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6.3金属矿物与金属冶炼
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)
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
为人类社会作出许多贡献的金属是从哪里来的呢
它们来自地壳中天然存在的矿物。其中，除了少数很不活泼的金属(如金、铂、银)能以单质形态存在，
自然界以单质形式存在的银
自然界以单质形式存在的金
绝大多数金属都是以化合物形态存在于矿物中的。通过金属冶炼(主要是运用化学方法)，人们可将矿物中的金属化合物转化为金属单质。
闪锌矿
铝土矿
几种金属矿物
由此可见:地壳中的金属元素，铝和铁的含量最多，加上钙、钠、钾、镁一共6种金属元素，占了地壳总质量的23.14%，其余众多金属元素在地壳中的储存量是很少的。例如铜，仅占才万分之七，金更少，仅占十亿分之五。
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观察并学习以下金属矿物的相关知识
赤铁矿Fe2O3 磁铁矿Fe3O4 黄铁矿FeS2
孔雀石Cu(OH)2CO3 赤铜矿Cu2O 铝土矿
钢铁的冶炼
人们开采矿石，用矿石冶炼金属。那么，矿石是怎样变成金属的呢 现以产量最大、应用最广的铁为例，学习金属冶炼的基本原理。
观察活动 >>>
目的 知道炼铁的原理
【实验6-6】利用如图6.3-3 所示的装置，进行氧化铁与一氧化碳反应生成铁的实验。
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。(为什么 )
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。
红色粉末变成黑色
尾气处理，防止CO污染空气
澄清的石灰水变浑浊
观察到的现象:
说明反应生成物有:_______________
反应的化学方程式是:
Fe和CO2
钢铁厂炼铁就是根据上述化学反应原理进行的，采用的主要设备是高炉。
将铁矿石(主要是赤铁矿)、焦炭、石灰石按一定的质量比加入高炉中，从炉下部通进热空气，
使焦炭转变成一氧化碳，并利用它将铁矿石中的铁还原出来。
石灰石的作用是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。
实际上，高炉炼得的铁中含有2%~4.3%的碳，以及少量硫和磷等，因而是铁的合金--生铁。
它硬而脆，不利于加工。
所以，人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气冶炼，使其含碳量降至0.03%~2%并除去硫、磷等杂质，所得产品称为钢。
它硬而韧，有弹性，可锻造。有的钢还加入其他各种金属，熔炼成多种多样具有特殊性能的合金钢。
类别 含碳量（%） 含杂质 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
铁储量丰富、易冶炼、价格低廉，是世界上应用最广泛的金属。
我国早在春秋战国时期就开始炼铁。
1949年前,我国的钢铁生产发展缓慢，1949年，钢的年产量仅15.8万吨。1949年后，特别是改革开放以来，钢铁工业飞速发展，近年来年产量均居世界首位，钢材的品种也大大增加。
位于广东省珠江口伶仃洋海域内的港珠澳大桥，连接香港、珠海和澳门，是目前世界上最大的钢结构桥梁。
港珠澳大桥于2009年12月动工建设，2018年10月开通运营，仅主梁钢板用量就达到了42万吨。
例 根据化学方程式计算步骤求出:2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼得含铁95%的生铁的质量。
解:2000t赤铁矿中含氧化铁的质量为:
2000t×80%=1600t
设1600t氧化铁理论上炼得铁的质量为x。
Fe2O + 3C0 ==== 2Fe + 3CO
160 2×56
1 600 t x
x==1120 t
折合为含铁95%的生铁的质量为:
1120t÷95%≈1179t
答:2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼得含铁95%的生铁1179t。
1.多数金属以化合物形态存在于矿物中。
2.金属矿物可用来冶炼金属、例如，铁是人们将赤铁矿等原料放进高炉中炼成的，其主要反应是：
H2和C还原CuO实验装置图比较
冶炼金属的常用化学方法
金属与氧生成金属氧化物的反应属于氧化反应;
反之，从含氧化合物中将氧夺取出来的反应则称为还原反应。
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，称为热还原法。
此外，有些金属(如钠、钾、镁、铝等)的矿物很稳定，要靠电能将它们还原出来，称为电解法。
还有极少数金属的化合物不稳定，如银、汞的化合物，加热就可以分解出金属单质，这种冶炼金属的方法称为热分解法。
如氧化汞加热分解，可得到汞
稳定金属(如Pt Au) 直接以单质形式存在
比较上述不同方法，请你想一想:
金属冶炼方法的选择，与金属活动性顺序有关系吗
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？
带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量。根据赤铁矿石的质量可以算出氧化铁的质量，从而求出铁的质量。
即可解出含铁96%生铁的质量：
1000 t×80%×70%÷96%=583.3 t
1.自然界中主要以单质形式存在的金属是（ ）
A.Fe B.Al C.Mg D.Ag
D
2.下列有关工业炼铁的叙述中，不正确的是（ ）
A.炼铁用的设备是高炉
B.炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石
C.炼铁得到的生铁仍为混合物
D.炼铁是用空气中的氧气将铁矿石中
的杂质氧化除去
D
6.3金属矿物与金属冶炼
几种金属矿物
钢铁的冶炼
地壳中的金属元素，铝和铁的含量最多
地壳6种金属元素：铝、铁、钙、钠、钾、镁
常见的铁矿石：黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿
炼铁的原理
钢铁生产发展
生铁 硬而脆，不利于加工
铁除去硫、磷等杂质，所得产品称为钢
冶炼金属的常用化学方法
金属与氧生成金属氧化物的反应属于氧化反应
从含氧化合物中将氧夺取出来反应为还原反应

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