化学九年级上册（2024）第1节 金属矿物及铁的冶炼学案

这是一份化学九年级上册（2024）第1节 金属矿物及铁的冶炼学案，共3页。学案主要包含了常见的金属矿物，一氧化碳还原氧化铁，工业炼铁，有关含杂质的混合物的相关计算等内容，欢迎下载使用。
一 常见的金属矿物
1．金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，其余大多数金属以化合物形式存在。
2．常见的金属矿石：铁矿石——赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）；铜矿石——黄铜矿、辉铜矿和孔雀石[主要成分是Cu2（OH）2CO3]；铝矿石主要有铝土矿和明矾石等。
拓展：冶炼金属所选矿石应具备的特点：金属元素含量较高，开采容易、贮量较大，冶炼时尽可能节能且不会对环境产生污染。（注：含硫矿石冶炼时会污染空气）
二 一氧化碳还原氧化铁
1．化学方程式：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
2．实验装置：
3．操作步骤（口诀：查、装、通、点、熄、停、拆）
4．实验现象：
（1）硬质粗玻璃管中，红棕色粉末逐渐变成黑色。
（2）试管中澄清石灰水变浑浊。
5．尾气处理
（1）处理原因：尾气中含有有毒的一氧化碳，防止污染空气。
（2）处理方法：
①燃烧法：在尾气排出处放一只点燃的酒精灯；
②收集法：在尾气排出处系一个干瘪的气球收集或用排水法收集。
6．产物二氧化碳的检验：通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。
规律总结：炼铁的操作顺序可简单记忆：“一氧化碳：早出晚归；酒精喷灯：迟到早退。”①实验开始前先通入纯净的CO，排尽硬质粗玻璃管中的空气，然后再点燃酒精喷灯加热，防止CO与空气混合加热发生爆炸；②实验结束时要先停止加热，继续通CO直至硬质粗玻璃管冷却，其目的是防止高温下的铁与氧气接触，重新被氧化，同时还可以防止澄清石灰水倒吸使硬质粗玻璃管炸裂。
拓展：
（1）酒精喷灯产生的温度比酒精灯产生的温度要高，一氧化碳还原氧化铁的实验需用酒精喷灯，若用酒精灯，需加上金属网罩使火焰集中，提高温度。
（2）H2或C也可以将Fe2O3还原成Fe，反应的化学方程式如下：
3H2＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3H2O
3C＋2Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2
三 工业炼铁（高炉炼铁）
1．主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
2．主要设备：高炉。
3．产品：高炉炼出来的产品为生铁。
易错提示：
（1）各原料的作用：
①焦炭的作用：提供热量，产生一氧化碳；
②铁矿石的作用：提供铁元素；
③石灰石的作用：除去铁矿石中的杂质，形成炉渣；
④空气的作用：提供氧气，支持焦炭燃烧。
（2）生铁出口低于炉渣出口的原因为生铁的密度大于炉渣的密度。
（3）一氧化碳不属于工业炼铁的原料。
拓展：
（1）常见金属的冶炼方法：电解法、热还原法、热分解法、物理提取
注意：
有些金属也可以通过置换反应来获得，如湿法炼铜，其化学方程式为Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
（2）炼钢的原理
在高温条件下，应用氧气降低生铁中的含碳量，除去生铁中的其他杂质（如S、P、Si等）。
四 有关含杂质的混合物的相关计算
当参加反应的物质含有杂质时，先要把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量，再将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
纯净物的质量＝含杂质物质的质量×纯度