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第六單元 金屬和金屬材料
6.3 金屬礦物與金屬冶煉
九下化學 KY
1.知道大多數金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的，進而認識
幾種常見的金屬礦物。
2.以高爐煉鐵為主，了解鋼鐵的冶煉原理，體會化學方法在金屬冶
煉中的重要性。
3.了解生鐵和鋼的成分區別與主要性能的區別。
4.初步學會關于含雜質物質的化學方程式的計算。
1.金屬在地殼中的存在
（1）存在形態 （與金屬的活動性相關）
存在形態 單質形態 化合物形態
金屬種類 少數很不活潑的金屬， 如金、銀、鉑 絕大多數金屬都以化合物形
態存在于礦物中
（2）常見金屬元素在地殼中所占的質量分數
元素名稱 鋁 鐵 鈣 鈉 鉀 鎂 其余60余種金屬元素
質量分數/ % 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00
由上表可見，地殼中的金屬元素，鋁（地殼中含量最多的金屬元素）
和鐵的含量最多，加上鈣、鈉、鉀、鎂一共6種金屬元素，占地殼
總質量的 ，其余眾多金屬元素在地殼中的儲存量是很少的。
2.常見的金屬礦物及其主要成分的化學式
金屬礦物 赤鐵 礦 磁鐵 礦 黃鐵 礦 孔雀石 赤銅 礦 鋁土礦
主要成分的 化學式
典例1 下列金屬中，在自然界主要以化合物形態存在，且提煉量
最大的是( )
B
A.鋁 B.鐵 C.金 D.銀
[解析] 在自然界中，除了少數很不活潑的金屬（如金、鉑、銀）
能以單質形態存在，絕大多數金屬都以化合物的形態存在于礦物中。
在自然界主要以化合物形態存在，且提煉量最大的是鐵。
1.一氧化碳還原氧化鐵實驗
實驗 試劑 氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳氣體
實驗 儀器 鐵架臺（2個）、硬質玻璃管、單孔膠塞（2個）、酒精噴
燈、酒精燈、試管、雙孔膠塞、導氣管若干
實驗 裝置 ________________________________________________________________________________
酒精噴燈燈焰的溫度比普 通酒精燈燈焰的溫度高， 一般高于800
實驗 步驟 _____________________________________________________________________________________________________________________
實驗 現象 （1）紅棕色粉末逐漸變為黑色;（2）生成的氣體使試管中
的澄清石灰水變渾濁;（3）尾氣燃燒并產生藍色火焰
化學 方程 式 硬質玻璃管中：
試管中：
酒精燈處：
還原 產物 的驗 證 方法1：取適量反應后的黑色粉末，用磁鐵吸引，黑色粉末
全部被吸起。（ 物理方法）
方法2：取少量反應后的黑色粉末于試管中，加入足量稀鹽
酸，黑色粉末溶解，產生氣泡，溶液變為淺綠色
（化學方法）
實驗 結論 紅棕色的氧化鐵被一氧化碳還原成單質鐵，同時有二氧化
碳氣體生成
拓展培優
氧化反應與還原反應
氧化反應是物質跟氧發生的化學反應。
還原反應是從含氧化合物中將氧奪取出來的反應。
在煉鐵過程中，一氧化碳奪取氧化鐵中的氧，一氧化碳發生氧化反
應，氧化鐵發生還原反應，一氧化碳具有還原性。除一氧化碳外，
焦炭和氫氣也具有還原性，這些物質都可用來冶煉金屬，把金屬從
其氧化物的礦石中還原出來。
典例2 鋼鐵工業的發展狀況是世界
各國工業化水平的重要標志之一。
如圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。
請完成下列問題：
（1）實驗時，要先通入一會兒 ，然后再加熱，這樣操作的目的
是________________________________________________。加熱一
會兒后，可觀察到硬質玻璃管內的現象是______________________
___，反應的化學方程式是__________________________。在這個
反應中，氧化鐵中的氧元素被 奪去而生成鐵，鐵元素的化合價
______（填“升高”“降低”或“不變”）。
排盡裝置內的空氣，防止與空氣混合遇熱發生爆炸
紅棕色粉末逐漸變成黑色
降低
[解析] 具有可燃性，與空氣混合加熱可能發生爆炸，實驗開始
時先通入 再加熱是為了排盡裝置內的空氣，以防加熱時發生爆
炸。在硬質玻璃管中還原 ，實驗現象是紅棕色粉末逐漸變
成黑色，化學方程式為，反應前
中鐵元素為 價，反應后鐵單質中鐵元素化合價為0，鐵元素的化
合價降低。
（2）在這個實驗中，澄清石灰水的作用是_____________________
___。 有毒，為防止尾氣對環境造成污染，需要對尾氣進行處理，
方法是__________________________________________。實驗完畢，
