8.3金属资源的利用和保护（第1课时金属矿物及铁的冶炼 含杂质物质的有关计算）同步练---2024-2025学年九年级化学人教版（2024）下册

第1课时　金属矿物及铁的冶炼 含杂质物质的有关计算 知识梳理 知识点1　常见的金属矿物 (1)存在形式：地球上的金属资源除 等少数以单质形式存在，其余多以化合物形式存在。 (2)常见金属矿物 金属 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要 成分 Cu2O TiO2 MnO2 知识点2　铁的冶炼 炼铁原理 在高温下，利用高炉内反应生成的 把铁从铁矿石中还原出来 炼铁的原料 铁矿石、焦炭、 、空气 主要设备 高炉 高炉内主要 的化学反应 焦炭的作用：(1)提供热量：C＋O2CO2 (2)产生还原剂：C＋CO22CO 形成生铁（以赤铁矿石炼铁为例写出化学方程式）： 炉渣的去除 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3（炉渣） 产品 生铁（含碳量为2%—4.3%的铁合金，不是纯铁） 碳和石灰 石的作用 (1)炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去；(2)焦炭的作用是提供热量及产生还原剂 知识点3　含杂质物质的计算 (1)化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系，因此当反应物或生成物含杂质时，应首先换算成纯净物的质量，再进行计算。 (2)不纯物质、纯净物和纯度之间的关系 ①纯净物的质量＝ 。 ②不纯物质的质量＝ 。 ③纯度＝×100% 进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应，换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。 重难突破 重难点　铁的冶炼 【典例】下列关于高炉炼铁的说法中正确的是(　　　) A．图中高炉炼铁的主要反应是3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑ B．焦炭通过反应2C＋O22CO提供了冶铁所需的热能，同时生成了还原剂CO C．炉气经过合理处理之后可用作气体燃料 D．高炉炼铁的产品是纯铁，可用来炼钢 (1)明确炼铁的原理是CO和铁的氧化物反应；(2)知道还原剂的来源是二氧化碳和焦炭高温下反应得到。 【对点训练】 1.《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，下列说法不正确的是( ) 　 A．图a中X为CO2 B．图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更难熔化流出 C．图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量 D．图b必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下又被氧化 2.钢铁在生产生活中应用广泛。结合工业炼铁的简易流程图，回答下列问题： (1)为增大反应物的接触面积，使反应更充分，①处的具体措施是 。 (2)每年有大量金属因腐蚀而报废，防止铁生锈的方法有 （只写一种）。 (3)写出工业炼铁主要反应原理的化学方程式 。 (4)生铁和钢的性能不同，原因是 。 (5)请对高炉气体的处理提出合理化建议 （写一条即可）。 知识点1　金属矿物及铁的冶炼 1.下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是( ) A.铝 B．铁 C．金 D．银 2.（教材素材改编）写出下列金属矿物的主要成分的化学式。 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 主要 成分 Fe3O4 矿物 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要 成分 Cu2O TiO2 3.如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是( ) A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，使反应更加充分 知识点2　含杂质物质的有关计算 4.某工厂要用赤铁矿石（主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素）来炼制生铁。若用含杂质20%的赤铁矿石60 t来炼制生铁，假设在炼制过程中损失10%的铁元素，则能炼得含铁96%的生铁的质量是( ) A．7.875 t B．45 t C．31.5 t D．35 t 5.某炼钢厂每天需消耗5 000 t 含Fe2O376%的赤铁矿，该厂理论上日产含Fe 98%的生铁的质量是多少？（保留一位小数） 6.我国炼铁始于春秋时代，随后炼铁规模和技术不断发展。近年来，我国钢铁工业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整的产业体系。联合钢铁工业的基本生产流程如图。 请回答下列问题： (1)写出高炉中以赤铁矿（主要成分是Fe2O3）为原料炼铁的化学方程式： 。 (2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 ；焦炭在炼铁过程中的主要作用是 。 (3)工业炼钢时，用纯氧的目的是 。与纯铁相比，钢坯 （填字母）。 a．熔点变高　　 b．硬度变大　　 c．抗腐蚀性增强 7.课外小组参观某钢铁公司时，对冶铁和炼钢工艺有了新的认识。 (1)炼铁的固体原料中加入焦炭的作用是 。 (2)以磁铁矿等为原料，高炉冶铁的主要反应原理是 （用化学方程式表示）。 (3)分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是 。 (4)C中炼钢炉通入纯氧而不用空气的目的是 。 (5)在钢水铸件机中，高温钢加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。 8.（科学态度与责任）我国古代科技璀璨夺目，金属的冶炼与使用在当时已处于世界先进水平。 (1)日常生活中，适合制作电缆的金属是 （填字母）。 A．金 B．铜 C．汞 D．钨 (2)明代《天工开物》中描述了锡的冶炼方法。 ①原料锡砂中的SnO2和木炭反应得到锡和二氧化碳，化学方程式为 。 ②炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是 。 (3)上图为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石成分是ZnCO3，高温易分解生成ZnO。 ①泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量，泥罐内煤粉的主要作用是 。 ②已知锌的沸点为907 ℃。泥罐下部温度可达1 200 ℃，上部约为600 ℃，该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于 （填字母）。 A．结晶 B．蒸发 C．蒸馏 D．升华 ③必须冷却后才能取锌，是为了防止发生反应： （写化学方程式）。 (4)湿法冶金利用置换反应。向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉，充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属，则滤液中一定不含的金属阳离子是 。 请写出下列与金属的冶炼有关的化学方程式： 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1课时　金属矿物及铁的冶炼 含杂质物质的有关计算 知识梳理 知识点1　常见的金属矿物 (1)存在形式：地球上的金属资源除　金、银　等少数以单质形式存在，其余多以化合物形式存在。 (2)常见金属矿物 金属 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要 成分 　Fe2O3　 　Fe3O4　 　Al2O3　 Cu2O TiO2 MnO2 知识点2　铁的冶炼 炼铁原理 在高温下，利用高炉内反应生成的　CO　把铁从铁矿石中还原出来 炼铁的原料 铁矿石、焦炭、　石灰石　、空气 主要设备 高炉 高炉内主要 的化学反应 焦炭的作用：(1)提供热量：C＋O2CO2 (2)产生还原剂：C＋CO22CO 形成生铁（以赤铁矿石炼铁为例写出化学方程式）：　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　 炉渣的去除 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3（炉渣） 产品 生铁（含碳量为2%—4.3%的铁合金，不是纯铁） 碳和石灰 石的作用 (1)炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去；(2)焦炭的作用是提供热量及产生还原剂　CO（一氧化碳）　 知识点3　含杂质物质的计算 (1)化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系，因此当反应物或生成物含杂质时，应首先换算成纯净物的质量，再进行计算。 (2)不纯物质、纯净物和纯度之间的关系 ①纯净物的质量＝　不纯物质的质量×纯度　。 ②不纯物质的质量＝　纯物质的质量÷纯度　。 ③纯度＝×100% 进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应，换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。 重难突破 重难点　铁的冶炼 【典例】下列关于高炉炼铁的说法中正确的是(　　　) A．图中高炉炼铁的主要反应是3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑ B．焦炭通过反应2C＋O22CO提供了冶铁所需的热能，同时生成了还原剂CO C．炉气经过合理处理之后可用作气体燃料 D．高炉炼铁的产品是纯铁，可用来炼钢 解析：高炉炼铁是利用一氧化碳还原铁的氧化物，主要反应是Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，A错误；焦炭通过C＋O2CO2提供了冶铁所需的热能，通过C＋CO22CO产生还原剂一氧化碳，B错误；炉气中含有一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，所以经过合理处理之后可用作气体燃料，C正确；高炉炼铁的产品是生铁，可用来炼钢，D错误。 答案：C (1)明确炼铁的原理是CO和铁的氧化物反应；(2)知道还原剂的来源是二氧化碳和焦炭高温下反应得到。 【对点训练】 1.《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，下列说法不正确的是(　B　) 　 A．图a中X为CO2 B．图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更难熔化流出 C．图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量 D．图b必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下又被氧化 化学反应前后原子的种类、数目不变，可知X为CO2；合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出；煤饼燃烧放热，图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量；必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高温度下会被氧化成氧化锌。 2.钢铁在生产生活中应用广泛。结合工业炼铁的简易流程图，回答下列问题： (1)为增大反应物的接触面积，使反应更充分，①处的具体措施是　将矿石粉碎（合理即可）　。 (2)每年有大量金属因腐蚀而报废，防止铁生锈的方法有　在铁制品表面涂油（合理即可）　（只写一种）。 (3)写出工业炼铁主要反应原理的化学方程式　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　。 (4)生铁和钢的性能不同，原因是　含碳量不同　。 (5)请对高炉气体的处理提出合理化建议　回收再利用（合理即可）　（写一条即可）。 知识点1　金属矿物及铁的冶炼 1.下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是(　B　) A.铝 B．铁 C．金 D．银 2.（教材素材改编）写出下列金属矿物的主要成分的化学式。 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 主要 成分 　Fe2O3　 Fe3O4 　Al2O3　 矿物 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要 成分 Cu2O TiO2 　MnO2　 3.