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初中化学沪教版九年级上册第2节 金属矿物 铁的冶炼课文ppt课件
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这是一份初中化学沪教版九年级上册第2节 金属矿物 铁的冶炼课文ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了拓展延伸等内容，欢迎下载使用。
无处不在的金属材料（附高清视频）
一氧化碳还原三氧化二铁（附高清视频）
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较
工业炼铁（附高清视频）
含杂质物质的化学方程式计算
各种各样的金属大多数是通过冶炼金属矿物得到的。合理开发利用金属矿物资源，需要了解各类金属矿物和常见的冶炼方法。
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）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。 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，孔雀石，斑铜矿和赤铜矿等。铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。 用金属矿石可以冶炼金属。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
金属化合物在自然界中以矿物的形式存在，含有矿物的岩石称为矿石。
使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
自然界中极少数金属以单质形式存在
自然界中以单质存在的金和银
铝土矿: 主要成分 Al2O3
明矾石: 主要成分KAl(SO4)2∙12H2O
黄铜矿：CuFeS2
辉铜矿：Cu2S
孔雀石：Cu2(OH)2CO3
二、 铁 的 冶 炼
进行课本124页的实验，实验过程中注意安全（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。
铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。
【一氧化碳还原氧化铁】实验步骤：（1）连接仪器；（2）检查装置的气密性；（3）装入药品并固定装置；（4）向硬质玻璃管内通入CO气体；（5）给氧化铁加热；（6）停止加热；（7）等玻璃管冷却至室温后停止通入CO气体，熄灭右端酒精灯。
记忆：一氧化碳早出晚归 酒精灯迟到早退
观察实验并思考下列问题:
1、为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？
5、澄清石灰水的作用是什么？
3、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？
2、实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？
4、你如何验证得到的是铁粉？
目的是排尽试管内的空气，防止CO与空气混合气体加热时发生爆炸
目的是将尾气中有毒气体CO点燃，转化为CO2。
目的是防止水倒吸；防止炽热的铁被空气中的氧气氧化。
检验产生的气体是CO2。
（1）用磁铁吸。若黑色粉末能被吸引，则证明是铁。
（2）取少量黑色粉末加入稀盐酸。 若有气泡产生，溶液变成浅绿色，则证明是铁。
（3）取少量黑色粉末加入硫酸铜溶液。若有红色物质 析出，则证明是铁。
方法一： ；方法二： ；方法三： ，
目的： 。
利用焦炭产生的CO还原铁矿石里的铁。
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
（1）含有2%~4.3%的碳铁合金
（2）特点：硬而脆，不利于加工
生铁出口低于炉渣出口：生铁密度>炉渣密度
工业炼铁原料从上面进入，气体从下面进入，利于原料充分接触，充分反应
实验室模拟炼铁装置是横向，工业炼铁的高炉是竖向的，这样的好处是什么？
1. 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。2. 设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
有关杂质问题的计算的故事
例1.1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？
氧化铁的质量： 1000t× （ 1- 20% ）=800t
纯物质的质量=不纯物质的质量×物质的质量分数
例2.计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%， 含铁560t？
生铁的质量： 560t÷96%=583.3t
不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数
例3.用1000 t 含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨?
