金属及金属矿物

金属及金属矿物训练题

一、基础回顾

1、用元素符号表示下列物质：

（1）涂在保温瓶胆夹层内的银白色金属是 ；（2）做普通干电池负极的材料是 ； （3）体温计中的银向色液体是 。

2、下列说法中不正确的是（ ）。

A ．生铁和钢都是铁的合金

B ．碳素钢含碳量比生铁低

C ．铅的密度比较大，用铅做菜刀、锤子会比铁好

D ．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制人造骨等

3、下列有关合金的说法中，正确的是（ ）。

A ．合金属于化合物

B ．合金不能导电、传热

C.合金没有延展性

D.合金的很多性能与组成它们的金属不同

4、下列属于合金的说法正确的是（ ）

A ．合金不属于金属材料

B ．合金的硬度一般比各成分金属大 C.合金属于金属单质 D ．多数合金的熔点高于组成它的成分金属

5、金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（ ） A ．硬度很大、熔点很高 B ．有良好的导电性、传热性 C.是银白色的固体 D ．易与酸反应产生氢气

6、金属活动性顺序给出以下判断依据：

（1）在金属话动性顺序里， ； （2）在金属活动性顺序里， ； （3）在金属活动性顺序里， 。

7、化学的研究目的就是帮助人们认识、改造和应用物质，把金属矿物冶炼成金属就是人们利用化学方法实现物质改遣的典型范例。下表中不同的全属被开发和利用的年代不同，从化学反应的角度看。决定这一年代先后顺序的关键因素是（ ）

A ．金属的活动性 B.金属的导电性

C ．金属的延展性

D ．地壳中金属元素的含量

8、下列说法正确的是（ ）。

A ．在铁板表面镀上一层锌称为白铁，白铁是铁锌合金

B ．铁是地壳中含量最多的金属元素

C ．高炉炼出的是生铁，不是钢

D ．从高炉排出的废气，可以直接排放空气中

9、下列关于铁的说法中，正确的是（ ）。

A ．铁桶不能盛装酸性溶液

B ．铁在干燥的空气中容易与氧气发生化学反应

C ．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气

D ．铁是地壳中含量最多的金属元素

10、将某金属M 置于硫酸锌溶液中，无明显现象发生；而将其置于硫酸铜溶液中时，表面有红色固体物质析出。由此可判断M 、Zn 、Cu 的金属活动性由强到弱的顺序为（ ）。 A ．M 、Zn 、Cu B ．Zn 、M 、Cu C ．Zn 、Cu 、M D ．Cu 、M 、Zn

11、将金属Ni 、Mn 分别放人其他三种金属x 、Y 、Z 的盐溶液中，反应的结杲和有无金属析出的情况如下表所示。

则它们的金属活动性由强到弱的顺序为（ ）。 A ．Z Mn Y Ni X B ．Z Ni Y Mn X C ．X Mn Y Ni Z D ．X Mn Ni Y Z

12、下列说法中正确的是（ ）。 A ．可用蒸发的方法除去粗盐中的泥沙

B ．可用银与氯化铜溶液在常温下反应制得铜

C ．可用点燃的方法除去二氧化碳中混有的少量一氯化碳

D ．可用加稀硫酸的方法区分碳和氧化钢

13、下列各组物质充分反应后，溶液质量比反应前的溶液质量减小的是（ ）。 A ．铁片浸入稀硫酸中 B ．铁片浸人硫酸铜溶液中 C ．氧化铁粉末加人稀盐酸中 D ．碳酸氢钠粉末加入稀盐酸中

14、某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案：①将Zn 、Cu 分别加入到FeSO 4溶液中；②将Zn 、Cu 分别加入到ZnSO 4溶液中；③将Zn 分

别加入到FeSO4、CuSO4溶液中；④将Fe分别加人到ZnSO4、CuSO4溶液中。其中可行的是（）。

A.①④

B.①②

C.②③

D.③④

15、向硫酸铜溶液中加人一定量的铁粉。对充分反应后所得混合物的组成，有如下4种判断。

①溶解在水中的物质有FeSO4、CuSO4，不溶物为Cu

②溶解在水中的物质有FeSO4、CuSO4，不溶物为Fe

③溶解在水中的物质有FeSO4，不溶物为Fe ˉ

④溶解在水中的物质有FeSO4，不溶物为Fe、Cu

关于该实验，可能出现的结果是（）。

A．①③ B.①④ C.②③ D.③④

16、实验室里，用如图所示实验装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是（）。

A．实验过程中，试管中澄清的石灰水变浑浊，

证明有二氧化碳生成

B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末

变成黑色，该产物不一定是铁

C．反应前后，玻璃管中固体质量减少，证明

一定有铁生成

D．为减少空气污染，应增加尾气处理装置

17、有等质量的A、B 两金属，相对原子质量Ar(A)

A、产生氢气的速率A

B、反应后A、B一定都有剩余

C、消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等

D、消耗B的质量一定小于A的质量

18、往CuO和Fe的混合粉末中，加入一定量的稀硫酸，并微热，当反应停止时，滤出不溶物，并向滤液中插入一铁钉，片刻后取出，发现铁钉无任何变化。则下面结论正确的是（已知：CuO＋H2S04=CuSO4+H2O）（）丨A、不溶物一定是Cu，不含Fe B．不溶物一定是Fe，不含Cu

C、不溶物一定含有Cu，也可能含有Fe或CuO D．溶液中下定含有FeSO4和CuSO4，不含有H2SO4

19、有一包固体混合物，其中含有硝酸银，硝酸铜，硝酸镁及铁粉，加人足量的水过滤。下列描述的情形不可能存在的是（）

A．滤纸亠有Ag，Cu，Fe，滤液中有Fe2+，Cu2+，Mg2+

B滤纸上有Ag，Cu，滤液中有Fe2+，Mg2+

C．滤纸上有Ag，滤液中有Fe2+，Cu2+，Mg2+，Ag+

D滤纸上有Ag，Cu，滤液中有Fe2+，Cu2+，Mg2+

20、往AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后，有金属析出，过滤,洗涤后往滤渣中加入稀盐酸，有无色气体放出，则滤液中一定存在的物质是（）

A．AgNO3Cu（N O3）2Fe(NO3)2 B. Cu（N O3）2Fe(NO3)2

C．Fe(NO3)2D．AgNO3 Fe(NO3)2

21、在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生。下列判断正确的是（）

A．滤出的固体屮一定含有铜，可能含有铁和镁

B．滤出的固体一定含有铜，一定不含铁和镁

C．滤液中一定含有氯化镁和氯化亚铁，可能含有氯化铜

D．滤液中一定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜

23、某工厂排放的废液中含有少量硫酸和硫酸铜。小军同学取适量废液放人盛有一定量锌粉的烧杯中，搅拌，待充分反应后过滤，得少量滤渣和滤液。关于该实验，下列说法正确的是（）

