁矿 B. 黄铁矿 C. 菱铁矿 D. 磁铁矿B 3. (2022福建改编)我国古代常用灰吹法炼银，其过程为：将矿物银熔于铅形成银铅块，通过焙烧使铅氧化成 PbO进入炉灰，灰吹得银。下列说法错误的是( )A. 银是活泼金属 B. 银铅块属于混合物C. PbO中 Pb的化合价为 ＋2 D. 灰吹法炼银过程含有化学变化A 4.(2022玉林)如图是模拟工业炼铁的实验，下列叙述正确的是( )A. 甲中的反应是置换反应B. 甲中硬质玻璃管内红色固体变为银白色C. 用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却D5. (2022湘潭)金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。Ⅰ.战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以_____(填“单质”或“化合物”)形式存在。Ⅱ.北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是_____________________________，该反应属于_____反应(填基本反应类型)。单质Fe + CuSO4 ===== FeSO4 + Cu置换Ⅲ. 明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐如下图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。(1)炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是___________________________________。(2)反应区中，炉甘石(ZnCO3)在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，该氧化物的化学式是_____。增大反应物间接触面积，使反应更充分CO2(3)反应区中，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应的化学方程式是__________________________，该反应中体现了碳的________(填“还原性”或“氧化性”)。(4)必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请从化学变化的角度解释其原因________________________________。还原性防止较高温度下还原出的锌被氧化6. 我国高铁建设走在世界前列，修建高铁需要大量铁矿石来炼铁，进而炼钢。（1）下列三种铁矿石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含铁量最高的是______。高炉炼铁需要的原料有铁矿石、焦炭、______和石灰石。（2）要炼出含铁96%的生铁1000t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？若高炉气体不加处理，理论上会向大气中排放CO2多少吨（计算结果保留整数）？Fe3O4空气x ≈1714t解：设需要赤铁矿石的质量为x，产生CO2的质量为y。 160 112 132x×80% 1000t×96% y答：至少需要含氧化铁80%的赤铁矿1714t，理论上会向大气中排放CO2的质量为1131t。y ≈1131t160112x×80%1000t×96%=1121321000t×96%y=
课时1 铁的冶炼学习目标新课引入新知学习课堂小结1.知道一些常见的金属如铁、铝、铜等的矿石2.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法3.会根据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 人类生活离不开金属 社会的进步与发展也需要大量的金属 除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余大多数都以化合物形式存在(如各种铁矿石) 。自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的银常见的金属矿石磁铁矿主要成分（Fe3O4）赤铁矿主要成分（Fe2O3）菱铁矿主要成分（FeCO3）矿石：能用来提炼金属的矿物。黄铜矿主要成分（CuFeS2）辉铜矿主要成分（Cu2S）铝土矿主要成分（Al2O3）常见的金属矿石金属元素在地壳中的含量 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 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。1. 写出下列矿石的主要成分的化学式：①赤铁矿__________，②磁铁矿__________，③菱铁矿__________，④铝土矿__________。其中主要成分是氧化物的是___________（填序号）。Fe2O3Fe3O4FeCO3Al2O3①②④ 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票宝钢炼铁高炉铁矿石 铁？氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体铁架台（2套）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精喷灯、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管若干实验步骤：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熄灭酒精灯冷却后停止通CO反应结束后熄灭酒精喷灯点燃酒精喷灯一氧化碳还原氧化铁实验1.红棕色粉末逐渐变为黑色；2.试管中的澄清石灰水变浑浊；3.尾气燃烧并产生蓝色火焰。氧化铁在高温下被CO还原成单质铁，同时产生CO2。1.先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合发生爆炸；2.实验完毕后继续通入CO直到硬质玻璃管冷却的目的：防止还原生成的铁粉在较高温度下被重新氧化，防止石灰水倒流使硬质玻璃管炸裂。CO为什么要“早出晚归”呢？ CO有毒，会污染空气，因此实验尾气中的CO要经过点燃处理或收集起来再利用。检验一氧化碳还原氧化铁固体生成物的方法2.取适量反应后的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，若黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色，则黑色粉末为铁。1.取适量反应后的黑色粉末，看是否能被磁铁完全吸引；观看工业炼铁的视频，思考以下问题：工业炼铁的原料、设备和产品分别是什么？2. 各原料分别起什么作用？3. 主要反应有哪些？产物：生铁（是混合物，主要含铁）原理：原料：铁矿石（磁铁矿或赤铁矿）：提供铁元素焦炭：提供还原剂(CO)，提供能量(高温)空气：提供反应所需氧气石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣设备：高炉炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图高炉内发生的有关化学反应：1.以赤铁矿为原料，主要反应为：2.焦炭的作用：3.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：1. 电解法：如2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2↑。