5.2金属矿物 铁的冶炼课件---2023-2024学年九年级化学沪教版（全国）上册

【考点解读】 ■考点一 常见的金属矿物 1. 金属的存在形式 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）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。 2. 地壳中金属元素的含量 -1- 5.2 金属矿物 铁的冶炼 -2- 3. 常见的金属矿物 铁的矿物主要有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）和黄铁矿（FeS2）等。铜的矿物主要有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石［Cu2（OH）2CO3］、斑铜矿和赤铜矿（Cu2O）等。 铝的矿物主要有铝土矿（Al2O3）和明矾石等。 4. 金属的冶炼：使金属矿物变成金属的过程， 叫做金属的冶炼。 用金属矿石可以冶炼金属。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -3- 例 1 下列有关金属和金属矿物的说法中，正确的是 （ ） A. 在自然界中所有金属都以化合物的形式存在 B. 赤铁矿的主要成分是 Fe3O4，可用于炼铁 C. 地壳中含量最多的金属元素是铝 D. 金属矿物也属于金属材料 解析：在自然界中，极少数不活泼的金属，如金、银等以单质形式存在，选项 A 错误；赤铁矿的主要成分是 Fe2O3，选项 B 错误；常见金属元素在地 壳中的含量由大到小是铝、铁、钙、钠，选项 C 正确；金属材料包括合金和纯金属，不包括金属矿物，选项 D 错误。 答案：C 满分备考：熟记常见金属矿物的主要成分，掌握金属的存在形式及地壳中的金属含量排布是解决问题的关键。 典题精析 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -4- ■考点二 铁的冶炼 1. 一氧化碳与氧化铁反应（实验装置图如下） （1）反应原理 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。 （2）实验步骤 ①检验装置气密性；②装入氧化铁粉末，固定仪器；③向玻璃管内通入一段时间的 CO；④点燃酒精灯，加热；⑤点燃酒精喷灯；⑥反应结束后，先熄灭酒精喷灯；⑦待硬质玻璃管冷却后停止通入 CO， 熄灭尾气处的酒精灯。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 -5- （3）实验现象 硬质玻璃管内红棕色粉末逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧并产生蓝色火焰。 （4）注意事项 ①实验时，应先通 CO 后加热。（目的：排出装置内的空气，以免加热一氧化碳与空气的混合气体时发生爆炸） ②实验结束后先停止加热，后停止通 CO。（目的：防止生成的铁在高温下再次被氧化） ③装置连接盛有澄清石灰水的试管的作用：检验生成的气体 CO2；尽可能吸收反应后剩余 CO 中的 CO2，以便于 CO 的尾气处理。 ④尾气要处理（点燃或收集），以免反应剩余的 CO 污染空气。 ⑤CO 点燃前必须验纯，否则易引起爆炸。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -6- 2. 工业炼铁 （1）设备：高炉。 （2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石和热空气。 （3）产物：生铁。 （4）过程中涉及的反应：C+O2 CO2；C+CO2 2CO； 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2（主要原理）。 注意：（1）焦炭的作用：为反应提供热量；为反应提供反应物 CO。 （2）实验室“炼铁”与工业炼铁产物不同，实验室得到的产物是铁单质，而工业上得到的是生铁， 仍含有少量杂质。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 点燃 高温 高温 方法 原理或解释 金属 热还原法 在加热条件下，金属化合物与焦炭或氢气或一氧化碳发生反应，还原成金属单质 铁、锰、锌、镍、铅等 电解法 金属的矿物很稳定，要靠电能将它们还原出来 钠、钾、镁、铝等 热分解法 金属的化合物不稳定，加热就可以分解成金属单质 银、汞 -7- 3. 金属的冶炼方法 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -8- 例 2 （德州中考）如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。 关于该实验，下列说法错误的是 （ ） A. 实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑 B. 反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加 C. 试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成 D. 为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置 典题精析 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -9- 解析：该实验是一氧化碳还原氧化铁，产物为铁单质，是黑色固体，实验进行一段时间后，玻璃管中可观察到的现象是红棕色粉末逐渐变黑，选项 A 正确；一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁失去了氧，反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前减少，选项 B 错误；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，若试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，选项 C 正确；一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，为保护环境，该实验应增加尾气处理装置，选项 D 正确。 