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6.3
金属矿物与金属冶炼
科粤版·九年级化学下册
铜(铜鼎，商代，距今3 000多年)
铁(铁犁，西汉，距今2 000多年)
铝(铝锅，20世纪)
人类大量冶炼几种常见金属的年代，如图所示。
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铜(铜鼎，商代，距今3 000多年)
铁(铁犁，西汉，距今2 000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？
人类社会离不开金属。
这些金属是从哪里来的呢？
地壳中天然存在的矿物
课堂教学展示
课堂探究
少数很不活泼的金属(如金、铂、银)能以单质形态存在。
自然界中以单质形式存在的银
自然界中以单质形式存在的金
知识点1 几种金属矿物
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，人们可将矿物中的金属化合物转化为金属单质。
常见金属元素在地壳中所占的质量分数
元素名称 铝 铁 钙 钠 钾 镁 其余60余种金属元素
质量分数/% 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00 <1
常见金属元素在地壳中所占的质量分数
元素名称 铝 铁 钙 钠 钾 镁 其余60余种金属元素
质量分数/% 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00 <1
地壳中含量居前三位的金属元素：铝、铁、钙。
铁在地壳中含量丰富，冶炼过程较为简单，具有优良的物理性能，生产加工较容易，因此到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属。
共占23.14%
如铜仅占十万分之七
观察并学习以下金属矿物的相关知识。
调查与交流>>>
赤铁矿
(Fe2O3)
磁铁矿
(Fe3O4)
黄铁矿
(FeS2)
孔雀石
[Cu2 (OH)2(CO3)]
赤铜矿(Cu2O)
铝土矿
(Al2O3·nH2O)
其他的金属矿石
菱铁矿
_________
FeCO3
CuFeS2
黄铜矿_________
辉铜矿_________
Cu2S
金红石
_________
TiO2
你能从经济效益和环境保护两个角度分析，常见的铁矿石中最不适合用来炼铁的是哪一种吗？
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
黄铁矿FeS2
菱铁矿FeCO3
经济效益角度：
含铁量要高，即比较四种矿石中铁元素的质量分数的大小。
思考
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
黄铁矿FeS2
菱铁矿FeCO3
铁矿石 主要成分 含铁量
赤铁矿 Fe2O3 70%
磁铁矿 Fe3O4 72%
菱铁矿 FeS2 48%
黄铁矿 FeCO3 47%
以上四种矿石中，哪几种铁矿石更适合炼铁？
√
√
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
黄铁矿FeS2
菱铁矿FeCO3
环境保护角度：
要求不污染环境，而黄铁矿中含有硫元素，可能会生成_______，污染空气。
SO2
黄铁矿含铁量低，且冶炼过程中会产生二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿最不适合用来炼铁。
一般采用含铁量高的赤铁矿来炼铁。
归纳
冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：
1.所需提炼金属的含量高；
2.矿石在冶炼过程中对环境污染小；
3.冶炼过程尽可能简便。
矿石是怎样变成金属的？
把金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
知识点2 钢铁的冶炼
目的：知道炼铁的原理
【实验6-6】利用如图所示的装置，进行氧化铁与一氧化碳反应生成铁的实验。
实验装置：
观察活动>>>
检验生成的二氧化碳
尾气处理：燃烧掉剩余的CO
实验步骤：
1. 往耐高温的硬质玻璃管中装入少量氧化铁粉末；
2. 通入一氧化碳，等
片刻后点燃尖嘴管
处酒精灯；
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？
为什么？
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实验现象：
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
高温
硬质玻璃管中红棕色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生蓝色火焰。
说明反应生成物有：
Fe和CO2
反应的化学方程式是：
2CO+O2====2CO2
点燃
CO2+Ca(OH)2===Ca2CO3↓+H2O
思考
1. 为什么通一段时间CO后，再加热Fe2O3？
排出装置内的空气，以免加热时因混有空气而发生爆炸。
2. 实验结束前，为什么还要通CO直至试管完全冷却？
①防止氧化铁还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化；②防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂。
3. 将尖嘴导管排出的气体点燃目的是什么？
将尾气中多余的CO燃烧掉，防止有毒的CO污染空气。
工业炼铁
1.原理：在高温条件下，利用高炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
2.主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
3.主要设备：
工业炼铁的主要设备是高炉
原料
主要反应
提供铁元素
把铁矿石中不能被利用的矿物(如二氧化硅)转变成滤渣而除去
提供还原剂CO
提供能量
提供反应所需的氧气
4.反应过程：
（1）焦炭与过量空气高温反应生成二氧化碳；
