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第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
第1课时
金属矿物、铁的冶炼
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，掌握工业炼铁的原理及方法
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
单质，金的化学性质稳定
金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在呢？为什么呢？
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余金属都以化合物的形式存在。
自然界中的几种矿石
金 Au
银 Ag
铂 Pt
以单质形式存在的金属
铝土矿
(主要成分是Al2O3)
赤铁矿
(主要成分是Fe2O3)
磁铁矿
(主要成分是Fe3O4）
自然界中的几种矿石
金属化合物在自然界以矿物质形式存在，称为矿石
赤铜矿
(主要成分是Cu2O)
金红石
(主要成分是TiO2)
软锰矿
(主要成分是MnO2)
自然界中的几种矿石
含铁量
70%
赤铁矿
主要成分
Fe2O3
含铁量72.4%
磁铁矿
主要成分
Fe3O4
含铁量48.3%
菱铁矿
主要成分
FeCO3
含铁量46.7%
黄铁矿
主要成分
FeS2
含铁量
产物是否环保
铁的几种矿物
选择依据：
以下哪种矿物不适宜用来炼铁？
Fe2O3
Fe3O4
化合物
单质
Fe
还原剂
失去氧元素
（还原反应）
H2
CO
C
铁的冶炼
工业炼铁的原理
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
C为固体，反应不充分
H2制取成本高
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
赤铁矿石、焦炭、石灰石
高炉气体
高炉气体
出铁口
进风口
O2
N2
热空气
生铁
进风口
出渣口
CO2+C 2CO
高温
C+O2 CO2
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
炉渣
炼铁的原料
炼铁原理
焦炭作用
提高炉温
生成CO
(石灰石的作用）
铁的冶炼
铁的冶炼
高炉炼铁的产物是纯铁吗？
工业炼铁得到的是生铁。
生铁
可经过吹氧冶炼等工序生产钢，含碳量降至0.03%~2%的铁合金
含有2%~4.3%的碳及少量磷和硫的铁合金
硬而脆,不利于加工
涉及杂质问题的计算
纯净物的质量 ＝ 不纯物质的总质量×纯度
纯度＝ ×100%
纯净物的质量
不纯物质的总质量
第二步，依据化学方程式，根据已知纯物质的质量计算未知纯物质的质量；
第一步，将含杂质的物质质量转化成纯净物的质量；
第三步，将纯物质转化成杂质物质的质量。
不纯物质的质量=纯净物的质量 ÷纯度
含杂质的计算一般做法
在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。
折合为上可以炼出含铁96%的生铁的质量为：560t÷96%=583.3 t
涉及杂质问题的计算
【例题】用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)
【解】设：800t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
x=560t
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
160
2×56
800t
x
1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80%=800 t
160
2×56
=
800t
x
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是583.3 t。
【练习】某炼铁厂用赤铁矿石冶炼生铁。若要炼出1120t含铁90%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量是( )
A．1500 t B． 1440 t C． 1800 t D． 1980 t
【解】设理论上需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x
x=1800t
C
涉及杂质问题的计算
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
160
112
80%x
1120t×90%
1.同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是（ ）
A.赤铁矿 B.磁铁矿
C.孔雀石 D.铝土矿
B
A．a处 B．b处 C．c处 D．d处
【答案】B
【详解】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁，故选项说法正确；
B、一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，发生了氧化反应，故选项说法错误；
C、赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应条件是高温，故选项说法正确；
D、该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应，故选项说法正确。
2.下列说法错误的是
3．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用Ca(OH)2溶液吸收尾气中的CO
【答案】C
【详解】A、由于CO是可燃性气体，实验时要先通CO排出管内空气，再点燃酒精灯，故错误；
B、a处氧化铁和一氧化碳在加热条件下生成铁和二氧化碳，可观察到固体有红色变为黑色，故错误；
C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳可以用澄清石灰水，故正确；
D、一氧化碳不与Ca(OH)2溶液反应，不能用氢氧化钠溶液吸收CO，故错误。
4．联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下：
请回答下列问题：
（1）写出设备A的名称： 。
高炉
（2）写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式： 。
（3）炼铁时焦炭的作用是：①产生热量（或“提高炉温”）；② 。
（4）应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是： 。
（5）在古代，人们把在高温下烧红的铁反复锤钉，最终使生铁转化为钢，这也是所谓“百炼成钢”的来历。写出上述转变过程中最关键一步反应的化学方程式： 。
促使反应更加剧烈，并获得更多的热量
产生一氧化碳
C＋O2 CO2
高温
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
课题3
金属的利用与保护
第1课时
金属资源的概况
铁的冶炼
炼铁原理：3CO+Fe2O3 == 2Fe+3CO2
工业炼铁设备：炼铁高炉
工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石
含杂质物质的计算
单质
化合物
高温
将含杂质物质的质量转化
为纯净物的质量代入计算

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