資源簡介

(共40張PPT)
6.3金屬礦物與金屬冶煉
銅(銅鼎·商代，距今3000多年)
鐵(鐵犁，西漢距今2000多年)
鋁(鋁鍋、20世紀)
1.為什么銅、鐵、鋁大量冶煉的年代差距如此之大
2.為什么到目前為止，鐵仍是世界上產量最大、應用最廣的金屬
為人類社會作出許多貢獻的金屬是從哪里來的呢
它們來自地殼中天然存在的礦物。其中，除了少數很不活潑的金屬(如金、鉑、銀)能以單質形態存在，
自然界以單質形式存在的銀
自然界以單質形式存在的金
絕大多數金屬都是以化合物形態存在于礦物中的。通過金屬冶煉(主要是運用化學方法)，人們可將礦物中的金屬化合物轉化為金屬單質。
閃鋅礦
鋁土礦
幾種金屬礦物
由此可見:地殼中的金屬元素，鋁和鐵的含量最多，加上鈣、鈉、鉀、鎂一共6種金屬元素，占了地殼總質量的23.14%，其余眾多金屬元素在地殼中的儲存量是很少的。例如銅，僅占才萬分之七，金更少，僅占十億分之五。
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觀察并學習以下金屬礦物的相關知識
赤鐵礦Fe2O3 磁鐵礦Fe3O4 黃鐵礦FeS2
孔雀石Cu(OH)2CO3 赤銅礦Cu2O 鋁土礦
鋼鐵的冶煉
人們開采礦石，用礦石冶煉金屬。那么，礦石是怎樣變成金屬的呢 現以產量最大、應用最廣的鐵為例，學習金屬冶煉的基本原理。
觀察活動 >>>
目的 知道煉鐵的原理
【實驗6-6】利用如圖6.3-3 所示的裝置，進行氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵的實驗。
1.往耐高溫的硬質玻璃管中加入少量氧化鐵粉末
2.通入一氧化碳，等待片刻后點燃尖嘴管處酒精燈。(為什么 )
3.用酒精噴燈對著硬質玻璃管放氧化鐵處加熱。
4.當反應結束后，停止加熱，再通一會兒一氧化碳，直至硬質玻璃管冷卻。
紅色粉末變成黑色
尾氣處理，防止CO污染空氣
澄清的石灰水變渾濁
觀察到的現象:
說明反應生成物有:_______________
反應的化學方程式是:
Fe和CO2
鋼鐵廠煉鐵就是根據上述化學反應原理進行的，采用的主要設備是高爐。
將鐵礦石(主要是赤鐵礦)、焦炭、石灰石按一定的質量比加入高爐中，從爐下部通進熱空氣，
使焦炭轉變成一氧化碳，并利用它將鐵礦石中的鐵還原出來。
石灰石的作用是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。
實際上，高爐煉得的鐵中含有2%~4.3%的碳，以及少量硫和磷等，因而是鐵的合金--生鐵。
它硬而脆，不利于加工。
所以，人們還要把生鐵放在煉鋼爐里，吹進氧氣冶煉，使其含碳量降至0.03%~2%并除去硫、磷等雜質，所得產品稱為鋼。
它硬而韌，有彈性，可鍛造。有的鋼還加入其他各種金屬，熔煉成多種多樣具有特殊性能的合金鋼。
類別 含碳量（%） 含雜質 機械性能 機械加工
生鐵 2~4.3 多 硬而脆 可鑄不可鍛
鋼 0.03~2 少 硬而韌、有彈性 可鑄可鍛
鐵儲量豐富、易冶煉、價格低廉，是世界上應用最廣泛的金屬。
我國早在春秋戰國時期就開始煉鐵。
1949年前,我國的鋼鐵生產發展緩慢，1949年，鋼的年產量僅15.8萬噸。1949年后，特別是改革開放以來，鋼鐵工業飛速發展，近年來年產量均居世界首位，鋼材的品種也大大增加。
位于廣東省珠江口伶仃洋海域內的港珠澳大橋，連接香港、珠海和澳門，是目前世界上最大的鋼結構橋梁。
港珠澳大橋于2009年12月動工建設，2018年10月開通運營，僅主梁鋼板用量就達到了42萬噸。
例 根據化學方程式計算步驟求出:2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉得含鐵95%的生鐵的質量。
解:2000t赤鐵礦中含氧化鐵的質量為:
2000t×80%=1600t
設1600t氧化鐵理論上煉得鐵的質量為x。
Fe2O + 3C0 ==== 2Fe + 3CO
160 2×56
1 600 t x
x==1120 t
折合為含鐵95%的生鐵的質量為:
1120t÷95%≈1179t
答:2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉得含鐵95%的生鐵1179t。
1.多數金屬以化合物形態存在于礦物中。
2.金屬礦物可用來冶煉金屬、例如，鐵是人們將赤鐵礦等原料放進高爐中煉成的，其主要反應是：
H2和C還原CuO實驗裝置圖比較
冶煉金屬的常用化學方法
金屬與氧生成金屬氧化物的反應屬于氧化反應;
反之，從含氧化合物中將氧奪取出來的反應則稱為還原反應。
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，稱為熱還原法。
此外，有些金屬(如鈉、鉀、鎂、鋁等)的礦物很穩定，要靠電能將它們還原出來，稱為電解法。
還有極少數金屬的化合物不穩定，如銀、汞的化合物，加熱就可以分解出金屬單質，這種冶煉金屬的方法稱為熱分解法。
如氧化汞加熱分解，可得到汞
穩定金屬(如Pt Au) 直接以單質形式存在
比較上述不同方法，請你想一想:
金屬冶煉方法的選擇，與金屬活動性順序有關系嗎
用1000 t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？
帶入化學方程式計算的數據應是純凈物的質量。根據赤鐵礦石的質量可以算出氧化鐵的質量，從而求出鐵的質量。
即可解出含鐵96%生鐵的質量：
1000 t×80%×70%÷96%=583.3 t
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
D
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
6.3金屬礦物與金屬冶煉
幾種金屬礦物
鋼鐵的冶煉
地殼中的金屬元素，鋁和鐵的含量最多
地殼6種金屬元素：鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂
常見的鐵礦石：黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦
煉鐵的原理
鋼鐵生產發展
生鐵 硬而脆，不利于加工
鐵除去硫、磷等雜質，所得產品稱為鋼
冶煉金屬的常用化學方法
金屬與氧生成金屬氧化物的反應屬于氧化反應
從含氧化合物中將氧奪取出來反應為還原反應

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