6.3　金属矿物与金属冶炼

6.3金属矿物与金属冶炼一、金属与金属矿物1.金属在自然界中的存在状态除了少数很不活泼的金属,如

、

、银能以单质形态存在,绝大多数金属都是以

形态存在于矿物中。

2.常见金属元素在地壳中的含量最多的是

,其次是

。

金铂化合物铝铁3.常见的金属矿物(1)常见的铁矿石有赤铁矿(主要成分

)、磁铁矿(主要成分

)、黄铁矿(主要成分

)。

(2)常见的铝矿石有铝土矿,其主要成分为

。

(3)常见的铜矿石有孔雀石[主要成分Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿(主要成分

)。

Fe2O3Fe3O4FeS2Al2O3·nH2OCu2O二、铁的冶炼1.一氧化碳还原氧化铁实验(1)实验装置(如图)(2)实验步骤①连接仪器,检查装置气密性;②装入试剂并固定;③

;

④先点燃酒精灯,后点燃酒精喷灯,酒精喷灯给氧化铁加热(酒精喷灯的温度比酒精灯的温度要高,因此该反应的条件是

);

⑤停止加热,

直至装置冷却至室温。

通入一氧化碳高温继续通入一氧化碳(3)现象:

色氧化铁粉末变为

色,澄清石灰水

,导管末端有

色火焰产生。

(4)化学方程式硬质玻璃管中反应的化学方程式:

。

试管中澄清石灰水变浑浊的原因:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。产生蓝色火焰的化学方程式:

。

红棕黑变浑浊蓝(5)尾气处理:产生的尾气中含有CO,直接排放会污染空气,应用燃烧或气球收集的方法处理。2.工业炼铁(1)主要设备:

。

(2)原料:

、

、石灰石、热空气等。

高炉铁矿石焦炭依据金属在自然界中的存在状态可判断金属的活动性强弱。以单质形式存在的金属,活动性弱;以化合物形式存在的金属,活动性强。冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则:所需提炼金属的含量高;矿石在冶炼过程中对环境污染小。因此一般选择赤铁矿或磁铁矿来炼铁。CO先通后撤,酒精喷灯后点先灭。前者颠倒会爆炸,后者颠倒会氧化。(3)原理:在高温条件下,利用焦炭与氧气反应生成的CO把铁从

中还原出来。有关的化学方程式:

(4)产品:生铁。3.生铁和钢生铁和钢都是

和碳形成的合金。生铁的含碳量(约为

)比钢的含碳量(约为

)要高;生铁

,不利于加工,所以要将更多的生铁冶炼为硬而韧、有弹性的钢。

铁矿石铁2%～4.3%0.03%～2%硬而脆三、含杂质物质的化学方程式计算1.公式2.计算步骤(1)将样品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。工业上炼铁的过程中,焦炭的作用有两个:一是通过燃烧为炼铁提供热量;二是与生成的二氧化碳反应生成还原剂一氧化碳。不纯物质、纯物质和纯度之间的关系如下:知识点一铁的冶炼1.(2025恩平模拟)如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置,以下说法错误的是()A.实验开始时应先通入一氧化碳,目的是排净硬质玻璃管内的空气,防止爆炸B.硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应C.实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红棕色D.装置中导管末端加一点燃的酒精灯,目的是燃烧未反应的一氧化碳,防止污染环境解析:由于氧化铁是红棕色的,铁粉是黑色的,则硬质玻璃管内的现象是红棕色粉末变成黑色。答案:C(2025高要期末)下列关于工业炼铁的叙述中错误的是()A.使用的设备是高炉B.主要原料是铁矿石、石灰石、焦炭和热空气等C.主要原理为2Fe2O3+3C4Fe+2CO2↑D.主要产物是生铁C知识点二含杂质物质的化学方程式计算2.100t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是()A.56t B.58.3t C.70t D.72.9t答案:B1.用下列矿石冶炼金属时,对环境造成的危害最大的是()A.黄铁矿(主要成分是FeS2)B.铝土矿(主要成分是Al2O3)C.菱铁矿(主要成分是FeCO3)D.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)A2.如图是模拟工业炼铁的实验,下列叙述正确的是()A.甲中的反应是置换反应B.甲中硬质玻璃管内红棕色固体变为银白色C.用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气D.实验结束后先移去酒精喷灯,继续通CO直至硬质玻璃管冷却D3.根据Fe3O4+4CO3Fe+4CO2的反应原理,工业上可用来冶炼铁。现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请回答下列问题,写出必要的计算过程。(1)该铁矿石中含四氧化三铁的质量是多少?解:(1)铁矿石中含四氧化三铁的质量是100t×46.4%=46.4t。答:(1)铁矿石中含四氧化三铁的质量是46.4t;(2)理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少?1.大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,在以下四种矿石中,可用于炼铁的是()A.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)B.炉甘石(主要成分是ZnCO3)C.铝土矿(主要成分是Al2O3·nH2O)D.赤铜矿(主要成分是Cu2O)A2.下列关于生铁和钢的说法中,正确的是()A.生铁的主要成分是碳B.不锈钢抗腐蚀性能比纯铁好,但其硬度比纯铁小C.生铁和钢在成分上的主要区别是含碳量不同D.生铁的硬度大,钢的硬度却很小CA.X的化学式为CO2B.反应②属于置换反应C.反应后固体质量都减少D.反应②中各元素的化合价都发生了改变D4.如图是用CO还原氧化铁实验的部分装置,关于该实验的说法错误的是()A.实验过程中先通CO,后对氧化铁加热B.在反应后的固体产物中加稀盐酸时会产生气泡C.可用酒精灯的火焰烧掉反应剩余的COD.红棕色固体全变成黑色后,先停止通CO,后停止加热D5.已知反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,向装有20gFe2O3的硬质玻璃管中通入CO,加热反应一段时间后,测得玻璃管中剩余固体质量为15.2g,则下列说法正确的是()A.该反应中,CO是氧化剂B.反应生成铁的质量为15.2gC.反应生成CO2的质量为16.5gD.参加反应的Fe2O3占原总质量的80%D6.[创新实验](2025虎门模拟)如图所示是CO还原氧化铁的微型实验装置(夹持仪器等省略),已知:HCOOHH2O+CO↑,下列说法不正确的是()A.实验中所需CO可现制现用B.此装置可节约试剂,污染小,现象明显

C.实验时先挤压软塑料滴瓶,再点燃酒精喷灯D.热浓硫酸在反应前后的性质不变D7.我国冶铜文明源远流长,凝聚了劳动人民的智慧。Ⅰ.冶铜的起源(1)自然界中存在少量铜单质,古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈,所得铜锈与自然界中的孔雀石颜色相近,进而探索使孔雀石转变为铜单质的途径。铜锈和孔雀石的主要成分均为Cu2(OH)2CO3。②孔雀石呈翠绿色,易被发现和识别,这利用的是孔雀石的

(填“物理”或“化学”)性质。

H2O物理Ⅱ.冶铜的发展(2)用孔雀石冶铜过程中存在木炭将CuO转化为Cu的反应,该反应体现了木炭的

性。

还原(3)用铜矿石与锡石冶铜,可得到硬度大于铜的铜锡合金。铜锡合金的熔点和硬度随其中锡含量的变化如图所示。①图中表示熔点的曲线是

。

②铜锡合金属于

(填“合成”或“金属”)材料。

曲线a金属