9.1.2金屬礦物及其冶煉一、化學觀念

認識地球上金屬資源的存在形式，知道常見金屬礦物；理解金屬冶煉的化學原理，構建“化學反應可以實現物質轉化”的觀念。二、科學思維

通過分析金屬冶煉的化學反應，培養邏輯推理和歸納總結能力。三、科學態度與責任

了解我國鋼鐵工業發展成就和稀土分離技術貢獻，增強民族自豪感和對化學學科的認同感。認識到合理開發和利用金屬資源的重要性，樹立節約資源和保護環境的責任意識。核心素養目標重點：1.常見金屬礦物及主要成分2.工業煉鐵的化學原理及相關化學反應難點：1.理解金屬冶煉過程中的氧化還原反應本質2.從化學原理角度分析工業煉鐵的流程和操作要點學習重難點新課導入赫梯人的“鐵秘密”

公元前約1500年，古代小亞細亞半島（現今的土耳其）的赫梯人開始冶煉鐵，這種堅硬的金屬讓他們擁有了經濟和政治上的力量。當時鐵的冶煉過程十分神秘，赫梯人對其嚴格保密。直到公元前約1200年，赫梯王國滅亡，各部落帶著煉鐵知識分散到歐洲和亞洲，“鐵器時代”才正式拉開帷幕。01金屬礦物的存在1.金屬資源的分布及存在形式（1）分布：地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中。（2）存在形式：

①單質形式：金、鉑等

②化合物形式：其余金屬02銅的冶煉1.常見的銅礦石

銅是人類最早使用的金屬之一。主要是通過用焦炭焙燒含有銅元素的礦石獲得金屬銅。含銅的礦石主要有黃銅礦、孔雀石、輝銅礦等。2.古人煉銅的反應原理

（1）焙燒孔雀石時，其主要成分堿式碳酸銅受熱會分解Cu2(OH)2CO3===2CuO+H2O+CO2↑△

（2）氧化銅能與木炭反應，生成銅和二氧化碳。2CuO+C===2Cu+CO2↑高溫3.還原反應化學方程式為：2CuO+C===2Cu+CO2↑高溫氧化劑，失去氧，被還原還原劑，得到氧，被氧化像這樣，含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應。常用的還原劑：C、CO、H2CuO+H2

===Cu+H2O△

當今社會，在眾多的金屬材料中，鐵、鋁及其合金一直在人類生產生活中占據著主導地位，鋼鐵工業的發展狀況是世界各國工業化水平的重要標志。工業上是如何從鐵礦石中得到鐵的呢？思考討論03工業煉鐵的化學原理1.一氧化碳還原氧化鐵實驗（1）反應原理：（2）實驗裝置：一氧化碳氣體有毒，實驗時一定要注意安全，同時要進行尾氣處理！1.一氧化碳還原氧化鐵實驗

（3）實驗步驟：①按上圖組裝儀器，并檢查氣密性；②把少量研細的紅色氧化鐵粉末裝進硬質玻璃管中；③把硬質玻璃管固定，先點燃出氣口處的酒精燈，再通入一氧化碳氣體排氣，待排盡硬質玻璃管中的空氣后，再點燃酒精噴燈加熱；④當紅色粉末全部轉變成黑色后，先停止加熱，繼續通入一氧化碳，直至玻璃管冷卻，最后熄滅酒精燈。1.一氧化碳還原氧化鐵實驗實驗現象化學方程式硬質玻璃管試管裝置尾部紅色粉末逐漸變為黑色澄清石灰水變渾濁尾氣燃燒并產生藍色火焰討論1.如何判斷反應中生成了什么物質？

（1）紅色粉末變黑色，用磁鐵檢驗，證明黑色粉末為鐵；

（2）將產生的氣體通入到澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，則生成二氧化碳。

拓展延伸：若用一氧化碳還原四氧化三鐵，應將生成的黑色粉末加入鹽酸中，若有氣體生成，則證明有鐵生成。由于四氧化三鐵也有磁性，不能用磁鐵吸引的方法檢驗。討論2.裝置導管末端為什么要放一個點燃的酒精燈？

