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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）
新课导入
　　生活中常见的一些金属制品
Fe
铁锅
Fe、Al
汽车
Fe、Ni
曲别针
Al、Mg
共享单车
Fe、Cr、Ni
保温杯
Cu
电线
新知探究
　　地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单
质形式存在（如下图），金属多以化合物的形式存在。
金
银
自然界中以单质形式存在的金和银
新知探究
赤铁矿（主要成分是 Fe2O3）
磁铁矿（主要成分是 Fe3O4）
铝土矿（主要成分是 Al2O3）
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）
一些金属矿石
　　金属矿物
　　大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。
矿产名称 单位 2023 年储量
铁　矿 矿石 亿吨 169.17
铝土矿 矿石 万吨 70 752.22
锰 矿 矿石 万吨 26 129.79
锌　矿 金属 万吨 5 992.71
铜　矿 金属 万吨 4 064.79
金　矿 金属 吨 3 203.77
银　矿 金属 吨 66 866.44
新知探究
　　我国金属矿物种类比较齐全，矿物储量也很丰富。
数据源自《中国矿产资源报告 2024 》
新知探究
　　如何利用金属资源？
矿石中的金属化合物
金属单质
提炼
新知探究
　　以矿石为原料提炼金属，其中，提炼量最大的是？　　——铁
赤铁矿（主要成分是 Fe2O3）
磁铁矿（主要成分是 Fe3O4）
一些铁矿石
《天工开物》记载的
我国古代炼铁示意图
北京首钢园
新知探究
铁制易拉罐
铁锅
建筑行业使用的钢铁材料
生活中的一些铁制品
新知探究
　　铁的冶炼
　　
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
　　该反应被应用于实际生产时，生产工艺和生产设备需要注意哪些问题？
炼铁的主要原理是一氧化碳与氧化铁反应，其化学方程式如下：
新知探究
　　原料的选择——资源丰富的天然物质
铁矿石
焦炭
煤
空气
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
C＋CO2 2CO
高温
C＋O2 CO2
高温
新知探究
　　　　　　　　　　炼铁过程中主要的化学反应
微弱放热
吸热
大量放热
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
C＋CO2 2CO
高温
C＋O2 CO2
高温
新知探究
　　条件的获得——放热明显、成本低廉
铁矿石
焦炭
空气
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
C＋CO2 2CO
高温
C＋O2 CO2
高温
大量放热
新知探究
　　设备与工艺——原料中的杂质
赤铁矿（主要成分是 Fe2O3）
铁矿石中的石英（SiO2）
　　对生铁产品的品质有严重影响，可与石灰石反应形成炉渣除去。
新知探究
　　设备与工艺——提高 CO 的利用率
　　适当增加炉体高度，延长反应物接触时间
　　热空气密度较小，
从下方鼓入
剩余 CO 回收利用
　　赤铁矿石、焦炭和石灰石密度较大，粉碎后从上方加入
新知探究
炼铁高炉及炉内主要化学反应示意图
　　赤铁矿石、焦炭和石灰石从上方加入
热空气从下方鼓入
液态的铁从下方流出
高炉气体回收利用
炉渣从下方排出
新知探究
新知探究
　　含杂质的计算
　　用 1 000 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）？
　　相对原子质量：C 12　O 16　Fe 56
新知探究
　　在实际生产时，炼铁所用的原料或所得的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。
宝钢炼铁高炉
新知探究
　　含杂质的计算
　　用 1 000 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）？
　　相对原子质量：C 12　O 16　Fe 56
　　【解】1 000 t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为：
　　　　　　　　　　　1 000 t×80%＝800 t
新知探究
　　　设：800 t 氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为 x。
160
2×56
800 t
x
＝
x ＝ ＝560 t
2×56×800 t
160
　　　折合为含铁 96% 的生铁的质量为：560 t÷96%＝583.3 t
　　　答：理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是 583.3 t。
设
写
列
解
答
160
800 t
2×56
x
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
新知探究
　　稀土资源的利用和保护
　　稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称，有“工业的维生素”
的美誉，是重要的战略资源，广泛应用于新能源、新材料、航空航天、
电子信息等尖端科技领域。
徐光宪（1920—2015）
　　徐光宪院士，2008 年度国家最高科学技术奖
获得者。徐光宪和他的团队研发了稀土分离技术，
使我国能够自主分离稀土产品，打破了发达国家
在国际稀土市场上的垄断地位。
新知探究
　　到目前为止，我国的稀土储量居世界第一位，稀土的年生产量和年
消费量也都居世界前列。
　　稀土资源是不可再生的，过度开采会面临枯竭。我国针对稀土资源
开采已有相应的措施，如制定并实施了稀土行业发展规划，对稀土出口
实行配额管理等。
利用金属资源的同时，也要注意对金属资源进行保护！
课后任务
　　查阅资料，了解我国的稀土储量、稀土生产量，以及我国稀土资源
的合理利用与保护，并与同学交流。

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