A．反应前后液体趵酸性减弱，pH变小B．实验所得滤液是纯水，可直接排放C．滤渣中一定含铜和锌D．发生反的应都是置换反应

24、被雨水淋湿的自行车，应（）

A．先用布擦干，再用带油的布擦拭B．在自行车表面刷一层油漆

C．用布擦干即可D．晾干后；用盐酸除去锈层

二、能力提升

25、下图所示是液态二氧化碳灭火器，请回答下列问题

（1）图中所标物质中属于金属材料的是（只写一种），

属于有机材料的是（只写一种）。

（2）加压在小钢瓶中液态二氧化碳喷出后能灭火。其原理

是和．

（3）在钢瓶表面涂油漆的作用是。

26、铝制品在日常生活中应用广泛，但铝制品却不宜长时间盛放腌制食品。资料显

示：“铝制品表面虽然有一层致密的氧化膜保护……氯化钠也会破坏氧化膜的结构，

加速锅制品的腐蚀。

【提出问题】氯化钠溶液中哪一种离子对氧化膜产生了破坏作用？

【实验方案】

【反思】针对实验3，莹莹认为还应增做一个对比实验，她的方案是向B试管中再

加人Na2SO4溶液，结果无明显现象。该实验可证明溶液中对氧化膜不产生破坏作用

的离子是⑤。

为研究锌和铝的金属活动性,某研究小组进行了如下探究。

（l）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与

盐酸反应的化方学程式：。

（2）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放人盐酸中，发现前者比后者反应快，原因是

。

（3）小芳在（2）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀”这一异常现象出现。

【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？

【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlC13为无色透明晶体或白色而微带浅黄

色的固体，易溶于水和乙醇。

【提出合理假设】假设a：该灰黑色沉淀可能含有；

假设b：该灰黑色沉淀可能含有AlC13；

假设c:该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。

【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。t

【得出结论】由实验①可判断假设c＿＿＿（填“成立”或“不成立”），再集合②

和③可得出该灰黑色沉淀的成分是。

（4）你认为（1）中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？

（填“能”或“不能”）分别从设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由：

。

27、某同学将一小包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反

应后过滤，得到固体和蓝色滤液，并对滤液的组成进行探究．

（1）锌和硝酸银溶液反应的化学方程式是

（2）同学们对滤液中所含的溶质做出多种猜想，其中有两种猜想可能成立，这两种

猜想是：①溶质为；②溶质为

28、某研究性学习小组从含有Hg （NO 3）2、Cu （NO 3）2的实验室废液中回收金属汞和铜，设计的实验方案如下：

（1）在过滤操作过程中用到的仪器有带铁圈的铁架台、玻璃棒、漏斗和 ；其中铁架台的作用是 。

（2）加过量铁粉的目的是 ；加适量稀硫酸的目的是 ，写出加稀硫酸反应的化学方程式 。 （3）若给黑色固体通入的试剂a 为单质，则该单质为 。

（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应 （填序号）： ①通人干冷烧杯；

②用导管通入装有水的大试管； ③通人密闭并有冷凝功能的装置。

29、A —H 都是初中化学中常见的物质，已知B 为黑色同体，D 为红色固体单质，F 为红色固体，它们的转化关系如图所示。请回答：

（1）物质B 的化学式为

（2）反应①的化学方程式为 。写一个能实现反应④的化学方程式 。 （3）反应①、③的反应基本类型是否相同？ 。

30、某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验！并对产物的成分迸行探究。

【提出问题】黑包粉末A 可能是什么呢？

【进行猜想】（l ）小明认为黑色粉末A 全部是铁粉。请写出铁粉与CuSO 4溶液反应的化学方程式 。

（2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是 。 （3）小华提出了猜想①和猜想②，请结含所学知识补充余下的一个猜想。 猜想①：黑色粉末A 由铁粉和四氧化三铁（Fe 3O 4）组成； ！ 猜想②：黑色粉末A 由铁粉和氧化亚铁（FeO ）组成；

猜想③∶ 。

（查阅资料】铁的氧化物都能与稀盐酸、稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。

【反思评价】小娟认为方案②和方案③中得出的结论都不正确，其理由是 。 【得出结论】在高温下，一氧化碳和氧化铁可生成铁，氧化亚铁，四氧化三铁。请写出只生成氧化亚铁的方程式 。

31、已知某金属X 有下列相关信息:①它的主要矿物的化学成分是X 2O 3，；②它主要通过热还原法冶炼而成；③它的年产量位于金属之首。 （1）据此推断X 是 （填选项字母）。 A ．钛 B.铁 C ．锅 D.铜

（2）在高炉中用含X 2O 3的矿物冶炼该金属的原理是 （用化学方程式表示）

（3）同学们设计了如下实验方案测定该矿物中X 2O 3的质量分数（装置气密性良好；矿物中的杂质不参加反应；假设矿物样品中的X 2O 3完全反应）： ①取矿物样品并称量该样品的质量； ②测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量； ③测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量； ④计算得出矿物样品中X 2O 3的质量分数。

你认为，该实验方案 （填“一定”或“不一定”）能准确测出矿物中X 2O 3的质量分数，理由是 。 不改变装置和药品，你还可以通过测定哪些数据，再通过计算得出矿物中X 2O 3的质量分数： 。 从环保角度看，该装置的不足之处是 。

32、某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：

（1）为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C 和D ，导管接口的连接顺序为a →（ ）→（ ）→（ ）。C 装置中NaOH 的作用 是 。

（2）实验开始时，应 （填“先加热再通CO ”或 “先通CO 再加热”），目的是 。 （3）实验进行一段时间后，玻璃管A 中出现的现象为 ， 反应方程式为 。 （4）除CO 外，还有哪些物质可以还原Fe 2O 3： （写一物质的化学式）。

33、2011年是国际化学年（IYC2011），其宗旨是“增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学”。某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁（K 1，K 2是话塞）：

（1）关闭K 1、开启K 2，可以验证CO 还原Fe 2O 3的产物。

①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行 ； ②CO 还原Fe 2O 3的化学方程式为 ③在e 处点燃气体的目的是

（2）关闭K 2，开启K 1，可以将d 口出来的气体再从a 通入装置而循环使用。 ①c 瓶中应装 （填序号）。

A ．澄清石灰水

B ．水

C ．石蕊溶液

D ．浓硫酸

②反应完后（假设b 瓶中NaOH 全部转化为纯碱），要从b 瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、 、结晶。

③该实验这样改进的主要优点是

34、小明把一根用砂纸打磨过的铁丝弯成螺旋状放入试管中，如图实验，放置1～2周时间后，装置中能出现的现象是：

现象1： ； 现象2： 。 分析产生上述现象的原因：

我们在日静生活中随处可见以上现象的发生，请你任举两例： 、 谈一谈防止该现象发生的措施有哪些？ 、 （至少填写 两种方法）。

35、铜锈的主要成分是铜绿［Cu 2（OH ）2CO 3］。某同学为了研究铜在空气中生锈的条件，利用了下图所示的实验装置进行实验。经过近一个月的观察，该同学发现B 装置中的铜钉生锈了，而A 、C 装置中的铜钉无明显变化。由此，该同学得出结论：“铜生锈的原因是铜与空气中的水和氧气相互作用的结果。”试回答下列问题： （1）该同学所得出的结论完整吗？ ，

理由是 。 （2）你认为影响铜生锈的因素还可能有 ， 为了验证你的判断，应选择下图中的 装置 （选填“甲”或“乙”）做进一步实验，其中各个 装置中盛放的试剂分别是 ① 、 ② 、 ③

（3）通过上述实验，你认为影响铜生锈的主要因素是 （4）铜生锈产生铜绿的化学方程式 。

（5）铜和铁相比， 更易生锈，由此可得出的结论 。

（6）某同学从旧铜器上刮下一些铜绿，欲用来制取单质铜。他没有用金属置换的方法，制取步骧分为如下四步。请在下图的方框中的A 、B 、C 处填入各步所得物质的化学式，并注明加人的试剂或将简要操作填人①、②、③中： 36、