因為一氧化碳有毒，且具有可燃性，反應后排出的尾氣中可能含有未反應的一氧化碳，在導管末端放置點燃的酒精燈，是為了將尾氣中的一氧化碳點燃，使其轉化為二氧化碳，防止一氧化碳排放到空氣中造成空氣污染。1.一氧化碳還原氧化鐵實驗

實驗結論：

氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下發生反應，生成鐵和二氧化碳。反應的化學方程式為：思考討論1．實驗開始前，為什么要先通入CO氣體再加熱？2．實驗結束后前，為什么要停止加熱再停止通入CO？

排盡玻璃管內的空氣，以免加熱時玻璃管內CO與空氣混合發生爆炸。防止新生成的鐵粉被氧化；防止液體倒吸，使玻璃管炸裂。記憶口訣：一氧化碳早出晚歸，酒精噴燈遲到早退。2.工業煉鐵

鋼鐵工業中就是利用這一原理來煉鐵的。將赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用爐內反應生成的一氧化碳將鐵從氧化鐵中還原出來。

科技創新—徐光憲與稀土分離新技術

元素周期表中的鑭系元素和鈧、釔共計17種金屬元素，它們在自然界存量稀少且分散而被稱為稀土元素。這些稀土元素在信息、能源、航天、軍事等領域中有著重要的應用，被視為冶金工業“維生素”。我國是稀土資源大國，2022年已探明的儲量約占世界總儲量的33.8%。由于這些稀土元素的性質太相近了，如何分離和提取它們就成為世界難題。20世紀70年代，我國科技發展需要高純度的稀土產品。國際上提煉稀土的技術都是保密的，而且產品極其昂貴。引進技術和購買產品，都是不現實的，必須自力更生。

科技創新—徐光憲與稀土分離新技術

我國化學家徐光憲帶領團隊跨過國外已有的分離方法，直接從當時未曾觸碰過的萃取分離技術入手，經過反復實驗，創新出一套稀土分離的串級萃取理論，并在該理論指導下，獨創了稀土分離“三出口”工藝，使我國稀土分離技術達到國際先進水平，促進了我國從稀土資源大國向高純稀土生產強國的轉變，使我國成為全球唯一一個擁有完整稀土產業鏈技術的國家。徐光憲院士被譽為“中國稀土之父”，并榮獲2008年度“國家最高科學技術獎”。

課外探究—我國鋼鐵工業的發展成就1996年我國鋼產量達到10124萬噸，首次突破一億噸，居世界首位。這是我國鋼鐵工業及國民經濟發展進程中一個新的里程碑，是中國人民艱苦奮斗改革開放的豐碩成果。1997年11月25日，郵電部發行了紀念郵票2枚。一枚為“中國古代冶金”，畫面以《天工開物》中記載的古代冶煉過程為背景，以我國出土的最早的鐵制農具為主圖；一枚為“現代化鋼鐵廠”，畫面以寶山鋼鐵公司的廠房為背景，描繪了轉爐煉鋼的生動場面。《1996年中國鋼產量突破一億噸》紀念郵票總結歸納隨堂練習1.下列關于工業煉鐵的敘述錯誤的是()A.主要原理：利用焦炭的還原性置換出鐵礦石中的鐵B.主要原料：鐵礦石、焦炭和石灰石等C.主要設備：高爐D.主要產物：生鐵D隨堂練習2.某化學興趣小組用以下裝置探究煉鐵原理，關于該裝置和反應過程描述錯誤的是（）A.盛裝藥品前應先檢查裝置氣密性B.加熱前要先通CO，加熱后B中出現渾濁C.已知方框中連接的是C和D，導管口的連接順序為a→b→c→dD.這種方法“煉”出的鐵與工業上煉出的生鐵在組成上最大的區別是不含碳C隨堂練習4.某鋼鐵廠每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤鐵礦石，該廠理

論上可日產含Fe98%的生鐵的質量是多少？Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160