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
160 2×56
1000t×80％ x·96%
答：理论上可以炼出含铁96％的生铁583吨。
例4.某炼铁厂每天生产含铁96%的生铁700 t，若用含Fe3O4 75%的磁铁矿为原料，理论上每天需要磁铁矿的质量为多少？
232 168x·75% 700t ×96%
x = 1237.3t
解：设理论上每天需要磁铁矿的的质量为x
答：理论上每天需要磁铁矿的的质量为1237.3吨。
例5.用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理 论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量
1000t×80% ×70%÷96%=583.3t
在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
＿Fe2O3 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；
试管中澄清石灰水变浑浊；
尾气可燃，火焰呈蓝色。
上述反应原理也用于工业炼铁:
铁矿石、焦炭、热空气、石灰石
①提供热源、维持炉温；②生成还原气CO。
Fe2O3+3CO ＝ 2Fe+3CO2
＿Fe3O4 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
例1.（2022·山西晋中）大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是（ ）A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3）B．炉甘石（主要成分是ZnCO3）C．铝土矿（主要成分是A12O3）D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
例2.（2022·山东滨州）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（ ）A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸B．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应C．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境
例3.（2022·辽宁丹东）在实验室里可以利用如图所示的装置进行还原氧化铁的实验。(1) 在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是 。(2) 玻璃管中反应的化学方程式为 。(3) 装置B的作用是 。(4) 实验中还需补充的一个装置C是 。
排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集
例4（2023·黑龙江绥化·中考真题）将一氧化碳和铁的氧化物FexOy置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．m的值为19.6B．参加反应的铁的氧化物的质量为16gC．当CO2质量为4.4g时，容器内CO的质量为14gD．铁的氧化物中x:y=2:3
例5．（2023·广东广州·中考真题）我国古代科技璀璨夺目，金属的冶炼与使用在当时已处于世界先进水平。(1)日常生活中，适合制作电缆的金属是______（填标号）。A．金B．铜C．汞D．钨(2)明代《天工开物》描述了锡的冶炼方法，如图a。①原料锡砂中的SnO2和木炭反应得到锡和二氧化碳，化学方程式为 。②炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是 。
(3)图b为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石成分是ZnCO3，高温易分解生成ZnO。
①泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量，泥罐内煤粉的主要作用是______。②已知锌的沸点为907℃。泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于______（填标号）。A．结晶 B．蒸发 C．蒸馏 D．升华③必须冷却后才能取锌，是为了防止发生反应： （写化学方程式）。(4)湿法冶金利用置换反应。向Cu（NO3）2、AgNO3混合液中加入Fe粉，充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属，则滤液中一定不含的金属阳离子是 。
例6．（2023·内蒙古包头·中考真题）内蒙古矿产资源丰富，某炼铁厂利用当地的煤炭和赤铁矿石作为高炉炼铁的主要原料，其主要反应过程如图所示(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。
据此回答问题：(1)A的化学式为___________。(2)用化学方程式表示一氧化碳炼铁的原理 ，实际上高炉炼得的铁是生铁，生铁属于________(填“纯净物”或“混合物”)。(3)生铁等金属制品易锈蚀，请你列举一种防止铁制品锈蚀的方法 。
在铁制品表面涂油、喷漆、搪瓷等
1.（2023甘肃兰州一模）右图是用CO还原CuO的实验装置，回答下列问题：（1）有下列实验步骤： ①加热；②通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先_____，然后______。（2）实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ，说明有 生成，B装置中出现的现象为______________，说明有_________生成。