37、某校课题研究小组到电镀厂考察，了解到铁件镀铜的主要工艺流程如下：

结合流程中提供的信息回答：

①流程Ⅱ废水中含有的物质有

②经测定：流程Ⅳ中废水的pH 为4,废水中一定没有 ； ③流程Ⅳ废水中除流程I 、Ⅱ引人的物质外，还含有 ； 请设计简单方案来证明你的准断：

．

金属矿物与冶炼教学设计

金属矿物与冶炼教学设计 、教材分析本节课位于粤教版初中化学下册第六章的第三节。学生是在学过金属的性质的基础上，进一步来了解金属的存在形式和常见金属的冶炼。同时也为下节学习珍惜和保护金属资源做了铺垫。 二、学习目标知识与技能 1、了解地壳中含量较高的几种金属元素及其存在。 2、知道可用铁矿石炼铁。 3、学会用实验方法将氧化铁中的铁还原出来的原 理。 4、知道生铁和钢是铁的两种合金。 过程与方法： 1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究，培养学生 运用知识于实际生活的能力； 2、提高学生分析和解决实际问题的能力及创新思维能 力。 3、认识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。 情感态度与价值观： 1、通过对钢铁、青铜等合金知识的介绍，培养学生的爱 国主义情感； 2、通过对冶铁原理的分析，培养学生安全操作意识和良好的环保

意识。 三、重难点本节课的重点是实验方法将氧化铁中的铁还原出来的原理、装置及注意事项。 处理方法：利用实验视频让学生观察并记录现象。然后通过小组讨论、总结和练习来达到学习效果。 四、学生分析学生已学过金属的性质而且生活中学生接触过大量的金属产品特别是铁制品。但是学生从来没有见过矿石和 金属的冶炼。为此本节利用大量的图片和工业炼铁、炼钢的视频来满足学生的求知欲。 五、教学过程由世界名著《钢铁是怎样炼成的》引入本节内容。然后在黑板上板书本节的学习目标。活动1:根据目标提出 第一个问题：自然界中的金属多以什么形式存在呢？主要存在哪里呢？展示几组图片由学生讨论总结金属存在的形式（板书：金属存在的两种形式）。活动2：请同学 们观察课本176 页金属元素在地壳中的含量（了解前两 位）。活动3:提出第二个问题：怎样从矿物中把铁冶炼 出来呢？观看课本177 页实验视频，由学生观察总结实验现象、结论及注意事项。接着提出第三个问题工业上是怎样做的呢？活动4：读课本178 页了解高炉内的反应，了解生铁和钢。活动5：观看工业炼铁视频。了解 工业炼铁的设备及其原料。同时提出问题：焦炭也具有还原性为什么还要把焦炭变成一氧化碳呢？焦炭在炼铁中的作用是什么呢?由学生讨论总结出结论。活动6：观 看钢的视频了解炼钢的原理是氧化。最后课堂思考与检测。 六、板书设计 1、金属在自然界存在形式。 2、实验室炼铁 原理：高温

常见八种金属材料及其加工工艺

常见八种金属材料及其加工工艺 1、铸铁——流动性 下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。 铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。金属加工微信，内容不错，值得关注。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。 材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。 典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。 2、不锈钢——不生锈的革命 不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。 20世纪初，不锈钢开始作为元才来噢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如，消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。 不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。 材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。 典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。

矿物材料

第一二章习题 1.非金属矿物材料的精细加工制备包括哪些？天然矿物材料精细加工的目的是什么？ 非金属矿物材料的精细加工制备包括：超细粉粹与分级、矿物原料的纯化、高温物理化学处理、结构改性处理、表面改性处理、矿物材料的化学制备、新型陶瓷粉体的制备。 目的：（1）矿物材料的纯化为，达到改善矿物材料的技术物理性能的目的。产物保留原矿物的单一矿物特性、构造、化学成分；2）赋予产物新的技术物理性能：原料矿物的结构、矿物组成、表面化学性质发生不同程度的改变。 2.在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应指什么？主要表面在哪三方面？ 机械化学变化：因机械载荷作用导致的固体物料晶体结构和表面物理化学性质的变化(包括晶格畸变、晶格缺陷、颗粒无定形化、多晶转变、表面自由能增大等) 。在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应主要表现为三个方面： （1）矿物晶体结构的变化：由于超细过程中强烈的机械化学作用，引起矿物的晶体结构，尤其是颗粒表面结构发生变化，例如位错、缺陷、重结晶，甚至使表面转为非晶态层。 （2）矿物物理化学性质的变化：经过细磨和超细磨后，由于矿物颗粒的内能和表面能的增加以及机械激活作用的影响，使矿物的吸附能力、溶解性和表面电性等均有不同程度的改变。 （3）在局部承受较大应力或反复应力作用的区域产生化学反应：在超细粉碎过程中，矿物颗粒因反复承受应力并受到机械激活作用，有时会在颗粒变细的同时发生化学反应，例如由一种固态物质转变为另一种固态物质，或者因矿物分解释放出气体产物，因晶体结构发生变化或外来离子进入晶体结构而改变矿物的化学组成。 3.超细粉体分级的必要性是什么？ 分级的必要性:（1）矿物材料的超细粉体在精密陶瓷、涂料、生物工程、电子及尖端技术领域均有广泛应用。现代科技的发展迫切需要超细而且粒度分布范围窄小的粉体，有时甚至要求达到单一粒径。但是机械粉碎得到的粉体粒度分布较宽，往往在0.1μm到数十μm之间，因此需要对其进行分级，以满足对超细粉体的高标准要求。 （2）精密分级设备与超细粉碎设备配套使用，及时将符合粒级要求的产品分出，可以防止产品的过度粉碎(或称过磨)，提高粉碎效率，降低能耗。 4.简述矿物原料的纯化手段。 （1）物理纯化：在经由物理分离纯化矿物原料时，原料的组成矿物之间的空间分布特征发生改变，但各矿物的化学成分、晶体结构均未被触及，所实现的仅仅是杂质组分与目的矿物在空间位置上的相互分离。传统的矿物机械加工，包括矿物原料的粉粹、分级以及目的矿物的分选富集（如浮选、电选、磁选、重选等），均属于物理纯化作用。

