6.3金屬礦物與金屬冶煉一、金屬與金屬礦物1.金屬在自然界中的存在狀態(tài)除了少數(shù)很不活潑的金屬,如

、

、銀能以單質(zhì)形態(tài)存在,絕大多數(shù)金屬都是以

形態(tài)存在于礦物中。

2.常見(jiàn)金屬元素在地殼中的含量最多的是

,其次是

。

金鉑化合物鋁鐵3.常見(jiàn)的金屬礦物(1)常見(jiàn)的鐵礦石有赤鐵礦(主要成分

)、磁鐵礦(主要成分

)、黃鐵礦(主要成分

)。

(2)常見(jiàn)的鋁礦石有鋁土礦,其主要成分為

。

(3)常見(jiàn)的銅礦石有孔雀石[主要成分Cu2(OH)2CO3]、赤銅礦(主要成分

)。

Fe2O3Fe3O4FeS2Al2O3·nH2OCu2O二、鐵的冶煉1.一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)(2)實(shí)驗(yàn)步驟①連接儀器,檢查裝置氣密性;②裝入試劑并固定;③

;

④先點(diǎn)燃酒精燈,后點(diǎn)燃酒精噴燈,酒精噴燈給氧化鐵加熱(酒精噴燈的溫度比酒精燈的溫度要高,因此該反應(yīng)的條件是

);

⑤停止加熱,

直至裝置冷卻至室溫。

通入一氧化碳高溫繼續(xù)通入一氧化碳(3)現(xiàn)象:

色氧化鐵粉末變?yōu)?/p>

色,澄清石灰水

,導(dǎo)管末端有

色火焰產(chǎn)生。

(4)化學(xué)方程式硬質(zhì)玻璃管中反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

試管中澄清石灰水變渾濁的原因:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。產(chǎn)生藍(lán)色火焰的化學(xué)方程式:

。

紅棕黑變渾濁藍(lán)(5)尾氣處理:產(chǎn)生的尾氣中含有CO,直接排放會(huì)污染空氣,應(yīng)用燃燒或氣球收集的方法處理。2.工業(yè)煉鐵(1)主要設(shè)備:

。

(2)原料:

、

、石灰石、熱空氣等。

高爐鐵礦石焦炭依據(jù)金屬在自然界中的存在狀態(tài)可判斷金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。以單質(zhì)形式存在的金屬,活動(dòng)性弱;以化合物形式存在的金屬,活動(dòng)性強(qiáng)。冶煉金屬時(shí),選擇礦石應(yīng)遵循的原則:所需提煉金屬的含量高;礦石在冶煉過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染小。因此一般選擇赤鐵礦或磁鐵礦來(lái)煉鐵。CO先通后撤,酒精噴燈后點(diǎn)先滅。前者顛倒會(huì)爆炸,后者顛倒會(huì)氧化。(3)原理:在高溫條件下,利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的CO把鐵從

中還原出來(lái)。有關(guān)的化學(xué)方程式:

