目前，人類使用的各種金屬工具（如銅、鐵、鋁等）都是金屬單質，而自然界中大多數金屬（除鉑、金、銀等外）都是以化合物的形式存在金屬礦物中，人類無法使用，如果人類要使用金屬工具，就要把金屬化合物轉變成金屬單質，該過程就是金屬的冶煉。

1、常見的金屬礦物

自然界中大多數金屬都是以化合物的形式存在金屬礦物中。

常見的金屬礦物：鐵的礦物、銅的礦物、鋁的礦物；

1.1、鐵的礦物主要有：赤鐵礦（主要成分：Fe2O3)、磁鐵礦（主要成分：Fe3O4)、褐鐵礦（主要成分：Fe2O3.xH2O)、菱鐵礦（主要成分：FeSO4)和黃鐵礦（主要成分：FeS2)等；

1.2、銅的礦物主要有：黃銅礦（主要成分：CuFeS2銅和鐵硫化物)、孔雀石（主要成分：Cu2(OH)2CO3)、斑銅礦（主要成分：Cu5FeS4銅和鐵硫化物)和赤銅礦（主要成分：Cu2O)等；

1.3、鋁的礦物主要有：鋁土礦和明礬石（主要成分：KAl3(SO4)2(OH)6)等；

2、金屬的冶煉

金屬的冶煉：将金屬礦石（金屬化合物）轉化成金屬單質的過程。

2.1、鐵的冶煉

鐵的冶煉：将鐵的化合物轉化成單質鐵的過程。

例如：工業煉鐵原理：氧化鐵（Fe2O3）在高溫條件下與一氧化碳（CO）反應生成單質鐵（Fe）。

純鐵的物理性質：純鐵是銀白色金屬，熔點為1535℃，密度為7.86g/cm3，質軟，有延展性，能被磁鐵吸引。

純鐵的化學性質：鐵的化學性質比較活潑，能被氧氣氧化生氧化鐵，和酸會發生置換反應，産生氫氣。

2.2、氧化鐵（Fe2O3）在高溫條件下與一氧化碳（CO）反應的實驗

①實驗裝置

導管、酒精噴燈、試管、酒精燈、硬質粗玻璃管

②實驗步驟

1、組裝好設備；

2、向硬質玻璃管中加入紅棕色的氧化鐵粉末（Fe2O3）;

3、先點燃導管末端的酒精燈；

先點燃導管末端的酒精燈目的：防止通入的一氧化碳（CO）氣體從導管流出到空氣中，引起中毒（一氧化碳與人體的血紅蛋白結合，降低了血紅蛋白的攜氧能力，造成缺氧）

4、通入一氧化碳氣體，排出裝置内的空氣後，再點燃酒精噴燈加熱玻璃管中的氧化鐵；

5、當紅棕色粉末變成黑色時，酒精噴燈停止加熱；酒精燈繼續燃燒，一氧化碳繼續通入；

6、玻璃管中的物質冷卻到室溫後停止通入一氧化碳，後熄滅導管尾部的酒精燈；

一直通入一氧化碳冷卻到室溫的目的：防止生成的鐵在高溫下被空氣氧化。

7、将硬質玻璃管中的黑色物質倒在紙上，用磁鐵去吸引，再将黑色物質倒入鹽酸溶液中觀察現象。

③實驗觀察到的現象與結論

硬質玻璃管中的紅棕色粉末變成黑色；

試管中的澄清石灰水變渾濁（說明有二氧化碳氣體生成）；

黑色物質能被磁鐵吸引（說明生成的物質為單質鐵）；

黑色物質放到鹽酸溶液中，有氣泡生成，溶液變成淺綠色（說明鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵）。

④實驗改進

可以将末端的一氧化碳氣體通到酒精噴燈的火焰上，減少酒精燈的使用，節約設備，也可以增加酒精噴燈火焰的溫度。

導管末端一氧化碳也可用氣球來收集。收集的一氧化碳可以再利用。

酒精燈火焰上安裝燈罩，可以增加火焰的溫度，讓酒精燈充當酒精噴燈使用。

2.3、工業煉鐵

工業煉鐵原理：氧化鐵（Fe2O3）在高溫條件下與一氧化碳（CO）反應生成單質鐵（Fe）。

工業煉鐵的設備：高爐；

工業煉鐵過程：把鐵礦石、焦炭、石灰石一起從高爐頂部加入，從下方通入熱空氣，讓焦炭燃燒生成二氧化碳，放出熱量，生成的二氧化碳與焦炭在高溫下生成一氧化碳氣體，一氧化碳氣體與氧化鐵在高溫下反應生成鐵。

問題1：高爐中焦炭的作用？

①焦炭燃燒生成二氧化碳，放出熱量，提供溫度；

②焦炭與二氧化碳在高溫下反應生一氧化碳，提供一氧化碳；

問題2：高爐通入熱空氣的作用？

①節約能量，減少熱量損耗；

②為高爐中焦炭燃燒提供氧氣；

問題3：高爐加入石灰石的作用？

石灰石作為熔劑，與鐵礦石中的雜質反應形成爐渣，更容易除去鐵中的雜質。讓煉出的鐵更純淨。

問題4：高爐中爐渣的出口在生鐵的出口的上方？

因為爐渣的密度比生鐵輕，爐渣浮在鐵水上，爐渣的出口在上方便于爐渣的清理。

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