非金属矿物材料的加工与应用

［行业发展］ 非金属矿物材料的加工与应用 郑水林 （中国矿业大学北京校区化环系，北京 １０００８４） ［摘 要］非金属矿物材料应用范围广泛，市场前景看好。本文着重介绍了非金属矿物材料的加工技术，包括颗粒制备与处理、材料的复合及加工技术等。 ［关键词］非金属矿物材料；加工；复合；应用 ［中图分类号］ＴＢ３２１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００７－９３８６（２００２）０４－０００３－０５ １ ２１世纪的产业发展与非金属矿物材料 “非金属矿物材料”是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过物理、化学方法制备的功能性材料或制品，如机械工业和航空航天工业用的石墨密封材料和石墨润滑剂、石棉磨擦材料、高温和防辐射涂料等；微电子工业用的石墨导电涂料、显像管石墨乳、熔炼水晶等；以硅藻土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、沸石等制备的吸附、助滤和环保材料；以高岭土（石）为原料制备的煅烧高岭土、铝尖晶石、莫来石、赛隆、分子筛和催化剂；以珍珠岩、硅藻土、石膏、石灰石、蛭石、石棉等制备隔热保温防火和节能材料及轻质高强建筑装饰材料；以碎云母为原料生产的超细云母填料、颜料以及云母纸和云母板等；以膨润土为原料制备的凝胶及有机膨润土等。 非金属矿石是人类利用最早的矿物材料。从原始人使用的石斧、石刀到现在以非金属矿为原料制备的各种非金属矿物新材料，人类在利用非金属矿物原（材）料方面走过了从简单利用到初步加工后利用，再到深加工和综合利用的漫漫历程。现代科技革命和产业发展，尤其是高技术和新材料产业的发展开创了广泛应用非金属矿物材料的新时代，非金属矿物原（材）料加工业已被视为２１世纪的朝阳工业。 以信息、微电子、生物、航空航天、海洋开发以及新材料和新能源为主的高技术和新材料产业将在２１世纪进一步发展壮大，这些高技术和新材料产业与非金属矿物（原）材料密切相关。例如，石墨、云母、石英、锆英石、金红石、高岭土、滑石、叶蜡石、长石、金刚石等与微电子及信息技术及其产业有关；氧化硅、石墨、云母、高岭土、硅灰石、硅藻土、滑 石、方解石、夕线石、石英、红柱石、蓝晶石、石棉、菱镁矿、石膏、珍珠岩、叶蜡石、金刚石、石榴子石、蛭石、电气石、绿泥石等与新材料技术及其产业有关；石墨、重晶石、膨润土、石英等与新能源有关； 沸石、麦饭石、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、膨润土、蛋白土、珍珠岩、高岭土、麦饭石等与生物技术及产业有关；石墨、石棉、云母、石英等与航空航天技术与产业有关。因此，高技术和新材料产业是２１世纪初非金属矿深加工技术和非金属矿物材料发展的重要机遇之一。 进入２１世纪，化工、机械、能源、汽车、轻工、冶金、建材等传统产业将引入新技术和使用新材料，进行技术革新和产业升级，这些技术进步与产业升级与非金属矿物材料或深加工产品密切相关。例如，造纸工业的技术进步和产品结构调整需要大量高纯、超细的重质碳酸钙、高岭土、滑石等高白度非金属矿物颜料和填料；高分子材料（塑料、橡胶、胶粘剂等）的技术进步以及工程塑料、塑钢门窗等高分子基复合材料的兴起需要数以百万吨计的超细和活性碳酸钙、高岭土、滑石、针状硅灰石、云母、透闪石、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝等功能填料；　汽车面漆、乳胶漆等高档油漆以及防腐蚀和辐射、道路发光、吸波等特种涂料需要大量的珠光云母、着色云母、超细和高白度碳酸钙、超细二氧化硅和玻璃微珠、针状超细硅灰石、超细和高白度煅烧高岭土、有机膨润土等非金属矿物颜料、填料和增粘剂；　冶金工业的技术进步和产品结构调整需要高品质的以夕线石、红柱石、 ［收稿日期］２００２－０５－２４ ［作者简介］郑水林，男，４５岁，博士，教授。 ３

非金属矿物制品行业概述

第一章非金属矿物制品行业概述 1定义 一般认为，非金属矿，即非金属矿物材料，是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过深加工或精加工制备的具有一定功能的现代新材料，它是无机非金属材料的一种，如功能填料和颜料、摩擦材料、密封材料、保温隔热材料、电功能材料、吸附催化材料、环保材料、胶凝与流变材料、聚合物/纳米黏土复合材料、建筑装饰材料等。而非金属矿物制品则是以这些非金属矿物材料经过进一步加工形成的产品。例如我们常见的建筑材料、玻璃、人造金刚石、磨料磨具、石棉制品等。 2 发展历史 3 特征 现代非金属矿物制品具有以下主要特征： 1、原料或主要组分为非金属矿物或经过选矿或初加工的非金属矿物。 2、一般来说，与同样用非金属矿物为原料生产的硅酸盐材料（水泥、玻璃、陶瓷等）以及无机化工产品（如硫化钡、氯化钡、碳酸锶、氧化铝等）不同，非金属矿物没有完全改变非金属矿物原料或主要组分的物理、化学特性或结构特征。 3、非金属矿物制品是通过深加工或精加工制备的功能性制品。因此，非金属矿物制品具有一定的技术含量和明确的用途，不能直接应用的原矿和初加工产品不属于非金属矿物制品的范畴。当然，深加工或精加工是一个相对的概念，随着科学技术的发展和社会的进步，其内涵也将发生变化。 4 分类

非金属矿物制品一般按照不同的特征分为如下几类：①水泥制品和石棉水泥制品业。包括水泥制品业、砼结构构件制造业、石棉水泥制品业、其他水泥制品业等。②砖瓦、石灰和轻质建筑材料制造业。包括砖瓦制造业、石灰制造业、建筑用石加工业、轻质建筑材料制造业、防水密封建筑材料制造业、隔热保温材料制造业、其他砖瓦、石灰和轻质建筑材料制品等。③玻璃及玻璃制品业。包括建筑用玻璃制品业、工业技术用玻璃制造业、光学玻璃制造业、玻璃仪器制造业、日用玻璃制品业、玻璃保温容器制造业、其他玻璃及玻璃制品业等。④陶瓷制品业。包括建筑、卫生陶瓷制造业、工业用陶瓷制造业、日用陶瓷制造业、其他陶瓷制品业等。⑤耐火材料制品业。包括石棉制品业、云母制品业、其他耐火材料制品业等。⑥石墨及碳素制品业。包括冶金用碳素制品业、电工用碳素制品业、其他石墨及碳素制品业等。⑦矿物纤维及其制品业。包括玻璃纤维及其制品业、玻璃钢制品业、其他矿物纤维及其制品业等。⑧其他类未包括的非金属矿物制品业。包括砂轮、油石、砂布、砂纸、金钢砂等磨具、磨料的制造，晶体材料的生产等。 5用途 非金属矿物制品是人类利用最早的。原始人使用的石斧、石刀等都是用无机非金属矿物或者岩石材料制备的。但是，在现代科技革命和新兴产业发展之前的人类文明进化过程中，基本上是以金属材料为主导，随着现代科技进步、人类生活水平的提高和环境保护意识的觉醒，开创了应用非金属制品的新时代。 目前，非金属矿物制品广泛应用于化工、机械、能源、汽车、轻工、食品加工、冶金、建材等传统产业以及航空

金属矿物与冶炼教学设计

《6.2 金属矿物与冶炼》教学设计 教学目标： 一、知识与目标 1、了解元素有两种存在形态。 2、认识几种金属矿物。 3、了解实验室炼铁原理。 二、过程与方法 认识还原反应及物质的还原性。 三、情感态度与价值观 体验工业炼铁的过程和方法。 教学重点： 实验室模拟炼铁实验。 教学难点： 认识还原反应及物质的还原性 教学方法： 实验引导，观察分析，结合多媒体直观形象化，以学生为主体。 内容分析： 本节教学重点是钢铁冶炼，难点是还原反应。实验室模拟一氧化碳还原炼铁实验是新知，而还原性的概念学生已有相关知识，但还原反应概念学生相对比较陌生。 学情分析： 进入第六章金属的学习已有两个课时，学生已经基本掌握了金属的物理性质、化学性质及金属活动性顺序应用等知识，通过第五章内容的学习对于还原反应、还原性等概念都有了一定程度的认知，对于本节内容的学习起了铺垫作用。 设计思路： 本节课的重点内容钢铁冶炼分为两个环节，第一环节为实验室模拟一氧化碳还原炼铁实验，利用实验探究的方法反应方程式、装置、操作要点反应现象的描述几方面进行学习，第二环节为钢铁厂炼铁过程，先让学生自主阅读、归纳，再从原理、设备、原料几方面进行总结，加入视频观看使学生对钢铁的冶炼有更加直观感性的认识，巩固对重点知识的掌握，最后由冶炼方法直接引入金属冶炼方法的学习。

