金属矿物与冶炼教案

金属矿物与冶炼教案文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

金属矿物与冶炼

教学目的

1．了解地壳中金属的含量，掌握常见的金属矿物；

2．掌握实验室模拟炼铁的原理、装置、操作、现象、注意事项和产物验证；

3．掌握工业炼铁的原理、原料、设备、产物，熟练书写相关化学方程式；

4．知道生铁和钢的区别，掌握含杂质物质的化学方程式的计算。

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同同大家知道这些金属是怎么炼制的自然界有没有现成的金属单质存在

（一）金属在自然界的存在

（1）绝大多数金属在自然界中是以化合物形态（化合态）存在，少数不活泼的金属，如金（Au）银（Ag）铂（Pt）等以单质形态（游离态）存在。

（2）地壳中含量最多的金属是铝（Al），占地壳总质量的%，其次是铁（Fe）钙（Ca）钠（Na）等

（3）自然界以化合态存在的金属主要是以矿石的形式存在，如：赤铁矿（Fe2O3）磁铁矿

（Fe3O4）黄铁矿（FeS2）孔雀石（Cu2（OH）2CO3）铝土矿（Al2O3）

（二）模拟炼铁（*重点*）

黄铁矿(FeS2 )

磁铁矿(Fe3O4)

菱铁矿(FeCO3 )

赤铁矿(Fe2O3)

（1）实验装置图：

（2）实验操作：先通CO（排净装置内空气，放置加热时发生爆炸）再加热，当反应结束后，先停止加热继续通一氧化碳至试管冷却（防止石灰水倒吸入玻璃管，使玻璃管炸裂，防止新进入的空气将热的铁氧化）。

（3）实验现象：玻璃管内红棕色的粉末变成黑色，导管末端澄清石灰水变浑浊。

（4）发生的反应：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2;Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

(5) 产物：铁和二氧化碳，为了验证反应的生成物，可用磁铁吸引黑色粉末能被吸起，证明有

铁生成（或取反应后的物质，向其中滴加稀盐酸有气泡生成，证明有铁生成，反应的化学方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑）为了验证一氧化碳的氧化产物，将反应后的气体通入澄清石灰水中，澄清的石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成，反应的化学方程式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 注意：一氧化碳有毒，反应后的尾气不能直接排放到空气中，正确的做法是：收集起来或者点燃烧掉，负责污染空气。模拟炼铁得到的是纯净的铁，而高炉炼铁得到的是生铁。

（三）工业炼铁（*重点*）

原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气

原理：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2;设备：高炉产物：生铁(铁合金、混合物)

高炉中发生的反应：C + O2 = CO2 ; CO2 + C = 2 CO ; Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 ;CaCO3 = CaO + CO2↑

（四）生铁和钢（*重点*）

（1）生铁：生铁是指含碳2%%，以及少量磷和硫的铁合金。它硬而脆，不利于加工，可铸不可锻。

（2）钢：钢是含碳量为%--2%，不含或含少量磷、硫杂质的铁合金。钢硬而韧，有弹性，可铸可锻。

（五）氢气和一氧化碳还原金属氧化物的异同（*难点*）

（1）氢气是单质，一氧化碳是化合物，所以氢气和金属氧化物的反应属于置换反应；一氧化

碳属于氧化物，反应不是置换反应。

（2）氢气无毒，尾气无需处理；一氧化碳有毒，装置需密闭，尾气需要点燃或者收集处理。

（3）氢气的反应物是水，试管口应略向下倾斜，不然可能使水倒流引起试管破裂；一氧化碳

的反应产物是气体

（4）氢气的反应产物是水，可观察到有水珠产生，检验一氧化碳的产物二氧化碳时利用澄清

石灰水。

（六）含有杂质的反应物或生成物的有关计算（*难点*）

（1）金属冶炼选择矿石的标准：矿石容易获得、金属元素的含量高、冶炼时不会产生污染空

气的物质等。

（2）实际生产过程中，所用的原料一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问

题。

（3）化学方程式所表示的都是纯净物发生化反应时的相互关系，各化学式所表示的量是纯净

物之间的质量关系，现实生活中绝对纯净的物质不存在，所以进行化学计算时不不纯的物质换成纯

物质的质量进行计算：

纯度=纯物质的质量/不纯物质的质量 * 100% = 1 - 杂质的质量分数

纯物质的质量 = 不纯物质的质量 * 纯度 ； 不纯物质的质量 = 纯物质的质量 / 纯度。

基础训练

1．人类利用金属的历史经历了从青铜器时代到铁器时代，再到铝合金大量使用的过程。这一事实与

下列因素有关的是（ ）

A ．地壳中金属元素的含量

B ．金属的导电性、延展性

C ．金属的活动性

D ．金属冶炼的水平 2．人类在生产、生活中经常使用铁。下列关于铁的说法正确的是 （ ）

A ．铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采

B ．生铁是含少量碳的铁合金

C ．废弃铁制品回收成本太高，属于不可回收垃圾

D ．纯铁比生铁硬，不锈钢比纯铁的防腐蚀性能差

3．钛（Ti ）和铁（Fe ）都是有广泛用途的金属，某钛铁矿中Ti 显+4价，Fe 显+2价，该钛铁矿的

化学式是 （ ）

A ．FeTiO 3

B ．FeTiO 4

C ．Fe 2TiO 3

D ．FeTi 2O 4

4．碳在高温下可以和氧化铁反应，化学方程式可表示为：2Fe 2O 3+3C 4Fe+3CO 2↑，下列说法中正

确的是 （ ）

A ．该反应属于分解反应

B ．反应中碳元素的化合价降低，铁元素的化合价升高

C ．碳是还原剂

D ．氧化铁是还原剂 5．下列反应中，一氧化碳不是还原剂的是 （ ）

A ．CuO+CO Cu+CO 2

B ．CO 2+

C 2CO

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