如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是(　B　) A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，使反应更加充分 知识点2　含杂质物质的有关计算 4.某工厂要用赤铁矿石（主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素）来炼制生铁。若用含杂质20%的赤铁矿石60 t来炼制生铁，假设在炼制过程中损失10%的铁元素，则能炼得含铁96%的生铁的质量是(　C　) A．7.875 t B．45 t C．31.5 t D．35 t 5.某炼钢厂每天需消耗5 000 t 含Fe2O376%的赤铁矿，该厂理论上日产含Fe 98%的生铁的质量是多少？（保留一位小数） 设日产含Fe 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：日产含Fe 98%的生铁2 714.3 t。 6.我国炼铁始于春秋时代，随后炼铁规模和技术不断发展。近年来，我国钢铁工业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整的产业体系。联合钢铁工业的基本生产流程如图。 请回答下列问题： (1)写出高炉中以赤铁矿（主要成分是Fe2O3）为原料炼铁的化学方程式：　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　。 (2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是　增大反应物接触面积，使反应更快、更充分　；焦炭在炼铁过程中的主要作用是　提供热量，产生还原剂一氧化碳　。 (3)工业炼钢时，用纯氧的目的是　与生铁中的碳反应，降低含碳量　。与纯铁相比，钢坯　bc　（填字母）。 a．熔点变高　　 b．硬度变大　　 c．抗腐蚀性增强 (1)高炉中以赤铁矿为原料炼铁时，氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳。(2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应物接触面积，使反应更快、更充分；焦炭在炼铁过程中的主要作用是提供热量，同时产生还原剂一氧化碳。(3)工业炼钢时，用纯氧的目的是与生铁中的碳反应，降低含碳量；与纯铁相比，钢坯硬度变大、抗腐蚀性增强。 7.课外小组参观某钢铁公司时，对冶铁和炼钢工艺有了新的认识。 (1)炼铁的固体原料中加入焦炭的作用是　焦炭燃烧放出热量，提供了能量；在高温的条件下，碳与二氧化碳反应生成还原剂一氧化碳　。 (2)以磁铁矿等为原料，高炉冶铁的主要反应原理是　4CO＋Fe3O43Fe＋4CO2　（用化学方程式表示）。 (3)分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是　化合反应　。 (4)C中炼钢炉通入纯氧而不用空气的目的是　将生铁中的碳转化为二氧化碳，最终炼得钢中的含碳量为0.03%～2%　。 (5)在钢水铸件机中，高温钢加工成钢制零件时，充入氮气的作用是　氮气的化学性质很稳定，在该操作中可以用作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化　。 8.（科学态度与责任）我国古代科技璀璨夺目，金属的冶炼与使用在当时已处于世界先进水平。 (1)日常生活中，适合制作电缆的金属是　B　（填字母）。 A．金 B．铜 C．汞 D．钨 (2)明代《天工开物》中描述了锡的冶炼方法。 ①原料锡砂中的SnO2和木炭反应得到锡和二氧化碳，化学方程式为　C＋SnO2Sn＋CO2↑　。 ②炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是　形成合金，熔点降低　。 (3)上图为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石成分是ZnCO3，高温易分解生成ZnO。 ①泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量，泥罐内煤粉的主要作用是　作还原剂　。 ②已知锌的沸点为907 ℃。泥罐下部温度可达1 200 ℃，上部约为600 ℃，该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于　C　（填字母）。 A．结晶 B．蒸发 C．蒸馏 D．升华 ③必须冷却后才能取锌，是为了防止发生反应：　2Zn＋O22ZnO　（写化学方程式）。 (4)湿法冶金利用置换反应。向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入Fe粉，充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属，则滤液中一定不含的金属阳离子是　银离子（或Ag＋）　。 (1)金具有导电性，但价格昂贵；铜具有良好的导电性，且价格低廉；汞在常温下是液态；钨的熔点高，且导电性较弱，不适合制作电缆。(2)①原料锡砂中的SnO2和木炭在高温下反应得到锡和二氧化碳；②合金的熔点低于其组成中纯金属的熔点，炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是形成合金，熔点降低。(3)①煤粉的主要成分是碳，在高温的条件下，碳酸锌分解为氧化锌和二氧化碳，在罐中，碳与氧化锌在高温的条件下反应生成锌和二氧化碳，碳能夺取氧化锌中的氧将其还原为锌，所以泥罐内煤粉的主要作用是做还原剂；②锌的沸点为907 ℃，泥罐下部温度可达1 200 ℃，上部约为600 ℃，在冷凝区，锌由气态转化为液态，故工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于蒸馏；③必须冷却后才能取锌，是为了防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌。(4)向Cu(NO3)2、AgNO3混合液中加入铁粉，铁先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，待硝酸银反应完全，铁有剩余，铁会与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜。充分反应后过滤，若滤渣中有两种金属，则为银和铜，可确定硝酸银中的银一定被全部置换出来，无法判断硝酸铜是否有剩余，则滤液中一定不含的金属阳离子是银离子。 请写出下列与金属的冶炼有关的化学方程式： 学科网（北京）股份有限公司 $$