教学过程： 教学过程中的主要环节及要点： 板书设计： 6.2 金属矿物与冶炼 一、金属矿物 二、钢铁的冶炼 ⑴设备：高炉

⑵反应 ①焦炭转变成二氧化碳 ②二氧化碳变成一氧化碳 ③一氧化碳还原铁矿石⑶产物：生铁

6.2 金属矿物与冶炼 教学设计 第一初中王春枝

金属矿物及其冶炼

金属矿物及其冶炼 一、学习目标： 1、认识一些常见的金属矿物。 2、通过实验演示学习，掌握铁的冶炼过程，了解常用的金属冶炼方法。 3、掌握有关物质杂质含量方面的简单计算。 4、通过学习，懂得生活中常用金属的来之不易，培养学生珍惜资源，爱护环境的责任意识。 二、知识重难点： 1、掌握铁的冶炼原理，并能准确描述实验现象。 2、掌握有关物质杂质含量方面的简单计算。 三、教学过程及内容： 1、课堂导入：（复习） 金属的性质：导电性、导热性、延展性。 常见金属的颜色：金：黄色；银：银白色；铜：紫红色铁：银白色等 在自然界中，我们能直接找到黄金等贵重金属，但却找不到铁、铝等日常生活中应用广泛的金属，这是为什么呢？我们现在使用的铁又是怎么得来的？而常见的铁却不是银白色的这又是什么原因呢？这节课就让我们一起来学习金属矿物及其冶炼，来解决这些问题。 2、展示矿物质图片，使学生直观认识自然界中的矿物原料。介绍常见金属的矿物。 （1）金属在自然界中的存在形式： 单质：如黄金、银、铂等 化合物：铁（赤铁矿：Fe2O3磁铁矿：Fe3O4菱铁矿：FeCO3黄铁矿：FeS2 ）铝（铝土矿：Al2O3钾长石：KAlSi3O8明矾石：KAl3(SO4)2(OH)6） （2）铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。 实验仪器：硬质玻璃管、铁架台、酒精灯、试管、导管 药品：赤铁矿、一氧化碳、澄清石灰水 高温 实验原理：3CO＋Fe2O3 ==== 2Fe＋3CO2 实验步骤： ①.反应前先检查装置的气密性。 ②装入药品，连接好装置 ③.先制CO气体，然后验纯，若已纯，通CO气体一会儿,再用酒精灯对着氧化铁加热。 观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化。 ④.反应结束，先撤氧化铁处酒精灯，稍稍冷却后停止通CO气体。 待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。 实验现象：红色氧化铁粉末变黑色，试管中的澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。思考：

九年级化学下册第六章金属6.3金属矿物与冶炼教学设计新版粤教版

6.3 金属矿物与冶炼 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道一些常见的金属（铁）等矿物 2．了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 3．会根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 （二）过程与方法 通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动获得良好学习习惯和学习方法。 （三）情感态度与价值观 通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。 二、教学重点 1．工业炼铁原理。 2．根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 三、教学难点 根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。 四、教学准备 教学设备（投影仪，计算机），一氧化碳还原氧化铁视频 五、教学过程

——铁是怎样炼成的？ 新课教学25分钟展示图片：各种磁铁矿、赤铁矿、 菱铁矿、黄铁矿图片 如果你是炼铁厂的厂长，你会选择 哪种铁矿石？ 我们学过的还原剂有碳、一氧化 碳，选择哪种还原剂呢？ 炼铁的设备是什么？在炼铁时主 要发生了哪些化学反应？ 学生思考、讨论选择合适的铁矿石。 思考、讨论选择碳、氢气、一氧化碳中 的哪种物质做还原剂。 思考、讨论高炉内发生的化学反应，并 写出化学方程式。 培养学生解决问 题的能力。 展示一氧化碳还原氧化铁的图片， 播放视频《一氧化碳还原氧化铁》。 提出问题：在实验过程中应注意哪 些安全事项？ 学生观看图片和视频。 讨论在实验中的注意事项。 1．先通CO，再加热，目的是将玻璃管 中的空气排尽。 2．实验完毕后，先停止加热继续通CO 至冷却，目的防止石灰水倒吸。3．用 酒精灯点燃尾气的作用是：防止一氧化 碳污染空气。 培养学生的环保 意识、安全意识。 在实验过程中发生了几个化学反 应，写出化学方程式 学生书写化学方程式。 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 2CO+O22CO2 体会科学的方法 在实验中的作 用。 练习书写化学方 程式。 引导学生分析比较工业炼铁和实 验室炼铁有什么不同。 学生讨论后回答： 1．产物不同。工业炼铁得到的是生 铁，实验室得到的是纯铁。 2．设备不同。工业炼铁设备是高 炉，实验室用玻璃管。 3．温度不同。高炉内温度高，玻 璃管内温度较低。 4．对环境影响不同。高炉炼铁对 环境影响大，实验室对环境影响小 5．操作难易程度不同。高炉炼铁 工艺复杂，实验室操作简单。 等等。 培养学生分析问 题的能力。体会 到化工生产与实 验室生产的不 同。

最新粤教版九年级化学下册6.3金属矿物与冶炼优质教案(1)

6.2 金属矿物与冶炼 教学目标 1.知道元素有两种存在形态。 2.认识几种金属矿物。 3.了解钢铁是怎样炼成地。 4.认识还原反应及物质地还原性。 5.体验探究孔雀石受热分解产物地过程 和方法。 6.了解冶炼金属地常用方法。 7.初步学会关于不纯物地化学计算。教学重点 1.钢铁冶炼。 2.有关不纯物地计算。

教学难点 1.还原反应。 2.有关不纯物地计算。 教学用具 制氢装置、试管、铁架台、酒精灯、带导管地橡皮塞、长直导管。 碱式碳酸铜、锌、稀硫酸。 教学课时 两课时 教学过程 第二课时 教学目标 1.了解冶炼金属地常用方法。

2.初步学会关于不纯物地化学计算。 教学重点 有关不纯物地计算。 教学难点 有关不纯物地计算。 教学过程 [复习提问]分别写出一氧化碳、氢气还原氧化铁、氧化铜地化学方程式。 [引言]上节课我们学习了一些矿物地冶炼知识。这节我们再来了解几种金属地冶炼方法。[阅读]P.167 冶炼金属地常用方法 [板书]三. 冶炼金属地常用方法 1.一般金属（如铜、锌、铅、锡、钨）

——热还原法 2.活泼金属（如钠、钾、镁、铝等）— —电解法 3.较不活泼金属（如汞、银）——加热 法 4.极不活泼金属（如金、铂）——游离 态存在 [阅读]P.167 长话短说 [引言]大家知道，在实际生产中，所用地原料或产品都可能含有杂质。再根据化学方程式

计算时，就要考虑纯度问题。 [回忆公式] 纯净物的质量混合物的质量杂质的质量 100% 纯净物的质量 纯度＝混合物的质量纯净物的质量混合物的质量纯度 [讲解例题]1000吨含氧化铁80%地赤铁矿石，理论 上可以炼出含铁96%地生铁多少吨？ 解：1000吨赤铁矿石中含氧化铁地质量 为 1000吨×80%＝800吨 设800吨氧化铁可炼出纯铁地质量 为x 160 112