玻璃管內固體的質量會______（填“不變”“增大”或“減小”）。
檢驗是否有二氧化碳生成
在裝置末端放一只燃著的酒精燈（合理即可）
減小
[解析] 二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，故在這個實驗中澄清石
灰水的作用是檢驗反應是否產生了二氧化碳氣體。 有毒，如果
不進行尾氣處理，會污染空氣，尾氣處理方法為小氣球（氣囊）收
集法或直接點燃法。在這個反應中，中的氧元素被 奪去而
生成鐵，故玻璃管內固體的質量會減小。
2.高爐煉鐵
煉鐵 原理 在高溫條件下，利用高爐內反應生成 的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來 _____________________________
原料及作用 鐵礦石（提供鐵元素）、空氣（提供氧氣） 焦炭：提供反應所需熱量，提供還原 劑 石灰石：把鐵礦石中不能被利用的礦 物（如二氧化硅）轉變成爐渣而除去 主要是赤鐵礦
主要 設備 高爐（如圖所示） _____________________________
發生的有關化學反應 產品 生鐵（含碳量為 并含少量磷和硫等的鐵合金，不是純鐵） 拓展培優
冶煉金屬的常用化學方法
1.電解法：較活潑金屬（如鈉、鉀、鎂、鋁等）的礦物很穩定，靠
電能才能將它們還原出來。如 ，
。
拓展培優
冶煉金屬的常用化學方法
2.熱還原法：很多金屬（如銅、鋅、鋁、錫、鉛等）的冶煉跟鐵類
似，在加熱條件下，金屬化合物與焦炭或氫氣或一氧化碳發生反應，
被還原成金屬單質。如 。
3.熱分解法：極少數金屬的化合物不穩定，加熱就可以分解出金屬
單質，如銀、汞的化合物。如 。
典例3 下列關于高爐煉鐵的說法中正確的是( )
C
A.圖中高爐煉鐵的主要反應是
B.焦炭通過反應 提供了冶鐵
所需的熱能，同時生成了還原劑
C.爐氣經過合理處理之后可用作氣體燃料
D.高爐煉鐵的產品是純鐵，可用來煉鋼
[解析] 高爐煉鐵是利用一氧化碳還原鐵的氧化物，主要反應是
，A錯誤。焦炭通過 反
應提供了冶鐵所需的熱能，通過生成還原劑 ，B
錯誤。爐氣中含有， 具有可燃性，所以經過合理處理之后可
用作氣體燃料，C正確。高爐煉鐵的產品是生鐵，可用來煉鋼，D
錯誤。
3.生鐵和鋼
類別 含碳量/% 含雜質 （硫、磷等） 機械性能 機械加工
生鐵 多 硬而脆 可鑄不可鍛
鋼 少 硬而韌、 有彈性 可鑄可鍛
生鐵和鋼的主要區
別，兩者性能不同的原因是含碳量不同
典例4 《天工開物》中描述了系統、連續的煉鐵煉
鋼過程，利用煤炭煉鐵，從煉鐵爐流出的生鐵水，直接流進炒鐵爐
里炒成熟鐵，從而減少了再熔化的過程。下列有關生鐵和鋼的說法，
不正確的是( )
A
A.鋼是純金屬，生鐵是混合物 B.生鐵、鋼的硬度都比純鐵大
C.鋼的含碳量比生鐵要低 D.生鐵和鋼的性能不同
[解析] 鋼和生鐵都是鐵的合金，它們的主要成分都是鐵，都
屬于混合物; 一般情況下，合金的硬度比其組分金屬的大，所
以生鐵、鋼的硬度都比純鐵的大;鋼的含碳量為 ，
生鐵的含碳量為，鋼的含碳量比生鐵的低; 生鐵和
鋼的含碳量不同，使鋼和生鐵的性能不同。
1.原理
（1）實際生產過程中，所用的原料或產物一般都含有雜質。在計
算用料和產量時，應考慮雜質的問題。
（2）化學方程式所表示的是各物質之間發生化學反應時的關系，
是純凈物之間的質量關系，因此在計算中必須將含雜質的物質的質
量換算成純凈物的質量，再進行計算。
2.含雜質物質的質量、純凈物質的質量、物質純度之間的關系
（1）純凈物質的質量分數（純度）
雜質的質量分數。
3.含雜質物質的化學方程式計算的一般步驟
（1）將含雜質物質的質量換算成純凈物質的質量;
（2）將純凈物質的質量代入化學方程式進行計算;
（3）將計算得到的純凈物質的質量換算成含雜質物質的質量。
典例5 用含氧化鐵 的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵
的生鐵多少噸（精確到0.1）？
解：方法一 赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為
，設氧化鐵理論上可煉出鐵的質量為 。
將含雜質物質的質量轉化為純凈物的質量
則含鐵的生鐵的質量為
得到純鐵的質量
轉化為含雜質的生鐵的質量
方法二 理論上可煉出含鐵 的生鐵的質量為
答：理論上可煉出含鐵的生鐵 。
典例5 用含氧化鐵 的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵
的生鐵多少噸（精確到0.1）？
[解析] 本題考查含雜質物質的計算，可采用一題多解法,①根據化
學方程式進行計算；②利用化學式結合鐵元素的質量守恒進行計算。

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