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(共30张PPT)
6.3 金属矿物与金属冶炼
学习目标
了解金属在自然界的存在方式。
1
了解铁的冶炼方法及原理。
2
讲授新课
掌握含杂质物质的有关化学方程式的计算方法。
3
铜（铜鼎，商代，距今3000多年）
铁（铁犁，西汉，距今2000多年）
铝（铝锅，20世纪）
情境导入
1.为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大？
2.为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属？
01 几种金属矿物
元素名称 质量分数/%
铝 7.73
铁 4.75
钙 3.45
钠 2.74
钾 2.47
镁 2.00
其余60余种金属元素 ＜1
1.金属元素在地壳中的含量
地壳中含量最高的金属元素是铝！
2.金属在自然界存在的形式
除了金、银、铂等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。
自然界以单质形式存在的金
自然界以单质形式存在的银
赤铁矿
（主要成分是Fe2O3 ）
磁铁矿
（主要成分是Fe3O4 ）
大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。
3.常见的金属矿石
3.常见的金属矿石
大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。
黄铁矿
（主要成分是FeS2 ）
孔雀石
[主要成分是Cu(OH)2CO3]
铝土矿
（主要成分是Al2O3 ·nH2O）
赤铜矿
（主要成分是Cu2O）
3.常见的金属矿石
大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。
02 钢铁的冶炼
实验药品
化学原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
实验装置
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
如图所示。
实验6-6
1.CO还原氧化铁
1.往耐高温的硬质玻璃管中加入少量氧化铁粉末。
2.通入一氧化碳，等待片刻后点燃尖嘴管处酒精灯。
实验步骤
为什么通入一氧化碳要等待片刻？
排尽装置内的空气，以免加热时一氧化碳和空气混合引起爆炸。
实验步骤
3.用酒精喷灯对着硬质玻璃管放氧化铁处加热。
4.当反应结束后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至硬质玻璃管冷却。
为什么停止加热后要通一氧化碳至硬质玻璃管冷却？
防止生成的铁被空气中的氧气氧化。
①红棕色的物质变为黑色；
②澄清的石灰水变浑浊；
③尾气燃烧并产生蓝色火焰。
实验现象
说明反应的生成物有：铁和二氧化碳生成。
一氧化碳还原氧化铁实验
一氧化碳还原氧化铁实验
2.工业炼铁
原理
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
原料
铁矿石：提供铁元素
焦炭：提供还原剂，提供能量
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
产物
生铁（主要含铁）
类别 含碳量/% 含杂质（硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁 2 ~ 4.3 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 0.03 ~ 2 少 硬而韧，有弹性 可铸可锻
生铁和钢的区别
生铁的用途
齿轮
炊具
农具
钢的用途
建筑材料
厨具
刀具
我国古代炼铁图
宝钢炼铁高炉
铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
铁矿石
Fe2O3
Fe
混合物
化合物
（纯净物）
单 质
（纯净物）
生 铁
（主要含铁）
合 金
（混合物）
思考与交流
3.有关含杂质物质的计算
【例题】用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁95%的生铁的质量是多少？
解：2000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：2000t×80%=1600t
设：1600t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
160 2×56
1600t x
160
2×56
=
1600t
x
x=1120t
折合为含铁95%的生铁的质量为：1120t÷95%≈1179t
答：理论上可以炼出含铁95%的生铁的质量是1179t。
1.冶炼2000t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量是多少？
解：设需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x。
Fe3O4 ~ 3Fe
232 168
x×90% 2000t×(1-3%)
232
x×90%
=
168
2000t×(1-3%)
解得：x≈2977t
答：需要含Fe3O490%的磁铁矿石2977t。
练一练
小结
纯物质的质量
不纯物质的质量
×纯物质的质量分数
÷纯物质的质量分数
纯度=
不纯物质中某纯净物质量
不纯物质质量
×100%
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，应注意杂质问题
知识视窗
冶炼金属的常用方法
1.活泼金属(如K Ca Na Mg Al) 电解法: 2Al2O3 =====4Al+3O2↑
2.一般金属(如Zn Fe Sn Pb Cu) 热还原法: 2CuO+C====2Cu+CO2↑
3.较稳定金属(如Hg Ag) 热分解法: 2HgO====2Hg+O2↑
4.稳定金属(如Pt Au) : 用物理方法提取
通电
高温
冰晶石
△
1.为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大？
2.为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属？
思考与交流
金属利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关，与金属的活动性顺序有关，越不活泼的金属越早被利用。
铁之所以成为世界上产量最大、应用最广的金属，是因为它在资源丰富、生产成本低、机械性能优良、应用广泛、技术成熟、可回收性强和经济性高等方面的综合优势。
课堂小结
铁的冶炼
铁的冶炼
金属矿物
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）、赤铜矿（主要成分Cu2O）
原理：
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
1.科技创新助力炼铁低碳绿色发展，钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析，下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是（ ）
A.赤铁矿(Fe2O3) B.磁铁矿(Fe3O4)
C.黄铁矿(FeS2) D.菱铁矿( FeCO3)
随堂训练
C
2.把赤铁矿、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行冶炼，下列说法正确的是（ ）
A.高炉炼铁得到的产物是纯铁
B.铁矿石和焦炭是工业炼铁的重要原料
C.炼铁原料中焦炭的主要作用是直接将氧化铁还原为铁
D.石灰石用于除去尾气
B
3.某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中Fe2O3的质量分数为（ ）
A.95% B.90% C.85% D.80%
B

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