化学九年级上册第2节 金属矿物 铁的冶炼导学案及答案

第2节　金属矿物　铁的冶炼

常见的金属矿物

1.存在形式:

(1)极少数化学性质不活泼的金属以　单质　的形式存在,如铂、金、银等。 

(2)大多数化学性质较活泼的金属以　化合物　的形式存在,如铁、锌、钠、钙等。 

(3)金属化合物在自然界中以矿物的形式存在,含有矿物的岩石称为矿石。

2.常见的金属矿物名称及其主要成分:

3.使金属矿物变成金属的过程,叫做　金属的冶炼　。 

铁的冶炼

1.CO还原氧化铁实验:

(1)玻璃管中的现象:红棕色粉末变为　黑色粉末　;试管中的现象:澄清的石灰水　变浑浊　。 

(2)产物判断:粗玻璃管中的黑色粉末　能　(填“能”或“不能”)被磁铁吸引,加入稀盐酸,黑色粉末　溶解　,表面 　产生大量气泡　,溶液变为　浅绿色　,说明生成了　铁　。 

(3)尾气处理:该反应产生的尾气不能直接排放到空气中,应用　点燃或收集　的方法处理。 

(4)化学方程式:　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　。 

2.工业炼铁:

(1)主要设备:　高炉　。 

(2)原料:　铁矿石　、　焦炭　、　石灰石　、空气。 

(3)发生的主要反应。

①产生还原剂:C+O2CO2;CO2+C2CO。

②生成铁:Fe2O3+3CO3CO2+2Fe。

【微点拨】焦炭的作用:用作燃料,提供能量,形成CO。

石灰石的作用:减少有害气体的排放。

3.其他金属的冶炼:如金属铝常采用电解氧化铝得到,反应的化学方程式:

　2Al2O34Al+3O2↑　。 

【易错导思】

表中四种铁矿石中,最不适合炼铁的是哪一种?

提示:黄铁矿。因为其中铁元素的质量分数较低,且冶炼过程中会产生二氧化硫污染空气。

【漫画助学】

你知道其中的道理吗?

提示:实验开始应该先通入一氧化碳排净装置的空气再加热,防止发生爆炸;实验结束应该先停止加热,继续通入一氧化碳至试管冷却,防止生成的铁被重新氧化。

探究点　一氧化碳还原氧化铁的实验

某学习小组对一氧化碳还原氧化铁反应的如图实验方案提出了几点疑问,让我们一起帮他们解决吧。

【探究问题】

1.加热氧化铁以前,首先通入一氧化碳的目的是　排出玻璃管内的空气,防止一氧化碳与空气混合,受热时发生爆炸。　。 

2.装置的末端放一燃着的酒精灯的目的是　尾气中的一氧化碳具有毒性,为了防止污染空气,利用其可燃性,用酒精灯将其燃烧掉;由于一氧化碳与空气混合在点燃或加热时易发生爆炸,因此等到玻璃管内排出的气体验纯后才能点燃　时才能点燃。 

3.铁是银白色金属,实验中得到的铁却是黑色的原因是

　生成的铁粉具有疏松无规则结构,对自然光具有较强的吸收能力,因此呈黑色　,检验方法是　根据铁的性质,用稀盐酸或磁铁检验　。 

拓展创新

同学们经过讨论对以上实验装置做了改进:

思考:该装置与原装置相比,优点是　该装置能充分利用一氧化碳燃烧放出的热量,提高了反应速率　。 

【典例】(2020·邵阳中考)下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图,下列说法不正确的是              (C)

A.B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应,还原剂是CO

B.在点燃酒精喷灯前,应先通入CO气体排尽装置中的空气

C.该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色

D.该模拟实验缺少尾气处理装置,会污染空气

【变式训练】

(2020·河南中考)如图为CO还原Fe2O3的微型装置图,则A处V形管内的固体粉末由　红棕　色逐渐变黑; B处V形管内的溶液变浑浊,化学方程式为　Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O　;将尾气点燃,化学方程式为　2CO+O22CO2　。 

1.下列金属在自然界中以单质形式存在的是 (D)

A.钠　　　　B.锌　　　　C.铝　　　　D.金

2.(2021·常州质检)下列关于工业炼铁的叙述中错误的是 (C)