常见金属矿物

三、常见金属矿物特征金属矿物结晶特征 1.黄铁矿(Pyrite)Fe［S 2 【形态】常见完好晶形，呈立方体、五角十二面体或八面体}。在立方体晶面上常能见到3组相互垂直的晶面条纹，集合体常成致密块状、分散粒状及结核状等 【物理性质】浅铜黄色，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。无解理；断口参差状。硬度6～6.5。相对密度4.9～5.2 2.黄铜矿(Chalcopyrite) CuFeS 2 【形态】通常为致密块状或分散粒状集合体（图L-7）。偶而出现隐晶质肾状形态。晶体常见单形有四方四面体、四方双锥，但单晶较少见。 【物理性质】颜色为铜黄色，但往往带有暗黄或斑状锖色，条痕绿黑色，金属光泽，不透明，解理不发育，硬度3～4，相对密度4.1～4.3，性脆，能导电。 3.方铅矿(Galena)PbS 【形态】最常呈立方体,还可出现八面体、菱形十二面体，并有时以八面体与立方体聚形出现。也常见成粒状、致密块状集合体。 【物理性质】铅灰色；条痕灰黑色，强金属光泽，解理平行完全，硬度2～3，相对密度74～76。具弱导电性。 【鉴定特征】铅灰色，强金属光泽，立方体完全解理，相对密度大，硬度小（比辉钼矿硬度大，晶形好，不染手）。 4.闪锌矿(Sphalerite)ZnS 【晶体结构】等轴晶系； 【形态】通常呈粒状集合体，有时呈肾状、葡萄状，反映出胶体成因的特征。单晶体常呈四面体(图L-5)，正形和负形的晶面上常见聚形纹。有时呈菱形十二面体(通常为低温下形成)。偶见以{111}为接合面成双晶,双晶轴平行［111］，

有时成聚片双晶。闪锌矿的形态具有标型意义：一般地，高温条件下形成的闪锌矿主要是呈正负四面体，并见立方体，中低温下则以菱形十二面体为主 【物理性质】Fe 的含量直接影响闪锌矿的颜色、条痕、光泽和透明度。当含Fe 量增多时，颜色为浅黄、棕褐直至黑色(铁闪锌矿)；条痕由白色至褐色；光泽由树脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。解理平行{110}完全。硬度3.5～4。相对密度3.9～4.1，随含Fe 量的增加而降低。不导电。 【鉴定特征】以其具多组完全解理、粒状晶形、硬度小、金刚光泽以及 5.斑铜矿(Bornite) Cu 5FeS 4 【物理性质】新鲜断面呈暗铜红色，风化表面常呈暗蓝紫斑状锖色，因此得名；条痕灰黑色；金属光泽；不透明。无解理。硬度3。相对密度4.9～5。性脆。 斑铜矿在表氧化环境中易遭受分解而形成孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿 【鉴定特征】特有的暗铜红色和不新鲜的表面的蓝紫斑杂的锖色；低硬度。 6.辉铜矿(Chalcocite)Cu 2S 【晶体结构】斜方晶系； 【形态】单晶极少见。晶形呈假六方形的短柱状或厚板状。通常呈致密块状、粉末状(烟灰状) 【物理性质】新鲜面铅灰色，风化表面黑色；条痕暗灰色；金属光泽。不透明。无解理。硬度2～3。相对密度5.5～5.8。略具延展性。电的良导体。 【鉴定特征】暗铅灰色，低硬度，弱延展性小刀刻之出现光亮沟痕。 7.辉钼矿(Molybdenite) MoS 2 【晶体结构】六方晶系；

植入人体的金属材料

目录： 一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物 二、核磁共振对人体金属植入物的要求 三、金属植入物对放射性治疗的影响 四、电场对金属植入物的影响 附件：国内外医用钛及钛合金牌号成分简介 附件：钛合金在医学领域的应用 一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物 金属材料作为生物医用功能材料是材料科学的一个重要分支，用于人体植入物的历史已有４００余年。 英国较早地使用了纯金板修补颅骨、镶牙，其后陆续使用了银、铁片、铁丝及铁基合金的固定骨折关节件。１９３０年以后，英国、美国使用钴基合金作为人体植入物。第二次世界大战期间，英国、美国和日本等国家使用了大量的不锈钢作为人体植入物。 不锈钢植入人体，对镍过敏的不能植入316L或是317L。 ２０世纪５０年代初，随着稀有金属工业的发展，加工态和铸态的钛、铌、锆作为人体植入物用于临床实验。 医学领域中钛合金的应用现状与发展趋势 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。 第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75％～85％。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。 20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。 另外，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金，并在工程上获得日益广泛的应用。 目前，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20～30种，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。 钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物（TixAl，此处x=1）四类。钛合金人体植入物是与人的生命和健康密切相关的特殊的功能材料。同其它金属材料相比较，使用钛及钛合金的优势主要有六点： 1质轻 钛及钛合金的密度，20℃时为4.5克/厘米3，仅为不锈钢的56%。植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量，作为医疗器械也减轻了医务人员操作负荷。 2 弹性模量低 钛及钛合金的弹性模量低，纯钛为10850公斤力/毫米2，仅为不锈钢的53%，植入人体内与人体自然骨更接近，有利于接骨，能够减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。 3 无磁性 钛及钛合金是无磁性金属，不受电磁场和雷雨天气的影响，这有利于使用后的人体安全。

金属矿物与冶炼教案

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。 1、冠军的味道！ 2、妈妈的法宝！ 3、爱情的见证 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 黄铁矿 (FeS2 ) 磁铁矿(Fe3O4) 菱铁矿(FeCO3 ) 赤铁矿 (Fe2O3)

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7.73%，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*） （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*）

第三节 金属矿物与冶炼

第三节金属矿物与冶炼 【自主学习】 一、金属矿物 2.常见铁矿石名称与其主要成分：赤铁矿的主要成分是___ ____；磁铁矿的主要成分是_____ ______。 二、铁的冶炼 1．一氧化碳还原氧化铁 （1）步骤（了解）：①检验装置的气密性；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体；④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入一氧化碳。 （2）现象：①__________________________， ②澄清石灰水变________，尾气燃烧产生________火焰。 （3）原理：_____________________ （4）注意事项： ①实验开始时，先，后，目的是。 ②实验结束时，先，直到试管冷却后，再，目的是。（5）尾气的处理方法是，目的是。 2．工业炼铁 （1）炼生铁的原理： （2）冶铁高炉中发生的化学反应： ①在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳，反应为： ______________________________； ②二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳，反应为： ____________________________； ③一氧化碳再跟铁矿石反应生成铁，反应为：__________ ________________； 例1．某学生改进的一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图所示。试回答： （1）若先给氧化铁加热再通入一氧化碳，可能产生的后果是，其原因 是。 （2）写出A中发生反应的化学方程 式。

（3）根据B装置中发生的现象，可判断反应是否发生，则B中的试剂是（填名称），该装置中发生反应的化学方程式是。 （4）C装置的作用是，收集在C装置中集气瓶里的气体应如何处 理？。

非金属矿深加工及矿物材料试题库 (1)

