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第六单元 金属和金属材料
6.3 金属矿物与金属冶炼
九下化学 KY
1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，进而认识
几种常见的金属矿物。
2.以高炉炼铁为主，了解钢铁的冶炼原理，体会化学方法在金属冶
炼中的重要性。
3.了解生铁和钢的成分区别与主要性能的区别。
4.初步学会关于含杂质物质的化学方程式的计算。
1.金属在地壳中的存在
（1）存在形态 （与金属的活动性相关）
存在形态 单质形态 化合物形态
金属种类 少数很不活泼的金属， 如金、银、铂 绝大多数金属都以化合物形
态存在于矿物中
（2）常见金属元素在地壳中所占的质量分数
元素名称 铝 铁 钙 钠 钾 镁 其余60余种金属元素
质量分数/ % 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00
由上表可见，地壳中的金属元素，铝（地壳中含量最多的金属元素）
和铁的含量最多，加上钙、钠、钾、镁一共6种金属元素，占地壳
总质量的 ，其余众多金属元素在地壳中的储存量是很少的。
2.常见的金属矿物及其主要成分的化学式
金属矿物 赤铁 矿 磁铁 矿 黄铁 矿 孔雀石 赤铜 矿 铝土矿
主要成分的 化学式
典例1 下列金属中，在自然界主要以化合物形态存在，且提炼量
最大的是( )
B
A.铝 B.铁 C.金 D.银
[解析] 在自然界中，除了少数很不活泼的金属（如金、铂、银）
能以单质形态存在，绝大多数金属都以化合物的形态存在于矿物中。
在自然界主要以化合物形态存在，且提炼量最大的是铁。
1.一氧化碳还原氧化铁实验
实验 试剂 氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
实验 仪器 铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔胶塞（2个）、酒精喷
灯、酒精灯、试管、双孔胶塞、导气管若干
实验 装置 ________________________________________________________________________________
酒精喷灯灯焰的温度比普 通酒精灯灯焰的温度高， 一般高于800
实验 步骤 _____________________________________________________________________________________________________________________
实验 现象 （1）红棕色粉末逐渐变为黑色;（2）生成的气体使试管中
的澄清石灰水变浑浊;（3）尾气燃烧并产生蓝色火焰
化学 方程 式 硬质玻璃管中：
试管中：
酒精灯处：
还原 产物 的验 证 方法1：取适量反应后的黑色粉末，用磁铁吸引，黑色粉末
全部被吸起。（ 物理方法）
方法2：取少量反应后的黑色粉末于试管中，加入足量稀盐
酸，黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色
（化学方法）
实验 结论 红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁，同时有二氧化
碳气体生成
拓展培优
氧化反应与还原反应
氧化反应是物质跟氧发生的化学反应。
还原反应是从含氧化合物中将氧夺取出来的反应。
在炼铁过程中，一氧化碳夺取氧化铁中的氧，一氧化碳发生氧化反
应，氧化铁发生还原反应，一氧化碳具有还原性。除一氧化碳外，
焦炭和氢气也具有还原性，这些物质都可用来冶炼金属，把金属从
其氧化物的矿石中还原出来。
典例2 钢铁工业的发展状况是世界
各国工业化水平的重要标志之一。
如图是实验室模拟工业炼铁的装置。
请完成下列问题：
（1）实验时，要先通入一会儿 ，然后再加热，这样操作的目的
是________________________________________________。加热一
会儿后，可观察到硬质玻璃管内的现象是______________________
___，反应的化学方程式是__________________________。在这个
反应中，氧化铁中的氧元素被 夺去而生成铁，铁元素的化合价
______（填“升高”“降低”或“不变”）。
排尽装置内的空气，防止与空气混合遇热发生爆炸
红棕色粉末逐渐变成黑色
降低
[解析] 具有可燃性，与空气混合加热可能发生爆炸，实验开始
时先通入 再加热是为了排尽装置内的空气，以防加热时发生爆
炸。在硬质玻璃管中还原 ，实验现象是红棕色粉末逐渐变
成黑色，化学方程式为，反应前
中铁元素为 价，反应后铁单质中铁元素化合价为0，铁元素的化
合价降低。
（2）在这个实验中，澄清石灰水的作用是_____________________
___。 有毒，为防止尾气对环境造成污染，需要对尾气进行处理，
方法是__________________________________________。实验完毕，
玻璃管内固体的质量会______（填“不变”“增大”或“减小”）。
检验是否有二氧化碳生成