（2）二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧
化碳；
（3）一氧化碳与赤铁矿石高温反应。
C＋O2 CO2
高温
CO2＋C 2CO
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
5.产物：
（1）生铁；
（2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等；
（3）炉渣：主要是CaSiO3 。
主要含铁，除此之外还含有2%~
4.3%的碳，以及少量的硫和磷等
生铁硬而脆，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。
炼钢
铁的合金 生铁 钢
含碳量/%
含杂质 (硫、磷等)
机械性能
机械加工
生铁和钢的区别
2~4.3
0.03~2
多
少
硬而脆
硬而韧、有弹性
可铸不可锻
可铸可锻
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点击播放
古代炼铁
《天工开物》中“生熟炼铁炉”
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
快发展，近年来年
产量均居世界首位，
钢材的品种也大大
增加。
中国钢铁年产量数据
年产量/
百万吨
港珠澳大桥“中国结·三地同心”主题斜拉索塔
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吨。
例 下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（ ）
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
√
√
×
√
D
课堂教学展示
典例剖析
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
2Fe2O3＋3C 4Fe＋3CO2↑
高温
例 根据化学方程式计算步骤求出：2000 t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。
解析：在实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质。再计算用料和产量时，应考虑杂质的问题
知识点3 含杂质物质的化学方程式的计算
纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯物质的质量分数
解：2000 t 赤铁矿中含氧化铁的质量为：
2000 t × 80% = 1600 t
160 2×56
1600 t 　　 　x
160 1600 t
2×56 x
=
x = 1120 t
折合为含铁95%的生铁的质量为：1120 t÷95%≈1179 t
答：2000 t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁95%的生铁1179t。
设 1600 t 氧化铁理论上炼得铁的质量为 x。
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
当参加反应的物质含有杂质时，首先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量。
归纳
某钢铁厂采用赤铁矿炼铁。若该厂日产含铁 1.4×104 t的生铁，至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是多少？
课堂教学展示
典例剖析
160 2×56
80%x 　　1.4×104 t
160 80%x
2×56 1.4×104 t
=
x = 2.5×104 t
答：至少需要含Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是 2.5×104t。
解：设至少需要赤铁矿的质量为x。
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
还可以用元素守恒法解答。
元素守恒法
依据：由于反应前后元素种类和质量不变，故铁矿石中铁元素质量=生铁中的铁元素质量。
赤铁矿
Fe2O3
Fe
1.4×104 t
思路：
课堂教学展示
课堂小结
金属矿物与金属冶炼
金属矿物
钢铁的冶炼
存在、种类、分布
原理、原料、设备
生铁和钢
含杂质物质的计算
1.实验室里用如图所示装置还原氧化铁，
课后反馈总结
课堂练习
关于该实验下列说法错误的是（ ）
A.玻璃管中发生的反应属于置换反应
B.该实验说明了一氧化碳既可以燃烧又有还原性
C.实验观察到的现象为红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊
D.实验时，先通入纯净的
一氧化碳，再点燃酒精喷
灯给玻璃管加热
A
2.写出下列矿物的主要成分的化学式.
赤铁矿________，磁铁矿__________，
孔雀石_________________.
3.有下列金属元素：镁、铁、钾、铝、钠，在地壳中含量占第一位的是_____，占第二位的是________.
Fe3O4
Fe2O3
Cu2(OH)2CO3
铝
铁
4.某炼铁厂每天需消耗5000t含76%Fe2O3的赤铁矿石，理论上可生产含Fe 98%的生铁多少吨？
解：Fe2O3质量为5000t×76%＝3800t
160 2×56
3800 t 　　 98%·x
160 3800 t
2×56 98%·x
=
x = 2174.3 t
设：可日产生铁质量为x，则纯铁质量为98%·x。
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
答：理论上可日产含铁98%的生铁2714.3吨。
1. 阅读课本P20知识视窗，完成P21 6.3习题；
2. 完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
课后作业

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