2.（2023·湖南娄底二模）娄底市是湖南省最大的钢铁生产基地，某钢铁厂采用赤铁矿冶炼钢铁，其主要工艺流程如下，请完成下列问题。
【查阅资料】 Ⅰ. 赤铁矿的主要成分是Fe2O3和SiO2； Ⅱ. 石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物。
(1)在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是 。(2)高炉气体中除SO2、CO外，主要成分有 。(3)在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，请写出生成炉渣的化学反应方程式 。(4)在步骤④中吹入氩气，使钢水循环流动，使各部分均匀混合，相当于化学实验中 的作用（填一种仪器名称）。
增大反应物之间的接触面积，使反应更充分
3.（2023·青海西宁三摸）现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请完成下列问题，写出必要的计算过程。(1) 该铁矿石中含四氧化三铁质量是多少？(2) 理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
答案：（1）46.4t
4.（2023·湖南益阳·中考二模）我国古代冶炼锌和铜的合金（外观似黄金，又称黄铜）的工艺流程如图：
5.己知：ZnCO3加热分解可得到ZnO。（1）气体A中，除CO2外还含有的另一种气体为_____（填化学式）；（2）下列方法可鉴别黄铜和黄金的是_____（填数字序号）；①对比两者颜色的不同②取样品分别灼烧（3）写出流程中生成锌的一个置换反应的方程式 。
1.完成配套练习册；2.预习第3节内容。
无处不在的金属材料（附高清视频）
一氧化碳还原三氧化二铁（附高清视频）
实验室模拟炼铁和工业炼铁比较
工业炼铁（附高清视频）
含杂质物质的化学方程式计算
各种各样的金属大多数是通过冶炼金属矿物得到的。合理开发利用金属矿物资源，需要了解各类金属矿物和常见的冶炼方法。
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）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。 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，孔雀石，斑铜矿和赤铜矿等。铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。 用金属矿石可以冶炼金属。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
金属化合物在自然界中以矿物的形式存在，含有矿物的岩石称为矿石。
使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
自然界中极少数金属以单质形式存在
自然界中以单质存在的金和银
铝土矿: 主要成分 Al2O3
明矾石: 主要成分KAl(SO4)2∙12H2O
黄铜矿：CuFeS2
辉铜矿：Cu2S
孔雀石：Cu2(OH)2CO3
二、 铁 的 冶 炼
进行课本124页的实验，实验过程中注意安全（一氧化碳有毒），注意观察实验现象并记录。
铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。
【一氧化碳还原氧化铁】实验步骤：（1）连接仪器；（2）检查装置的气密性；（3）装入药品并固定装置；（4）向硬质玻璃管内通入CO气体；（5）给氧化铁加热；（6）停止加热；（7）等玻璃管冷却至室温后停止通入CO气体，熄灭右端酒精灯。
记忆：一氧化碳早出晚归 酒精灯迟到早退
观察实验并思考下列问题:
1、为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？
5、澄清石灰水的作用是什么？
3、将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？
2、实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？
4、你如何验证得到的是铁粉？
目的是排尽试管内的空气，防止CO与空气混合气体加热时发生爆炸
目的是将尾气中有毒气体CO点燃，转化为CO2。
目的是防止水倒吸；防止炽热的铁被空气中的氧气氧化。
检验产生的气体是CO2。
（1）用磁铁吸。若黑色粉末能被吸引，则证明是铁。
（2）取少量黑色粉末加入稀盐酸。 若有气泡产生，溶液变成浅绿色，则证明是铁。
（3）取少量黑色粉末加入硫酸铜溶液。若有红色物质 析出，则证明是铁。
方法一： ；方法二： ；方法三： ，
目的： 。
利用焦炭产生的CO还原铁矿石里的铁。
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
（1）含有2%~4.3%的碳铁合金
（2）特点：硬而脆，不利于加工
生铁出口低于炉渣出口：生铁密度>炉渣密度
工业炼铁原料从上面进入，气体从下面进入，利于原料充分接触，充分反应
实验室模拟炼铁装置是横向，工业炼铁的高炉是竖向的，这样的好处是什么？
1. 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。2. 设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
有关杂质问题的计算的故事
例1.1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？
氧化铁的质量： 1000t× （ 1- 20% ）=800t
纯物质的质量=不纯物质的质量×物质的质量分数
例2.计算多少吨生铁中含铁的质量分数为96%， 含铁560t？
生铁的质量： 560t÷96%=583.3t
不纯物质的质量=纯物质的质量÷物质的质量分数
例3.用1000 t 含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨?
