CH 5

岩石

和

礦物

是什麼

?

5.1
岩石

5.1 岩石

Multiple Choice

在化學中，岩石和礦物有何分別?

• 不知道

• 礦物具有特定的晶狀結構及化學成份，而岩石是混合物。

• 所有岩石是十分堅硬，但所有礦物都不會是堅硬的。

• 岩石多數不具有任何價值，但礦石則相反。

岩石是固態礦物或礦物的混合物。

礦物是天然的固態物質，具有特定的晶狀結構及化學成份。

5.1 岩石

圖5.3 花崗岩含有三種礦物 ﹕石英、長石和雲母。

5.1 岩石

岩石的種類

我們可根據岩石的形成方法，把岩石分為三類︰

5.1 岩石

礦物的用途

圖5.8 礦物的一些用途。

5.1 岩石

岩鹽可用來煮食。

石墨可用來製造「鉛筆芯」。

翡翠是用來製造首飾的寶石。

5.1 岩石
大理石可用來鋪設地面。

金可用來製造首飾。

5.1 岩石

鑽石又有什麼用?

礦物和礦石

礦石是礦物的一種，當中含有具商業價值且可提取出來的成
份 (通常是金屬)。

圖5.9 鋁的主要礦石 − 鋁土

礦。大部分是氧化鋁。

5.1 岩石

圖5.10 銅的主要礦石 - 黃銅礦。大部分是硫化鐵和硫化銅(II)。

5.1 岩石

圖5.11 鐵的主要礦石 - 赤鐵礦。大部分是氧化鐵(III)。

5.1 岩石

濃縮

提取

純化

地下礦石

含小量雜質的礦石

純淨的金屬

不純淨的金屬

混有砂石雜質
的礦石

挖掘

圖5.13 從礦石中提取金屬。

5.2 從礦石中提取金屬

從赤鐵礦中提取鐵

從鋁土礦中提取鋁

5.2 從礦石中提取金屬

氧化鐵(III) + 碳

鐵 + 二氧化碳

加熱

氧化鋁

鋁 + 氧

電解

相同

含有方解石

礦物

外觀

硬度

不相同

5.3 石灰石、白堊和大理石

石灰石、白堊和大理石

晶狀體的碳酸鈣

石灰石的形成。

5.3 石灰石、白堊和大理石

地殼移動使海床的石灰石凸出海面，形成海岸邊的山脈。

5.3 石灰石、白堊和大理石

泥漿

石灰石

鋼

道路及建

築物

熟石灰中和

酸性土壤等

圖5.22 石灰石的用途。

5.3 石灰石、白堊和大理石

混凝土

玻璃

紙張

水泥

5.4
岩石的風化和侵蝕作用

風化和侵蝕作用

岩石的風化作用是指露置於外的岩石分裂為細塊的緩慢過程
(通常經歷數千年)。

水、風、空氣和溫度變化都會引起風化作用。

O

2

岩石的侵蝕作用是指受風化的岩石塊被地心吸力、風和水帶
走的緩慢過程。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

圖5.23

中國的萬里長城

在過去2200年中不斷受

到風化。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

風化作用的種類

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

圖5.25 由於溫差極大，沙漠的岩石受到嚴重風化。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

霜引起的風化作用

雨水積聚

岩石

裂縫增大

冰
石塊最終剝落

溫度下降

圖5.26 冰塊膨脹使岩石裂開。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

冰塊膨脹使岩石裂開。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

化學性風化

酸的侵蝕

水

碳酸鈣

碳酸氫鈣

二氧化碳

碳酸

+

+

碳酸

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

Co

H

2

3

+

2

-

碳酸氫鈣可溶於水，故石灰石會被侵蝕。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

圖5.28 石灰石地帶的落水洞。

圖5.29 石灰石雕像受到雨水的化學性風化。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

氧的侵蝕

空氣中的氧能侵蝕某些岩石，尤其是含鐵的岩石，使岩石慢
慢被磨損。

圖5.30

空氣能氧化含鐵的岩石，

使岩石變為棕色。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

岩石

細小

粒子

土壤

碎裂為
成為

土壤

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

圖5.32 土壤是碎石、空氣、水和腐殖質的混合物。

5.4 岩石的風化和侵蝕作用

5.5
涉及碳酸鈣的化學變化

碳酸鈣的熱分解作用

二氧化碳

氧化鈣

碳酸鈣

不會有任何可觀

察到的變化

強熱

緩熱

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

試管夾

碳酸鈣

本生燈

發出嘶嘶聲
的無光焰

圖5.33 強烈加熱碳酸鈣。

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

把氫氧化鈣與水拌勻，會生成白色懸濁液。把懸浮物濾去，
便會產生澄清的溶液，稱為石灰水。

氧化鈣

+

熱能

氫氧

化鈣

(

熟石灰

)