A.使用的设备是高炉

B.主要原料为铁矿石、石灰石、焦炭和热空气等

C.主要原理是2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑

D.主要产物为生铁

3.下列有关金属制备的说法错误的是 (C)

A.“湿法炼铜”的化学原理可以表示为Fe+CuSO4====FeSO4+Cu

B.电解氧化铝可以制备金属铝,该反应为分解反应

C.工业上用一氧化碳还原氧化铁制备铁,该反应属于置换反应

D.金矿中的金以单质形态存在,用物理方法可以制得

4.实验室用如图装置模拟炼铁,下列说法正确的是 (C)

A.磁铁矿的主要成分是Fe2O3

B.氧化铁发生了氧化反应

C.红棕色粉末逐渐变黑

D.实验结束时,先停止通CO,再停止加热

5.(2020·齐齐哈尔中考)铁是目前世界年产量最高的金属,氧化铁与氢气在高温条件下发生反应生成铁和水,写出该反应的化学方程式Fe2O3+3H22Fe+3H2O　。该反应中发生还原反应的物质是　Fe2O3(或氧化铁)　,该反应的基本反应类型是　置换反应　。 

6.(2020·凉山州中考)某钢铁厂每天需消耗5 000 t含三氧化二铁76%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含铁98%的生铁的质量是多少?

解:设日产含铁98%的生铁的质量为x。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

160     112

5 000 t×76% x×98%

=

x≈2 714.3 t

答:理论上可日产含铁98%的生铁2 714.3 t。

1.(2020·怀化中考)高炉炼铁的主反应为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。下列有关说法正确的是              (B)

A.该反应既是氧化还原反应又是置换反应

B.CO由焦炭和焦炭燃烧所得的CO2反应产生

C.所得产物为生铁,含碳量比钢低

D.高炉尾气对环境无影响,可直接排放

2.(2020·遵义中考)用一氧化碳还原氧化铁的实验中,Fe2O3转化为铁的具体过程是:Fe2O3Fe3O4FeOFe。已知铁的氧化物除Fe2O3外,其余均为黑色。下列说法正确的是              (D)

A.装置中漏斗的作用是防止倒吸

B.通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁

C.该实验中所有的化学反应里,氧元素的化合价均未改变

D.当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时,固体成分是Fe3O4和FeO

3.(2021·哈尔滨质检)工业上以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁FeTiO3)为原料生产钛,工业流程示意图如图,下列说法不正确的是              (C)

A.钛酸亚铁中钛元素为+4价

B.高温冶炼过程应隔绝空气

C.氯化过程主要反应为2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2X+6CO,则X的化学式为FeCl2

D.合成塔中生产甲醇(CH3OH)的反应属于化合反应,理论上CO和H2的投料质量比为7∶1

4.(2020·柳州中考)赤铁矿是一种常见的铁矿石,赤铁矿主要成分是　氧化铁　,在高温条件下用碳还原赤铁矿冶炼成铁,同时产生CO、CO2混合气体,此混合气体中碳的质量分数为40%,请写出该反应的化学方程式　3Fe2O3+8CCO2↑+7CO↑+6Fe　。  

5.(2021·南平质检)多角度认识物质能帮助我们更全面地了解物质世界。以金属为例回答下列问题:

(1)认识金属元素的存在

①在自然界中,大多数金属以化合物存在,而金、铂等极少数金属因为化学性质　不活泼　(填“活泼”或“不活泼”)却能以单质存在。 

②常见铁矿石有:黄铁矿(主要成分FeS2)、磁铁矿(主要成分Fe3O4)等。这两种铁矿石的主要成分含铁元素质量分数较大的是　Fe3O4　。 

(2)认识金属的性质

用粗木棍在涂有蜡的锌板上写“南”、“平”两个字,向“南”字上滴加稀盐酸,向“平”字上滴加CuSO4溶液。

①“南”字上的现象是　冒气泡　。 

②“平”字上有红色物质析出,用化学方程式解释:

　Zn+CuSO4====Cu+ZnSO4　。 

(3)认识金属的制备

工业上,金属钨(W)可由氢气和三氧化钨(WO3)在高温下发生置换反应制得。反应方程式为　WO3+3H23H2O+W　,其中化合价升高的元素是　氢元素　。 

(4)认识金属的用途

烤制食物时常用到铝箔,铝能做成铝箔,这体现了金属铝的　延展性　(填性质)。