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
160 2×56
1000t×80％ x·96%
答：理论上可以炼出含铁96％的生铁583吨。
例4.某炼铁厂每天生产含铁96%的生铁700 t，若用含Fe3O4 75%的磁铁矿为原料，理论上每天需要磁铁矿的质量为多少？
232 168x·75% 700t ×96%
x = 1237.3t
解：设理论上每天需要磁铁矿的的质量为x
答：理论上每天需要磁铁矿的的质量为1237.3吨。
例5.用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理 论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量
1000t×80% ×70%÷96%=583.3t
在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
＿Fe2O3 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
硬质玻管中粉末由红棕色变成黑色；
试管中澄清石灰水变浑浊；
尾气可燃，火焰呈蓝色。
上述反应原理也用于工业炼铁:
铁矿石、焦炭、热空气、石灰石
①提供热源、维持炉温；②生成还原气CO。
Fe2O3+3CO ＝ 2Fe+3CO2
＿Fe3O4 +＿CO ＝ ＿Fe+＿CO2
例1.（2022·山西晋中）大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是（ ）A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3）B．炉甘石（主要成分是ZnCO3）C．铝土矿（主要成分是A12O3）D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
例2.（2022·山东滨州）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（ ）A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸B．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应C．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境
例3.（2022·辽宁丹东）在实验室里可以利用如图所示的装置进行还原氧化铁的实验。(1) 在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是 。(2) 玻璃管中反应的化学方程式为 。(3) 装置B的作用是 。(4) 实验中还需补充的一个装置C是 。
排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集
例4（2023·黑龙江绥化·中考真题）将一氧化碳和铁的氧化物FexOy置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．m的值为19.6B．参加反应的铁的氧化物的质量为16gC．当CO2质量为4.4g时，容器内CO的质量为14gD．铁的氧化物中x:y=2:3
例5．（2023·广东广州·中考真题）我国古代科技璀璨夺目，金属的冶炼与使用在当时已处于世界先进水平。(1)日常生活中，适合制作电缆的金属是______（填标号）。A．金B．铜C．汞D．钨(2)明代《天工开物》描述了锡的冶炼方法，如图a。①原料锡砂中的SnO2和木炭反应得到锡和二氧化碳，化学方程式为 。②炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是 。
(3)图b为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石成分是ZnCO3，高温易分解生成ZnO。
①泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量，泥罐内煤粉的主要作用是______。②已知锌的沸点为907℃。泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于______（填标号）。A．结晶 B．蒸发 C．蒸馏 D．升华③必须冷却后才能取锌，是为了防止发生反应： （写化学方程式）。(4)湿法冶金利用置换反应。向Cu（NO3）2、AgNO3混合液中加入Fe粉，充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属，则滤液中一定不含的金属阳离子是 。
例6．（2023·内蒙古包头·中考真题）内蒙古矿产资源丰富，某炼铁厂利用当地的煤炭和赤铁矿石作为高炉炼铁的主要原料，其主要反应过程如图所示(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。
据此回答问题：(1)A的化学式为___________。(2)用化学方程式表示一氧化碳炼铁的原理 ，实际上高炉炼得的铁是生铁，生铁属于________(填“纯净物”或“混合物”)。(3)生铁等金属制品易锈蚀，请你列举一种防止铁制品锈蚀的方法 。
在铁制品表面涂油、喷漆、搪瓷等
1.（2023甘肃兰州一模）右图是用CO还原CuO的实验装置，回答下列问题：（1）有下列实验步骤： ①加热；②通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先_____，然后______。（2）实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ，说明有 生成，B装置中出现的现象为______________，说明有_________生成。
2.（2023·湖南娄底二模）娄底市是湖南省最大的钢铁生产基地，某钢铁厂采用赤铁矿冶炼钢铁，其主要工艺流程如下，请完成下列问题。
【查阅资料】 Ⅰ. 赤铁矿的主要成分是Fe2O3和SiO2； Ⅱ. 石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物。
(1)在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是 。(2)高炉气体中除SO2、CO外，主要成分有 。(3)在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，请写出生成炉渣的化学反应方程式 。(4)在步骤④中吹入氩气，使钢水循环流动，使各部分均匀混合，相当于化学实验中 的作用（填一种仪器名称）。
增大反应物之间的接触面积，使反应更充分
3.（2023·青海西宁三摸）现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请完成下列问题，写出必要的计算过程。(1) 该铁矿石中含四氧化三铁质量是多少？(2) 理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
答案：（1）46.4t
4.（2023·湖南益阳·中考二模）我国古代冶炼锌和铜的合金（外观似黄金，又称黄铜）的工艺流程如图：
5.己知：ZnCO3加热分解可得到ZnO。（1）气体A中，除CO2外还含有的另一种气体为_____（填化学式）；（2）下列方法可鉴别黄铜和黄金的是_____（填数字序号）；①对比两者颜色的不同②取样品分别灼烧（3）写出流程中生成锌的一个置换反应的方程式 。
1.完成配套练习册；2.预习第3节内容。
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