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第六章　金属资源综合利用
第1节　金属矿物及铁的冶炼
预习清单
1.金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)以 形式存在外，其余大多数以 形式存在。金属元素在自然界中一般以 的形式存在。
2.铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和 矿等 。铜的矿物主要有黄铜矿、辉铜矿和 等。铝的矿物主要有 矿和明矾石等。
3.使金属矿物转化成金属的过程称为 。
4.工业炼铁的主要设备是 ；原料有 ；主要原理是 (用化学方程式表示)。
单质
化合物
矿物
黄铁
孔雀石
铝土
金属冶炼
高炉
铁矿石、焦炭、石灰石
3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe
高温
导入
铁在日常生活和国民生产中有着很重要的地位
那么以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程是什么
那么以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程是什么
任务一：常见的金属矿物
1.地壳中部分元素的质量分数
地壳中含量最多的前四位金属元素分别是铝、铁、钙、钠
任务一：常见的金属矿物
2.地壳中元素的存在形式
金、银等不活泼的金属以单质的形式存在
金
银
任务一：常见的金属矿物
2.地壳中元素的存在形式
大部分金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在，铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿
任务一：常见的金属矿物
2.地壳中元素的存在形式
铜的矿物主要有黄铜矿、辉铜矿和孔雀石等，铝的矿物主要有铝土矿、明矾石等
任务一：常见的金属矿物
3.金属冶炼
金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼
任务二：铁冶炼的化学原理
1.铁
生活中使用最多的金属
在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位
《天工开物》中对古代炼铁的描述：“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁后，从炉腰孔流出。”
任务二：铁冶炼的化学原理
2.实验室模拟铁的冶炼
实验步骤：在硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再用酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。观察实验现象
任务二：铁冶炼的化学原理
2.实验室模拟铁的冶炼
实验现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，且黑色粉末可以被磁铁吸引；澄清石灰水变浑浊
实验结论：
3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe
高温
任务二：铁冶炼的化学原理
2.实验室模拟铁的冶炼
注意事项：实验时先通一氧化碳气体，目的是排出装置内的空气，防止一氧化碳中混有空气，在加热时发生爆炸
红棕色粉末完全变黑后先撤走酒精喷灯,待装置冷却后再停止通一氧化碳，防止生成的热的铁被空气中的氧气氧化
因为一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，需要尾气处理（方法：点燃、用气囊收集、用一根长导管将尾气通到酒精喷灯火焰上。
任务二：铁冶炼的化学原理
2.工业炼铁
设备：高炉
原料：铁矿石、焦炭、石灰石
原理：焦炭燃烧，生成的二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳气体，一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁
任务三：金属的冶炼方法
2.金属氧化物的还原
金属(如锰、锌、铁、镍和铅等)的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应
通常把金属(如铁)跟氧结合生成金属氧化物(如氧化铁)的过程称为金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原
3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe
高温
任务三：金属的冶炼方法
2.电解法
金属(如钠、钾、镁和铝等)很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属,需要用电解的方法
2Al2O3====3O2↑+4Al
通电
任务四：含杂质物质的化学方程式计算
1.不纯物与纯净物之间的质量关系
化学方程式所表示的反应物与生成物之间的质量关系，指的是纯净物。然而现实生产、生活所接触的物质大多为不纯物，故在进行含有一定量杂质的反应物或生成物的计算时，需将不纯的物质转化为纯净物，二者常见质量关系如下：
（1）不纯物的质量=纯净物的质量+杂质的质量
（2）纯净物的质量=不纯物的质量×纯净物的质量分数
（3）不纯物的质量=
任务四：含杂质物质的化学方程式计算
2.计算公式
（1）纯度= ×100%
（2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度
（3）不纯物质的质量=
任务四：含杂质物质的化学方程式计算
2.计算步骤
例题：用2000吨含氧化铁75%的赤铁矿,可炼铁多少吨
（1）将含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量
（2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算
（3）将计算得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量
解：2000吨赤铁矿含氧化铁的质量为2000吨×75%=1500吨。
设1500吨氧化铁可炼出铁的质量为x。
= x==1050吨
答:可炼出铁的质量为1050吨。
3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe
高温
160
1500 吨
2×56
x
核心总结
1.常用的金属矿物
(1)铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿等。
(2)铜的矿物主要有黄铜矿、辉铜矿和孔雀石等。
(3)铝的矿物主要有铝土矿、明矾石等
2.一氧化碳与氧化铁反应
(1)装置
核心总结
(2)实验步骤:①检查装置的气密性；②装入氧化铁粉末并固定好玻璃管；③向玻璃管内通入一会儿纯净的一氧化碳气体；④用酒精喷灯给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通一氧化碳。
(3)实验现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊。
(4)注意事项：①实验时先通一氧化碳气体，目的是排出装置内的空气，防止一氧化碳中混有空气，在加热时发生爆炸。②红棕色粉末完全变黑后应先撤走酒精喷灯，继续通一氧化碳到装置冷却，目的是防止生成的热的铁被空气中的氧气氧化。
核心总结
3.工业炼铁
(1)原料：铁矿石、焦炭和石灰石
(2)原理：
(3)设备：高炉
4.金属的冶炼方法
(1)金属氧化物还原；(2)电解法
5.含杂质物质的化学方程式的计算
(1)不纯物与纯净物之间的质量关系；(2)计算公式；(3)计算步骤
3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe
高温
1.下列变化过程不属于金属冶炼的是 ( )
A.电解氧化铝 B.铁在氧气中燃烧
C.金属氧化物和焦炭在高温下反应 D.高温下CO还原CuO
2.今有赤铁矿样品10 g，经实验分析，其中含氧化铁8 g，该铁矿石中铁的质量分数为 ( )
A.80% B.70% C.56% D.30%
课堂评价
B
C
2.同学设计了一个实验，实验装置如下图。
对实验进行分析并回答:
(1)给玻璃管加热的仪器叫酒精喷灯，要用其 (填“外焰”“内焰”或“焰心”)进行加热。
课堂评价
外焰
(2)实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是 ，观察到澄清石灰水的现象是 。
(3)实验前“通入CO”与“开始加热”的顺序是 ；实验后“停止通入CO”与“停止加热”的顺序是 。
红色变为黑色
变浑浊
先通入CO后开始加热
先停止加热后停止通入CO
2.同学设计了一个实验，实验装置如下图。
对实验进行分析并回答:
课堂评价
(4)实验要在装置末端a处燃着一盏酒精灯，其作用是 。
处理尾气，防止一氧化碳污染空气
谢谢观看

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