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课题3 金属资源的利用和保护
第八单元 金属和金属材料
第1课时
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无处不在的金属材料
一氧化碳还原氧化铁实验
1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2.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的计算。
金属资源在自然界的存在
01
铁的冶炼
02
无处不在的金属材料
金属资源在自然界的存在
地壳中金属元素的含量
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
锌 0.008
铜 0.007
银 0.00001
金 0.0000005
交流讨论：目前人类普遍使用的金属有哪些？
铝合金楼梯
不锈钢水壶
铜导线
黄金戒指
银手镯
金属资源在自然界的存在
地球上的金属资源
广泛存在于
地壳
海洋
存在形式为
少数很不活泼的金属如Au、Ag以单质形式存在
多数金属都以化合物形式存在
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？
金属资源在自然界的存在
金属元素在自然界中的存在形式
极少数不活泼的金属（如银、铂、金等）
单 质
自然界单质银 Ag
自然界单质铂 Pt
自然界单质金 Au
金属资源在自然界的存在
金属元素在自然界中的存在形式
大多数较活泼的金属（如铁、锌、钠和钙等）
化合物
金属化合物在自然界以矿物质形式存在，称为矿石
主要成分 CuFeS2
主要成分 Cu2S
主要成分 Al2O3
金属资源在自然界的存在
铁的几种矿物
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
哪种矿物适宜用来炼铁？
含铁量
产物是否环保
选择依据：
铁的冶炼
Fe2O3
Fe3O4
Fe
失去氧元素
（还原反应）
还原剂
常见还原剂：H2 CO C
铁的冶炼
实验演示：一氧化碳还原氧化铁
步骤：
①检查装置气密性；
②装入药品并固定；
③通入纯净的CO；
④给氧化铁加热；
⑤停止加热；
⑥停止通入CO。
红色
黑色
铁的冶炼
点燃
尾气燃烧产生蓝色火焰
2CO+ O2 = 2CO2
澄清的石灰水逐渐变浑浊
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓ + H2O
红棕色粉末逐渐变成黑色
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
高温
实验现象
CO起还原剂的作用
铁的冶炼
注意事项
1. 装置末端酒精灯的作用是什么？
点燃尾气，防止有毒的CO污染空气
2. 如何检验生成的黑色固体中有铁粉？
磁铁吸引 / 加入足量稀盐酸，产生气泡
铁的冶炼
注意事项
3. 为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？
排尽装置内的空气，防止加热发生爆炸
4. 为什么要先停止加热，待物质冷却后再停止通CO？
防止生成铁粉再次被氧化
铁的冶炼
工业炼铁
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
C+O2 CO2
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
CO2+C 2CO
高温
原料：铁矿石、焦炭、石灰石
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
焦炭：提供热源，
制还原剂CO
铁的冶炼
高温
Fe2O3＋3CO === 2Fe＋3CO2
高炉炼铁的产物：生铁
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
交流讨论：高炉炼铁和实验室炼铁有什么区别？其产物是纯铁吗？
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
铁的冶炼
含杂质问题的计算
纯净物的质量 ＝ 不纯物质的总质量×纯度
例题：用1000t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吨？
纯度＝ ×100%
纯净物的质量
不纯物质的总质量
铁的冶炼
分析：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量：
方法1：根据化学式：
赤铁矿石 氧化铁 铁 生铁
1000t×80％=800t
2×56
160
= 560 t
×100%
800 t×
560 t ÷96%
= 583.3 t
矿石中Fe2O3的质量：
Fe2O3中铁元素的质量：
可得到生铁的质量：
铁的冶炼
解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x
160 2×56
1000t×80％ x·96%
x =
2×56×1000t×80％
160×96%
= 583.3 t
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583.3 t 。
Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2
高温
方法2：根据化学方程式
1．下列有关一氧化碳还原氧化铁实验的说法正确的是(　　)
A．实验时，应先点燃酒精喷灯，后通一氧化碳
B．实验结束时，应先停止通入一氧化碳，后熄灭酒精喷灯
C．用赤铁矿炼铁的主要反应原理是3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2
D．高炉炼铁得到的是纯铁
C
高温
2. 实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质.关于该实验，下列说法错误的是（ ）
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红棕色的氧化铁粉末部分变成黑色，
该产物一定全是铁
C．反应后，先熄灭酒精灯，继续通入
一氧化碳至玻璃管冷却
D．为了减少空气污染，应增加尾气处
理装置
B
3. 我国古代将炉甘石（ZnCO3)、赤铜（Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式（提示：ZnCO3加热可分解为ZnO)。
ZnCO3=====ZnO＋CO2↑；
2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑；
2Cu2O＋C=====4Cu＋CO2↑。
高温
高温
高温
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：设需含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量为x。
Fe3O4＋4CO ==== 3Fe＋4CO2
232 168
x ·90% 2000t×(1-3%)
答：需含Fe3O4 90%的磁铁矿石2977 t。
高温

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