其他常见金属的冶炼方法2. 热还原法（氧化还原法）：很多金属（如铜、锌、锡、铅等）的冶炼跟铁类似，在加热（或高温）条件下，将金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应，还原得到金属单质。1. 下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是( )①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳和供热；②高炉炼铁原料只有铁矿石、焦炭和石灰石；③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2。A. ①② B. ②③ C. ①②③ D. ①③D还有空气例题：用1 000t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吨？分析：代入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量： 赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁方法1：根据化学式： 1 000t × 80% × 70% ÷ 96% = 583 t （铁元素质量守恒）方法2：根据化学方程式计算：解法1：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。160 112800t xx＝560t折合含铁96%的生铁的质量为 560t ÷ 96%＝583t（纯化杂 ）答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。解法2：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。 或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁的质量为x。160 112800t x×96%x＝583t答： 1 000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为583t。不纯物质、纯物质、物质纯度之间的关系2.纯物质的质量 = 含杂质的物质的质量 × 纯度（纯物质的质量分数）4.杂质的质量 = 含杂质的物质的质量 ×（1 - 纯度）含杂质物质的化学反应计算的一般步骤1.将含有杂质物质的质量换算成纯净物的质量。2.将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。3.将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。 计算时一般假定杂质不发生反应，因此只能将纯净物的质量代入化学方程式进行计算（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：解：（1）生铁中含纯铁的质量 = 3000 t × (1-5%) = 2850 t。解得 x ≈ 4790t解：（2）设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。 160 112x×85% 2850t答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850t。 （2）该炼钢厂每天需含 Fe2O3 质量分数为 85% 的赤铁矿石4790 t。铁的冶炼铁的冶炼矿石的种类原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气计算：含杂质物质的相关计算赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、铝土矿（主要成分Al2O3）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化合物铝铁2.下列铁矿石中不宜用来炼铁的是( )A. 赤铁矿 B. 黄铁矿 C. 菱铁矿 D. 磁铁矿B 3. (2022福建改编)我国古代常用灰吹法炼银，其过程为：将矿物银熔于铅形成银铅块，通过焙烧使铅氧化成 PbO进入炉灰，灰吹得银。下列说法错误的是( )A. 银是活泼金属 B. 银铅块属于混合物C. PbO中 Pb的化合价为 ＋2 D. 灰吹法炼银过程含有化学变化A 4.(2022玉林)如图是模拟工业炼铁的实验，下列叙述正确的是( )A. 甲中的反应是置换反应B. 甲中硬质玻璃管内红色固体变为银白色C. 用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却D5. (2022湘潭)金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。Ⅰ.战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以_____(填“单质”或“化合物”)形式存在。Ⅱ.北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是_____________________________，该反应属于_____反应(填基本反应类型)。单质Fe + CuSO4 ===== FeSO4 + Cu置换Ⅲ. 明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐如下图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。(1)炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是___________________________________。(2)反应区中，炉甘石(ZnCO3)在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，该氧化物的化学式是_____。增大反应物间接触面积，使反应更充分CO2(3)反应区中，煤炭中的碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，该反应的化学方程式是__________________________，该反应中体现了碳的________(填“还原性”或“氧化性”)。(4)必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请从化学变化的角度解释其原因________________________________。还原性防止较高温度下还原出的锌被氧化6. 我国高铁建设走在世界前列，修建高铁需要大量铁矿石来炼铁，进而炼钢。（1）下列三种铁矿石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含铁量最高的是______。高炉炼铁需要的原料有铁矿石、焦炭、______和石灰石。（2）要炼出含铁96%的生铁1000t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？若高炉气体不加处理，理论上会向大气中排放CO2多少吨（计算结果保留整数）？Fe3O4空气x ≈1714t解：设需要赤铁矿石的质量为x，产生CO2的质量为y。 160 112 132x×80% 1000t×96% y答：至少需要含氧化铁80%的赤铁矿1714t，理论上会向大气中排放CO2的质量为1131t。y ≈1131t160112x×80%1000t×96%=1121321000t×96%y=
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