在装置末端放一只燃着的酒精灯（合理即可）
减小
[解析] 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故在这个实验中澄清石
灰水的作用是检验反应是否产生了二氧化碳气体。 有毒，如果
不进行尾气处理，会污染空气，尾气处理方法为小气球（气囊）收
集法或直接点燃法。在这个反应中，中的氧元素被 夺去而
生成铁，故玻璃管内固体的质量会减小。
2.高炉炼铁
炼铁 原理 在高温条件下，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 _____________________________
原料及作用 铁矿石（提供铁元素）、空气（提供氧气） 焦炭：提供反应所需热量，提供还原 剂 石灰石：把铁矿石中不能被利用的矿 物（如二氧化硅）转变成炉渣而除去 主要是赤铁矿
主要 设备 高炉（如图所示） _____________________________
发生的有关化学反应 产品 生铁（含碳量为 并含少量磷和硫等的铁合金，不是纯铁） 拓展培优
冶炼金属的常用化学方法
1.电解法：较活泼金属（如钠、钾、镁、铝等）的矿物很稳定，靠
电能才能将它们还原出来。如 ，
。
拓展培优
冶炼金属的常用化学方法
2.热还原法：很多金属（如铜、锌、铝、锡、铅等）的冶炼跟铁类
似，在加热条件下，金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应，
被还原成金属单质。如 。
3.热分解法：极少数金属的化合物不稳定，加热就可以分解出金属
单质，如银、汞的化合物。如 。
典例3 下列关于高炉炼铁的说法中正确的是( )
C
A.图中高炉炼铁的主要反应是
B.焦炭通过反应 提供了冶铁
所需的热能，同时生成了还原剂
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
[解析] 高炉炼铁是利用一氧化碳还原铁的氧化物，主要反应是
，A错误。焦炭通过 反
应提供了冶铁所需的热能，通过生成还原剂 ，B
错误。炉气中含有， 具有可燃性，所以经过合理处理之后可
用作气体燃料，C正确。高炉炼铁的产品是生铁，可用来炼钢，D
错误。
3.生铁和钢
类别 含碳量/% 含杂质 （硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 少 硬而韧、 有弹性 可铸可锻
生铁和钢的主要区
别，两者性能不同的原因是含碳量不同
典例4 《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼
钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉
里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列有关生铁和钢的说法，
不正确的是( )
A
A.钢是纯金属，生铁是混合物 B.生铁、钢的硬度都比纯铁大
C.钢的含碳量比生铁要低 D.生铁和钢的性能不同
[解析] 钢和生铁都是铁的合金，它们的主要成分都是铁，都
属于混合物; 一般情况下，合金的硬度比其组分金属的大，所
以生铁、钢的硬度都比纯铁的大;钢的含碳量为 ，
生铁的含碳量为，钢的含碳量比生铁的低; 生铁和
钢的含碳量不同，使钢和生铁的性能不同。
1.原理
（1）实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质。在计
算用料和产量时，应考虑杂质的问题。
（2）化学方程式所表示的是各物质之间发生化学反应时的关系，
是纯净物之间的质量关系，因此在计算中必须将含杂质的物质的质
量换算成纯净物的质量，再进行计算。
2.含杂质物质的质量、纯净物质的质量、物质纯度之间的关系
（1）纯净物质的质量分数（纯度）
杂质的质量分数。
3.含杂质物质的化学方程式计算的一般步骤
（1）将含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量;
（2）将纯净物质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的质量换算成含杂质物质的质量。
典例5 用含氧化铁 的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁
的生铁多少吨（精确到0.1）？
解：方法一 赤铁矿石中含氧化铁的质量为
，设氧化铁理论上可炼出铁的质量为 。
将含杂质物质的质量转化为纯净物的质量
则含铁的生铁的质量为
得到纯铁的质量
转化为含杂质的生铁的质量
方法二 理论上可炼出含铁 的生铁的质量为
答：理论上可炼出含铁的生铁 。
典例5 用含氧化铁 的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁
的生铁多少吨（精确到0.1）？
[解析] 本题考查含杂质物质的计算，可采用一题多解法,①根据化
学方程式进行计算；②利用化学式结合铁元素的质量守恒进行计算。

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