(4)產(chǎn)品:生鐵。3.生鐵和鋼生鐵和鋼都是

和碳形成的合金。生鐵的含碳量(約為

)比鋼的含碳量(約為

)要高;生鐵

,不利于加工,所以要將更多的生鐵冶煉為硬而韌、有彈性的鋼。

鐵礦石鐵2%～4.3%0.03%～2%硬而脆三、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算1.公式2.計(jì)算步驟(1)將樣品的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。(2)將純物質(zhì)的質(zhì)量代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。(3)將計(jì)算得到的純物質(zhì)的質(zhì)量換算成含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量。工業(yè)上煉鐵的過(guò)程中,焦炭的作用有兩個(gè):一是通過(guò)燃燒為煉鐵提供熱量;二是與生成的二氧化碳反應(yīng)生成還原劑一氧化碳。不純物質(zhì)、純物質(zhì)和純度之間的關(guān)系如下:知識(shí)點(diǎn)一鐵的冶煉1.(2025恩平模擬)如圖所示是模擬工業(yè)煉鐵的化學(xué)反應(yīng)裝置,以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先通入一氧化碳,目的是排凈硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的空氣,防止爆炸B.硬質(zhì)玻璃管內(nèi)氧化鐵發(fā)生還原反應(yīng)C.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是黑色粉末逐漸變成紅棕色D.裝置中導(dǎo)管末端加一點(diǎn)燃的酒精燈,目的是燃燒未反應(yīng)的一氧化碳,防止污染環(huán)境解析:由于氧化鐵是紅棕色的,鐵粉是黑色的,則硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象是紅棕色粉末變成黑色。答案:C(2025高要期末)下列關(guān)于工業(yè)煉鐵的敘述中錯(cuò)誤的是()A.使用的設(shè)備是高爐B.主要原料是鐵礦石、石灰石、焦炭和熱空氣等C.主要原理為2Fe2O3+3C4Fe+2CO2↑D.主要產(chǎn)物是生鐵C知識(shí)點(diǎn)二含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算2.100t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是()A.56t B.58.3t C.70t D.72.9t答案:B1.用下列礦石冶煉金屬時(shí),對(duì)環(huán)境造成的危害最大的是()A.黃鐵礦(主要成分是FeS2)B.鋁土礦(主要成分是Al2O3)C.菱鐵礦(主要成分是FeCO3)D.赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)A2.如圖是模擬工業(yè)煉鐵的實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是()A.甲中的反應(yīng)是置換反應(yīng)B.甲中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅棕色固體變?yōu)殂y白色C.用乙裝置可防止液體倒吸和防止CO污染空氣D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先移去酒精噴燈,繼續(xù)通CO直至硬質(zhì)玻璃管冷卻D3.根據(jù)Fe3O4+4CO3Fe+4CO2的反應(yīng)原理,工業(yè)上可用來(lái)冶煉鐵?，F(xiàn)用100t含四氧化三鐵為46.4%的某鐵礦石冶煉金屬鐵。請(qǐng)回答下列問(wèn)題,寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程。(1)該鐵礦石中含四氧化三鐵的質(zhì)量是多少?解:(1)鐵礦石中含四氧化三鐵的質(zhì)量是100t×46.4%=46.4t。答:(1)鐵礦石中含四氧化三鐵的質(zhì)量是46.4t;(2)理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少?1.大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源,在以下四種礦石中,可用于煉鐵的是()A.赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)B.爐甘石(主要成分是ZnCO3)C.鋁土礦(主要成分是Al2O3·nH2O)D.赤銅礦(主要成分是Cu2O)A2.下列關(guān)于生鐵和鋼的說(shuō)法中,正確的是()A.生鐵的主要成分是碳B.不銹鋼抗腐蝕性能比純鐵好,但其硬度比純鐵小C.生鐵和鋼在成分上的主要區(qū)別是含碳量不同D.生鐵的硬度大,鋼的硬度卻很小CA.X的化學(xué)式為CO2B.反應(yīng)②屬于置換反應(yīng)C.反應(yīng)后固體質(zhì)量都減少D.反應(yīng)②中各元素的化合價(jià)都發(fā)生了改變D4.如圖是用CO還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)的部分裝置,關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中先通CO,后對(duì)氧化鐵加熱B.在反應(yīng)后的固體產(chǎn)物中加稀鹽酸時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡C.可用酒精燈的火焰燒掉反應(yīng)剩余的COD.紅棕色固體全變成黑色后,先停止通CO,后停止加熱D5.已知反應(yīng)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,向裝有20gFe2O3的硬質(zhì)玻璃管中通入CO,加熱反應(yīng)一段時(shí)間后,測(cè)得玻璃管中剩余固體質(zhì)量為15.2g,則下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)中,CO是氧化劑B.反應(yīng)生成鐵的質(zhì)量為15.2gC.反應(yīng)生成CO2的質(zhì)量為16.5gD.參加反應(yīng)的Fe2O3占原總質(zhì)量的80%D6.[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)](2025虎門(mén)模擬)如圖所示是CO還原氧化鐵的微型實(shí)驗(yàn)裝置(夾持儀器等省略),已知:HCOOHH2O+CO↑,下列說(shuō)法不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中所需CO可現(xiàn)制現(xiàn)用B.此裝置可節(jié)約試劑,污染小,現(xiàn)象明顯

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)先擠壓軟塑料滴瓶,再點(diǎn)燃酒精噴燈D.熱濃硫酸在反應(yīng)前后的性質(zhì)不變D7.我國(guó)冶銅文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng),凝聚了勞動(dòng)人民的智慧。Ⅰ.冶銅的起源(1)自然界中存在少量銅單質(zhì),古人發(fā)現(xiàn)用其制成的物品使用一段時(shí)間后會(huì)生銹,所得銅銹與自然界中的孔雀石顏色相近,進(jìn)而探索使孔雀石轉(zhuǎn)變?yōu)殂~單質(zhì)的途徑。銅銹和孔雀石的主要成分均為Cu2(OH)2CO3。②孔雀石呈翠綠色,易被發(fā)現(xiàn)和識(shí)別,這利用的是孔雀石的

(填“物理”或“化學(xué)”)性質(zhì)。

H2O物理Ⅱ.冶銅的發(fā)展(2)用孔雀石冶銅過(guò)程中存在木炭將CuO轉(zhuǎn)化為Cu的反應(yīng),該反應(yīng)體現(xiàn)了木炭的

性。

還原(3)用銅礦石與錫石冶銅,可得到硬度大于銅的銅錫合金。銅錫合金的熔點(diǎn)和硬度隨其中錫含量的變化如圖所示。①圖中表示熔點(diǎn)的曲線是

。

②銅錫合金屬于

(填“合成”或“金屬”)材料。

曲線a金屬