1．粉碎定义：利用外力（人力、机械力、电力、热核力、风力等）克服固体物料分子间内聚力，将固体粒度减小的操作。3．粒度：颗粒的大小称为粒度。 4．等效粒径：是指当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时 , 就用该球形颗粒的直径代表这个实际颗粒的直径。 5. 比表面能：是固体颗粒表面增加单位面积所需要的能量。 6. 碱熔法提纯：是在500℃以上的高温下，氢氧化钠与石墨等非金属矿物中的杂质（硅酸盐等）起反应，一部分生成溶于水的反应产物，被水浸出除去。 7. 酸溶（浸）法提纯：是盐酸等酸溶液与非金属矿物中的着杂质铁的各种化合物（Fe 2O 3、FeO 、Fe 2(OH)3、Fe(OH)2、FeCO 3等）起反应，生成溶于水的氯化铁等，通过洗涤除去。 8. 氧化漂白法提纯：是采用强氧化剂，在水介质中将处于还原状态的黄铁矿等氧化成可溶于水的亚铁。同时，将深色有机质氧化，使其成为能被洗去的无色氧化物。 9. 高温煅烧法提纯：是将非金属矿物中比较容易挥发的杂质（碳质、有机质等），以及特别耐高温的矿物中耐火度较低的矿物通过煅烧二蒸发掉。 10. 奈思斯特附面层：浸出过程是发生于固-夜两相间的反应，固体处在液体中其表面附着一层液体，这个液层叫奈思斯特附面层，其厚约0.03mm 。 11. 扩散控制反应：固液界面上的化学反应速度远快于浸出剂扩散到界面的速度，此时反应处于“停工待料”状态，反应速度受扩散速度控制。 12. 化学处理改性：即通过矿物与碱、酸、盐等化合物作用，改变或改善矿物的理化性能。 13. 表面处理改性：即通过矿物与有机偶联剂等改性剂作用，改善其表面化学性能，或与其他涂敷材料作用，改善其表面物理或机械性能。 13. 热处理和高温处理改性：即通过加热的方法或高温煅烧的方法，使矿物的物理或化学性能得到该变或改善。 14. 粉体表面改性：是指用物理、化学、机械等方法对粉体材料表面或界面进行处理,有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质,如表面能、表面润湿性、电性、吸附和反应特性、表面结构和官能团、等等,以满足现代新材料,新工艺和新技术发展的需要。 15. 粉体表面吸附特性：是当气相或液相中的分子（或原子）碰撞在粉体表面时，由于它们之间的相互作用，使一些分子（原子、离子）停留在粉体表面，造成这些分子（或原子、离子）在粉体表面上的浓度比在气相或液相中的浓度大，这种现象称为吸附。 16. 物理吸附的特征：是吸附剂与吸附质之间无电子转移，吸附热小，吸附无选择性，其结合力主要是范德华力和静电引力，而且是可逆的多层吸附。 17. 化学吸附的特征：是吸附剂与吸附质之间有电子转移，形成化学键，吸附热大，吸附有选择性，而且是非可逆的单层吸附。 18. 物理涂覆：是利用高聚物或树脂等表面改性剂对粉体表面进行物理处理而达到表面改性的工艺方法。 19. 颗粒的形态：颗粒的轮廓边界或表面各点的图像，称作颗粒的形态。 20. 比表面积：单位质量（或单位体积）颗粒体的表面积，称为颗粒的比表面积或比表面。 23. 白度：它是指矿物材料及制品（多为粉体材料）反射白光的能力，也即其洁白的程度。 23. 折射率：物质的折射率是光在空气中传播速度与在该物质中传播速度之比。 24. 透明度：是指物质允许可见光透过的程度。 25. 物质的反射率：投射到非发光物体上面被反射的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比。 26. 物质的发光性：是指物质在外来能量的激发下，发出可见光的性质。 27. 矿物的介电性：指矿物在外加电场中产生感应电荷的性质，它由介电常数来表征。 30. 胶凝材料：经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。 31. 矿物胶凝材料：是这样一类矿物粉末材料，当其与水或水溶液拌和形成浆体，经过一系列物理化学作用后，从具有流动性的浆体，逐渐硬化变为坚固的石状体，并能胶结其它物料，形成具有一定的机械强度块体。 32. 胶体矿物材料：指由天然粘土矿物组成的、具有分散性、触变性、流动性、粘结性的一类细分散材料。主要有粘土矿物构成。 33. 氟石膏：是在萤石制取氢氟酸过程中排出的废渣。 34. 磷石膏：是在用磷灰石生产磷酸过程中排出的废渣。 35. 脱硫石膏：是用石灰水净化含硫烟气时形成的一种化学石膏。 36. 欠烧石灰：生产时石灰，由于火候或温度控制不均，常会含有欠火石灰或过火石灰。生石灰中残留有未烧透的内核， 37. 过烧石灰：由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积明显收缩，颜色呈灰黑色， 38. 压电效应：某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态， 39. 热释电效应：是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。 40. 绝热矿物材料：是指一类天然具有低导热系数或经加工后具有低导热系数的矿物（或岩石）材料，或以低导热系数的矿物材料为主要矿物成分经复合加工制成的一类绝热材料。 41. 环境矿物材料：通常意义上的环境矿物材料是指由矿物（岩石）及其改性产物组成的与生态环境具有良好协调性或直接具有防治污染和环境修复功能的一类矿物材料。 1．非金属矿物粉碎，粉碎至不同粒径大小可分为三大类，分别是破碎、磨碎、超细粉碎。 2. 矿石粉碎的施压方式有压碎、劈碎、折断（碎）、磨剥（碎）和冲击破碎。 3．锤式破碎机按转子数目分类可分为单转子破碎机和双转子破碎机两种类型。 4．振动筛按照运动轨迹不同，可分为圆运动振动筛和直线运动振动筛。 5．酸溶（浸）法提纯设备有机械搅拌浸出槽、空气搅拌浸出槽、高压釜浸出器等。 6．目前非金属矿常用的漂白方法有氧化法、还原法、氧化-还原联合法等三种。 7．表征颗粒的大小常用粒径和粒度两个指标。 8．根据导电能力不同，矿物可分为良导体矿物、半导体矿物和非导体矿物。 9. 矿物材料受侵蚀的作用方式有物理作用、化学作用和生物作用三种。 10. 矿物材料吸附性按吸附的原因不同可以分为三类，即物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。 11.按孔径大小将孔隙分为微孔、中孔（或介孔）、大孔。 13. 镁质胶凝材料包括两种：苛性苦土和苛性白云石。 14. 可以作胶矿物材料的粘土矿物有膨润土、坡缕石粘土、海泡石粘土、累托石粘土等。 15. 电气绝缘云母制品按其结构形式和用途可分为云母板、塑型云母板、衬垫云母板、柔软云母板和云母箔等。 16. 云母纸浆的制造方法有煅烧化学制浆法和水力制浆法。 17.环境矿物材料可分为环境治理矿物材料、环境防护矿物材料、环境调控矿物材料。 18. 常用作大气污染治理用矿物材料制备的矿物有沸石、凹凸棒石、海泡石、硅石、等。 19. 常见射线防护用矿物材料制备的矿物有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、重晶石等。 三、简答题（分，每小题5分） 1．非金属矿行业常见的破碎和磨矿设备有哪些？ 答：（1）破碎： 颚式破碎机；圆锥破碎机；冲击式破碎机；辊式破碎机等 （2）磨矿：球磨机；棒磨机；自磨机；砾磨机；悬辊磨；其它：冲击磨、压辊磨、涡轮机、振动磨等。 2．为什么要提出“多碎少磨”理论？ 答：破碎主要靠破碎设备的挤压和冲击作用；而磨矿则靠偏心力、摩擦力的作用，使矿石不断受到冲击、挤压、剪切和研磨而被磨碎。在常规破碎范围内，能耗随着粒度减小的变化率是很小的；但在磨矿范围内，随粒度减小，磨碎作业所消耗的能会急剧增加。 物料从入料端进入磨机后，总趋势是向排料端运动的。但从单个物料颗粒看，需要多加破碎的粗颗粒可能得不到频繁的破碎，而成为成品的颗粒不能够及时地排出，又继续遭到破碎，增加了能量的消耗。细颗粒的滞留还对粗颗粒的磨碎起到保护作用，严重阻碍磨矿过程的合理进行。在研磨过程中的破碎力不具有选择性，过粉碎现象严重。 3. 石墨碱熔法的原理及化学反应式。 