資源簡介

(共24張PPT)
6.3 金屬礦物與冶煉
人類生活離不開金屬
金屬有廣泛的用途，我們可以從自然界中直接獲取金屬單質嗎？
社會的進步與發展也需要大量的金屬
學習目標
1.知道元素有兩種存在形態；進而認識幾種常見的金屬礦物。
2.了解鋼鐵冶煉原理。
3.知道生鐵和鋼的成分區別和主要性能。
4.初步學會關于不純物的化學方程式計算。
學習目標
新知學習
一、幾種金屬礦物
元素名稱 鋁 鐵 鈣 鈉 鉀 鎂 其余60余種金屬元素
質量分數/% 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00 <1
常見金屬元素在地殼中所占的質量分數
　　地球上的金屬資源廣泛存在于地殼中，其中少數很不活潑的金屬（如金、銀、鉑等）以單質形式存在，絕大多數金屬都以化合物的形式存在。
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自然界中以單質形式存在的金
自然界中以單質形式存在的銀
以單質形式存在
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　　鋁元素在自然界中的分布極廣，以化合物的形式存在于各種巖石和礦物中，常見的鋁土礦、鉀長石和明礬石等，它們的主要成分別是Al2O3、KAlSi3O8和KAl3(SO4)2(OH)6。
鋁土礦Al2O3
鉀長石KAlSi3O8
明礬石KAl3(SO4)2(OH)6
以化合物形式存在
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　　鐵元素在自然界中的分布也很廣，大多以化合物的形式存在于各種鐵礦石中。常見的鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等，它們的主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeCO3和FeS2。
赤鐵礦Fe2O3
磁鐵礦Fe3O4
菱鐵礦FeCO3
黃鐵礦FeS2
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黃銅礦 CuFeS2
輝銅礦 Cu2S
赤銅礦（Cu2O）
孔雀石Cu(OH)2CO3
　　銅元素在地殼中主要以化合物形態存在，自然界中的含銅礦物有200多種，常見的銅礦物有硫化礦、氧化礦。
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二、鐵的冶煉
1.煉鐵的基本原理
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①檢查裝置氣密性；
②裝入樣品并固定；
③向玻璃管內通入CO氣體；
④給氧化鐵加熱；
⑤停止加熱；
⑥停止通入CO。
實驗步驟：
先通后點的原因是排凈空氣，防止加熱一氧化碳和空氣的混合氣而發生爆炸。
防止被還原出的鐵在較高的溫度下重新被氧化。
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實驗現象：
紅棕色粉末逐漸變黑，試管中的澄清石灰水變渾濁。
實驗原理：
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
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1.如何判斷反應中生成了什么物質？
2.裝置中導管末端為什么要加一點燃的酒精燈？
將產生的氣體通入到澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，則生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；
紅色粉末變黑色，用磁鐵檢驗，證明黑色粉末為鐵。
處理尾氣，防止污染空氣
思考：
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從含氧化合物中將氧奪取出來的反應稱為還原反應。物質與氧發生的反應屬于氧化反應。歸納：得氧是氧化反應，失氧是還原反應。
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高溫
知識視窗
還原反應
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2.工業煉鐵
原料：鐵礦石(赤鐵礦)、焦炭、石灰石、空氣
焦炭
過量空氣
CO2
焦炭
CO
高溫
高溫
Fe
赤鐵礦
高溫
反應過程：
設備：高爐
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C＋O2 ==== CO2 CO2＋C ==== 2CO
Fe2O3＋3CO ==== 2Fe＋3CO2
CaCO3 ==== CaO＋CO2 ↑
CaO＋SiO2 ==== CaSiO3
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
反應原理：
類別 含碳量/% 含雜質（硫、磷等） 機械性能 機械加工
生鐵
鋼
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3.煉鋼
2—4.3
多
硬而脆
可鑄不可鍛
0.03—2
少
硬而韌
可鑄可鍛
生鐵
鋼
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知識視窗
冶煉金屬的常用方法
1.熱還原法
2.電解法
3.熱分解法
4.穩定金屬(如Pt Au) 直接以單質形式存在
較穩定金屬(如Hg、Ag)　　　　　　 　如：2HgO ==== 2Hg+O2
△
活潑金屬(如K、Ca 、Na、Mg、Al)　　 如：2Al2O3 ==== 4Al+3O2
通電
一般金屬(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)　　如：Fe2O3+3CO ==== 2Fe+3CO2
△
新知學習
四、含雜質物質的化學方程式的計算
例：用2 000 t含氧化鐵80%的赤鐵礦石煉得的生鐵中，含鐵多少噸？
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
解：設理論上可以煉出鐵的質量為x。
160 112
1600t x
160
1600t
=
112
x
x＝1120 t
答：用2 000 t含氧化鐵80%的赤鐵礦石煉得的生鐵中，含鐵1120噸。
2 000 t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為2 000t ×80%＝16 00t。
煉鐵所用鐵礦石大多不是純凈物，你能根據化學方程式進行相關計算嗎？
新知學習
帶入化學方程式計算的數據應是純凈物的質量，即必須把含雜質的物質換算成純凈物。
（1）純物質的質量 = 不純物質的質量×物質的質量分數
（2）不純物質的質量 = 純物質的質量÷物質的質量分數
注意
當堂檢測
1.自然界中主要以單質形式存在的金屬是（ ）
A.Fe B.Al C.Mg D.Ag
2.下列有關工業煉鐵的敘述中，不正確的是（ ）
A.煉鐵用的設備是高爐
B.煉鐵的原料是焦炭、石灰石、鐵礦石
C.煉鐵得到的生鐵仍為混合物
D.煉鐵是用空氣中的氧氣將鐵礦石中的雜質氧化除去
D
D
當堂檢測
3.金屬是重要的資源。下列有關金屬制備的說法錯誤的是（ ）
A.“濕法煉銅”的化學原理可以表示為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
B.電解氯化鎂可以制備金屬鎂，該反應為分解反應
C.工業上用一氧化碳還原氧化鐵制備鐵，該反應屬于置換反應
D.金礦中的金是以單質形式存在的，可以用物理方法制得
C
當堂檢測
解：設至少需要含80%的赤鐵礦石的質量為x。
Fe2O3+3CO ===2Fe+3CO
160 112
x×80% 23072t×97%
高溫
4.某煉鐵廠月產含鐵97%的生鐵23072ｔ，該廠需儲備含氧化鐵80%的赤鐵礦原料至少不低于多少噸
160∶112=（x×80%）∶（23072t×97%）
解得： x = 39964t
答：需這種赤鐵礦石39964t.
課堂小結
金屬礦物與冶煉
幾種金屬礦物
含雜質物質的化學方程式的計算
鐵的冶煉
一氧化碳還原氧化鐵
高爐煉鐵
金、銀、鉑
鋁礦物、鐵礦物、銅礦物

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