+

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

水

氫氧

化鈣

白色懸

濁液

過濾

石灰水

+

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

水

二氧化碳的石灰水試驗

石灰水是飽和的氫氧化鈣水溶液，澄清而無色，當通入二氧
化碳數秒後會變得乳濁。

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

氫氧化鈣

二氧化碳

碳酸鈣

(無色溶液)
(白色固體)

二氧化碳是能使石灰水變為乳濁的無色氣體。

+
+

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

水

碳酸鈣

石灰石

氫氧化鈣

石灰水

氧化鈣

生石灰

釋出二氧化碳

強烈加熱
步驟 1

加小量水

步驟 2

通入二氧化碳

步驟 4

再加入水，拌均
後過濾

步驟 3

圖5.35 涉及碳酸鈣的化學變化。

5.5 涉及碳酸鈣的化學變化

熟石灰

氫氧化鈣

5.6
測試石灰石/ 白堊/ 大理石樣本中的碳酸鈣

鈣離子的測試

圖5.36

鈣化合物在焰色試驗中產生磚紅色的火

焰。

5.6 測試石灰石/ 白堊/ 大理石樣本中的碳酸鈣

碳酸根離子的測試

2.

二氧化碳使石灰

水變得乳濁

1.

加入稀氫氯酸

圖5.37 碳酸根離子的測試。

5.6 測試石灰石/ 白堊/ 大理石樣本中的碳酸鈣

導管

待測試的
固體樣本

5.
礦石是礦物的一種，含有具商業價值且可提取出來
的成份 (通常是金屬)。常見的礦石包括鋁土礦、黃
銅礦、赤鐵礦和方鉛礦。

從礦石中提取金屬

6.

(a)
要從鐵礦石中提取鐵，可把赤鐵礦與碳一起加
熱：

加熱

氧化鐵(III) + 碳

鐵 + 二氧化碳

(b)
要從鋁土礦中提取鋁，可透過電解過程：

電解

氧化鋁

鋁 + 氧

總結

7.
礦物資源是有限的，我們必須節約資源。

8.
石灰石、白堊和大理石是同一種化合物 — 碳酸鈣的
不同天然形式。

9.
礦物的用途非常廣泛，天然石灰石是其中一種有用
的礦物。有關其用途，請參看第88頁。

風化和侵蝕作用

10.
岩石的風化作用是指露置於外的岩石分裂為細塊的
緩慢過程 (通常經歷數千年)。

11.
岩石的侵蝕作用是指受風化的岩石塊被地心吸力、
風和水帶走的緩慢過程。

總結

12.

岩石的風化作用可分為以下兩種：

*

物理性風化 (如溫度變化、霜的作用及磨蝕)

*
化學性風化 (酸和空氣中氧的侵蝕)

涉及碳酸鈣的化學變化

13.

雨水能侵蝕岩石，尤其是含有碳酸鈣的岩石：

碳酸鈣 + 碳酸 → 碳酸氫鈣

14.

把石灰石 (主要含有碳酸鈣) 強烈加熱，會釋出二
氧化碳，而石灰石會變為氧化鈣 (生石灰)

強熱

碳酸鈣

氧化鈣 + 二氧化碳

總結

15.
在氧化鈣 (生石灰) 中加水，便生成氫氧化鈣 (熟石
灰) 。

16.

石灰水是稀氫氧化鈣水溶液，澄清而無色，當通入
二氧化碳數秒後會變得乳濁。

氫氧化鈣 + 二氧化碳 → 碳酸鈣 + 水

(無色溶液)

(白色固體)

17.
鈣化合物在焰色試驗中產生磚紅色的火焰。

測試樣本中含鈣和碳酸鹽的試驗

18.

與酸反應時，碳酸鈣溶解，並釋出二氧化碳。

碳酸鈣 + 氫氯酸 → 氯化鈣 + 二氧化碳 + 水

總結

含有 ___________ 的岩石

大理石

碳酸鈣

________ 火焰

碳酸根離子

氧化鈣

(_________)

__________
(熟石灰)

焰色試驗

加氫氯酸

加二氧化碳

強烈加熱

加水

概念圖

方解石

石灰石

白堊

生石灰

磚紅色

二氧化碳

氫氧化鈣

鈣離子

碳酸鈣

石灰石

氫氧化鈣

石灰水

氧化鈣

生石灰

釋出二氧化碳

強烈加熱
步驟 1

加小量水

步驟 2

通入二氧化碳

步驟 4

再加入水，拌均
後過濾

步驟 3

涉及碳酸鈣的化學變化。

熟石灰

氫氧化鈣

返回問題

5.1

完

第五章

岩石和礦物