答案：B 满分备考：实验室模拟工业炼铁实验中，应该结合一氧化碳和铁的性质对操作及装置进行分析，如一氧化碳是可燃性气体，为防止过程中加热一氧化碳和空气的混合气体引起的爆炸，应该先通一段时间的一氧化碳，再加热；一氧化碳有毒，是一种空气污染物，所以该实验应有尾气处理装置，可采用点燃或收集的方法；铁在高温下能与空气中的氧气反应，再次生成铁的氧化物，所以实验结束后，应该让铁在一氧化碳的气流中进行冷却等。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -10- ■考点三 与铁冶炼的有关计算 炼铁过程中得到的产物或使用的矿石均不是纯净物，计算时需要先把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量，再进行计算。 计算公式： （1）纯净物的质量分数（纯度）= ×100% （2）纯净物的质量=含杂质物质的总质量×纯度=含杂质物质的总质量×（1- 杂质的质量分数） （3）含杂质物质的总质量= 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -11- 例 3 工业炼铁可利用一氧化碳与氧化铁反应。 若要生产含铁 97%的生铁 231 t，需含氧化铁 80%的赤铁矿石的质量最接近 （ ） A. 224 t B. 280 t C. 320 t D. 400 t 解析：设需含氧化铁 80% 的赤铁矿的质量为 x。 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 160 112 80%×x 231 t×97% x≈400 t 答案：D 满分备考：利用化学方程式进行计算时，如果题目给出的量是含杂质的，则计算时需要先将含杂质物质的质量转换为纯净物质的质量，再进行计算。且计算过程中单位要统一、格式要正确，步骤要完整。 典题精析 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 -12- 【题型探究】 ■题型一 一氧化碳还原氧化铁的实验 例 1 （滨州中考，改编）某化学兴趣小组利用下图装置进行实验，探究工业炼铁的化学原理，按要求填空： （1）硬质玻璃管中观察到的现象是________________________________ 。 写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式：_______________________。 （2）实验中首先通入一氧化碳的目的是________________________。 （3）装置中导管末端加点燃的酒精灯的目的是______________________ 。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -13- 解析：（1）氧化铁为红棕色，被还原后变成的铁粉是黑色的，所以实验中硬质玻璃管中可观察到的现象为红棕色粉末逐渐变黑；一氧化碳和氧化铁在 高温下反应生成二氧化碳和铁单质。（2）CO 是可燃性气体，如果气体不纯，加热时可能发生爆炸，故要先通入 CO，将装置内的空气排尽，防止加热时发生爆炸。（3）CO 有毒，直接排放到空气中会污染空气， 可将其点燃变成二氧化碳。 答案：（1）红棕色粉末逐渐变黑 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 （2）将装置中的空气排尽， 防止加热时发生爆炸 （3）点燃一氧化碳，防止污染空气 题型解法：解答此类题可采用“口诀法”，一氧化碳还原氧化铁的实验需注意“一通、 二点、三灭、四停、五处理”。“一通”：先通一氧化碳；“二点”：即点燃酒精喷灯加热；“三灭”：实验结束后 先熄灭酒精喷灯；“四停”：等到玻璃管冷却至室温时再停止通入 CO；“五处理”：处理尾气，防止 CO 污染空气。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 ■题型二 含杂质问题的有关计算 例 2 钢铁的使用是人类文明和进步的重要标志。 某钢铁公司用 500 t 含氧化铁 64%的赤铁矿进行炼铁。 请计算： （1）赤铁矿中氧化铁的质量为 _________ t。 （2）这些矿石理论上能炼得铁多少吨？（写出简明的计算过程） -14- 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -15- 解析：（1）由题意知，该 500 t 赤铁矿含氧化铁 64%， 则赤铁矿中氧化铁的质量为 500 t×64%=320 t。 答案：（1）320 （2）解：设这些矿石理论上能炼得铁的质量是 x。 3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe 160 112 320 t x x=224 t 答：这些矿石理论上能炼得铁 224 t。 题型解法：涉及含杂质物质的计算时，要先将含有杂质的物质的质量转化为纯净物质的质量，再代入化学方程式进行计算。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 -1- 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 1. 常见的金属矿物 （1）存在形式：除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，大多数以 _________ 存在；金属化合物在自然界中以 ________ 的形式存在。 （2）常见类别：铁的矿物主要有 _______、_______、________ 和 ________ 等；铜的矿物主要有 ______、_______、_______ 和 ________ 等；铝的矿物主要有 ________ 和 ________ 等。 2. 铁的冶炼 （1）实验室用 CO 还原氧化铁 ①反应原理：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 ▍基础巩固 高温 -2- ②实验装置：如图所示 ③实验现象：红棕色粉末变为 ____ 色，澄清石灰水 ________。 ④实验结论：一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成 ______________。 ⑤注意事项：实验开始先通一氧化碳排出装置内的空气后再加热，防止一氧化碳与空气混合加热时发生 _____；实验结束时要先停止加热,继续通一氧化 碳直到玻璃管冷却，防止 _______________；为防止尾气中一氧化碳污染大气，要经过 ____________。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -3- （2）工业炼铁 ①原料：________、________、_________ 和空气。 ②主要原理：（以赤铁矿为例） _________________________（用化学方程式表示）。 ③设备：高炉。高炉中自下而上发生的反应依次为: _____________________，_____________________，_____________________。 ④产物：生铁。 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -4- 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 ■考点 1 常见的金属矿物 1.（教材 P126，T2 改编）下列金属矿物中，其主要成分不属于氧化物的是 （ ） A． 磁铁矿（Fe3O4） B． 赤铁矿（Fe2O3） C． 黄铁矿（FeS2） D. 铝土矿（Al2O3） 2. 关于金属的说法不正确的是 （ ） A. 金、银可在自然界中以单质形式存在，是因为它们的活动性很弱 B. 铁在地壳中的含量很高，资源丰富，所以不必有计划地开采 C. 地壳中含量最多的金属元素是铝 D. 金属矿物广泛存在于地壳和海洋中 ▍考点集训/夯实基础 -5- 3. 在围绕太阳运行的行星中，地球被称为“蓝色星球”，而火星被称为“红色星球”。火星表面的土壤和岩石多为红褐色，据此可推测火星表面的土壤和岩石中含有大量的 （ ） A． CuO B． Al2O3 C． Fe3O4 D． Fe2O3 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 -6- ■考点 2 铁的冶炼 4. 如图是用 CO 模拟炼铁的实验装置图，相关叙述错误的是 （ ） （第 4 题图） A． 实验开始时应先点燃酒精喷灯，后通 CO B． 该反应的化学方程式为 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 C． 实验中，石灰水变浑浊可以证明有 CO2 生成 D． 点燃尾气，以免污染空气 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 -7- 5. 下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是 （ ） ①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳 ②高炉中焦炭的作用是供热 ③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑ ④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 A． ①②③ B． ②③④ C． ①③④ D． ①②④ 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 高温 高温 -7- 第 2 节 金属矿物 铁的冶炼 第 5 章 金属的冶炼与利用 1.（1）化合物 矿物 （2）赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 黄铜矿 孔雀石 斑铜矿 赤铜矿 铝土矿 明矾石 2.（1）③黑 变浑浊 ④铁和二氧化碳 ⑤爆炸 水倒流炸裂玻璃管 尾气处理 （2）①铁矿石 焦炭 石灰石 ②Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 ③C+O2 CO2 CO2+C 2CO 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 ▍基础巩固 高温 高温 高温 高温 -8- 第 5 章 金属的冶炼与利用 1. C 提示：黄铁矿（FeS2）中没有氧元素，不属于氧化物。 2. B 提示：铁在地壳中含量是有限的，所以应该合理地、有计划地开采。 3. D 提示：氧化铜为黑色固体，A 错误；氧化铝为白色固体，B 错误； 四氧化三铁为黑色固体，C 错误。 4. A 提示：CO 具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此应先通 CO 排出装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，故 A 错误。 5. D 提示：炼铁原理的化学方程式为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，③错误，故 A、B、C 错误。 ▍考点集训/夯实基础 高温 $$