答：原理：石墨中的杂质（硅酸盐等），在500 ℃以上的高温下与氢氧化钠起反应，一部分生成物溶于水的反应产物，被水浸出除去；另一些杂质，如铁的氧化物等，在碱熔后用盐酸中和，生成溶于水的氯化铁等，通过洗涤而除去。 化学反应式： 4. 在化学漂白法中，常用的氧化剂和还原剂有哪些？ 答：强氧化剂：次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾、氯气、臭氧等。 还原剂：连二亚硫酸钠、连二亚硫酸锌、硼氢化钠等。 5. 高速旋转撞击式粉碎机工作原理及其分类？ 答：原理：是利用高速回转叶轮，轮子上装有固定的或活动的锤子、棒、叶片等，对物料进行激烈的打击、撞击并使其集中在转子与定子之间，物料的颗粒与颗粒之间产生高频率的相互强力撞击、剪切，能量通过高速旋转的转子直接传给颗粒，同时由于高速旋转气流对极细颗粒可以间接传给能量，颗粒总是在粉碎机内部件上受力。转子圆周速度可在40m/s ～120m/s ，在某些情况下可达160m/s ，一般情况下粒度可达100μm 以下（可根据物料的性质有所变化），有时会更细。 分类：高速旋转撞击式粉碎机的分类有几种方法，按机械构造的不同，可以将其简单地分为锤式、销棒式、回转圆盘式、轴流式、环式等。按转子的不同可分为立式、卧式。按粉碎方式可分为干式与湿式粉碎。 6．气流粉碎机的工作原理，工业上常用的气流粉碎机有哪些。 答：工作原理：气流粉碎机（又称气流磨），它是利用高速气流（300～1200m ／s ）或过热蒸汽（300～400℃）喷出时形成的强烈多相紊流场，使其中的物料通过颗粒之间相互撞击、气流对物料的冲击剪切以及物料与设备内壁的冲击、摩擦、剪切等作用而粉碎的一种超细粉碎设备。 目前工业上应用较广泛的气流粉碎机有：扁平（水平圆盘）式、循环管式（跑道式）、对喷式（逆向式）、冲击式（靶式）、超音速和流化床逆向气流磨机等。 7．气流粉碎机的优点和缺点都有哪些？ 答：优点：（1）粉碎环境温度低，适用于热敏性、低熔点物料的粉碎。 （2）对设备磨损少，产品污染小，纯度较高，产品粒度细且均匀，易进行封闭式操作。 （3）生产能力大，连续、自控程度高，设备结构简单，内部无动件也无介质。因此，操作、维修、拆卸、清理、装配都较方便。 缺点：能源利用率低，因而使生产成本较高，对于电费较高、且附加值较低的物料，不易采用气流粉碎机生产。 8．粒度测试中D50是什么意思，样品D50=5μm 代表什么？ 答：D50：也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值。如果一个样品的D50=5μm ，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于5μm 的颗粒占50％，小于5μm 的颗粒也占50％。 9．粒度仪主要性能指标有哪些并对其进行说明。 答：重复性：重复性是指同一个样品多次测量结果之间的偏差，是衡量一台粒度测试仪或一种测试方法好坏的最重要的指标。影响因素有仪器和方法、样品制备因素、环境因素以及操作因素等。 准确性：由于粒度测试的特殊性，通常用真实性来表示准确性的含义。由于粒度测试所测得的粒径为等效粒径，对同一个颗粒，不同的等效方法可能会得到不同的等效粒径。仪器对标准样的测量结果应在标称值允许的误差范围内；经粉碎后的样品应比粉碎前更细；经分级后的样品的粒度分布将发生变化（比如大颗粒含量减少等）；结果与行业标准或公认的方法一致等。 重复性比准确性更重要。 10. 颗粒几何性能包括哪些？ 答：颗粒几何性能包括形态、粒径、粒度、粒度分布、径长比、片厚比、孔径、孔隙率、表面积等。颗粒的几何特性包括单一颗粒的几何特性和颗粒群的几何特性。 11. 矿物材料及制品的光学性能主要有哪些？ 答：矿物材料及制品的光学性能主要有颜色、白度、折光性、偏光性、分光性、光泽、透光性、遮光性、发光性、光—电性等 12. 什么是矿物的离子交换性？ 答：由于一些矿物带有不饱和电荷，根据电中性原理，必然有等量的异号离子吸附在矿物的通道、层间或表面上以达到电性平衡。一般说来，若这些异号离子可以和溶液中的同号离子发生交换作用，就称这种作用为离子交换作用，这种性质即为离子交换性。 13. 胶凝材料的种类有哪些？并举例。 答：（1）按其化学组成：有机胶凝材料：沥青、树脂等。无机胶凝材料：水泥、石膏、石灰等。 复合胶凝材料：有机-无机复合胶凝材料。 （2）按其硬化条件： 气硬性胶凝材料： 石膏、石灰等； 水硬性胶凝材料： 各种水泥等。 14. 胶凝矿物材料的一般特点？ 答：（1）原料丰富，能就地取材，生产成本低;（2）耐久性好，适应性强，可用于水中、海洋以及炎热、寒冷的环境;（3）耐火性好;（4）维修工作量小，折旧费用低;（5）作为基材组合或复合其他材料的能力强; （6）有利于有效地利用工业废渣。 15. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？ 答：半水石膏需加水60～80％，才能使浆体达到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6％的水量；即，有40~60％多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥发留下大量孔隙。 16. 石膏孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点？ 答：优点：保温隔热性、吸声隔声性好、质轻。可作为墙板、天花板、墙面粉刷砂浆等。 缺点：强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构材料，不宜用于潮湿环境等。 17. 生石膏的非密闭煅烧脱水工艺和密闭蒸炼工艺得到产物分别是什么？ 答：非密闭煅烧脱水工艺：β-型半水石膏、可溶无水石膏、难溶无水石膏、不溶无水石膏。 密闭蒸炼工艺：α-型半水石膏、可溶无水石膏、不溶无水石膏。 18. 过火石灰有什么危害？应如何消除？ 答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤 19. 石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？ 答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。 20. 绝热矿物材料主要包括哪些？ 答： 温石棉、海泡石、浮石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土保温材料及浮石、火山渣等。 21. 工业蛭石的性能有哪些？ 答：（1）煅烧膨胀性；（2）阳离子交换性和吸附性；（3）吸水保水性；（4）隔音、隔热和耐火性；（5）耐冻性和抗菌性。 四、阐述题 1．试阐述影响浸出速度的主要因素，并作详细说明。 答：（1）浸出剂浓度——浸出剂的浓度增大浸出速度增大，但是浓度过大，很有可能溶解不希望被溶解的组分或杂质，因此浸出剂需要适宜的浓度。（2）矿浆浓度——矿浆的浓度减小浸出速度增大，但是矿浆浓度减小生产效率降低，因此要考虑经济效益。（3）搅拌作用——提高搅拌速度，溶解速度增大。化学控制时，搅拌速度影响不大，但任何情况，搅拌都能保持固体悬浮，有利于浸出。（4）浸出温度——提高温度可以加快化学反应速度和分子扩散运动，在低温情况下是化学控制，在高温情况下是扩散控制。 2．试阐述氧化漂白的主要影响因素，并作详细说明。 答：主要影响因素有：矿石特性、温度、PH 值、药剂用量、矿浆浓度、漂白时间等因素。 （1）温度：随着温度升高，漂白剂的水解速度加快，从而加快漂白速度，缩短漂白时间；但温度过高，热耗量大，药剂分解速度过快而造成浪费并污染环境。实际生产中可在常温下加大药量、调整PH 值，延长漂白时间来达到预期效果。（2）PH 值：次氯酸盐为弱酸盐，在不 2 2)(2OH Ca OH Ca =+-+33)(3OH Al OH Al =+-+33) (3OH Fe OH Fe =+-+O H SiO Na NaOH SiO 23222+=+2 2)(2OH Mg OH Mg =+- +