第8单元 课题3 第1课时 金属矿物 铁的冶炼-2025-2026学年九年级下册化学同步辅导（人教版）

课题3 金属资源的利用和保护 第1课时 金属矿物 铁的冶炼 知识梳理 1.金属矿物 3CO2。 (1)金属资源的存在形式 (2)原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石等。 除少数很不活泼的金属如金、银等有单 (3)冶炼原理：在高温下，利用炉内反应生成 质形式存在外，其余都以化合物的形 的一氧化碳把铁从氧化铁里还原出来。 式存在。 (4)设备：高炉。 (2)常见的金属矿石 (5)产品：生铁。 名称 赤铁矿 磁铁矿 赤铜矿 3.含杂质物质的化学方程式的计算 主要成分 Fe2Oa FeaO Cu2O 在化学方程式计算中，当物质含有杂质时，无 名称 金红石 软锰矿 铝土矿 论是反应物还是生成物，都要把含有杂质的物 主要成分 TiO2 MnO2 Al2O 质的质量换算成纯物质的质量，再进行计 2.铁的冶炼（工业炼铁） 算。物质纯度= 纯净物的质量×100%= 含杂质物质质量 (1)炼铁的主要原理：3CO十Fe2O3 高温 2Fe 1一杂质的质量分数。 基础过关 1.下列关于金属在自然界中存在形式的说法中 C.黄铁矿(FeS2) 正确的是() D.褐铁矿(FeO3·xH2O) A.金、银可在自然界中以化合物的形式存 3.工业上将赤铁矿炼成生铁是一个复杂的过 在，是因为它们的金属活动性很强 程，炼铁高炉中发生的主要反应有() B.在自然界中很难找到单质形式存在的金 属，是因为金属资源太少 ①C+0,高温C0, C.在自然界中存在最多的单质是铁 ②Fe,0,十3H,高温2Fe+3H,0 D.金属矿物广泛存在于地壳和海洋中 ③Fe,0,+3C0商温2Fe+3C0, 2.从效益和环保的角度分析，下列矿石中最不 适宜用来炼铁的是( ④2Fe,0,十3C高温4Fe十3C0,+ A.赤铁矿(Fe2O3) ⑤C0,+C商温2C0 B.磁铁矿(FeO)》 A.②③⑤B.①③⑤C.①④⑤D.②③ 4.利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列 (3)冷凝器中发生的变化属于 说法不正确的是( (填“物理变化”或“化学变化”)。 +尾气处理 (4)我国古代冶锌晚于铁和铜，结合已知信 氧花筷 息，分析说明其中的原因是 罩 6.下列是与金属有关的几个实验，请回答问题。 Fe,03 充满CO A.网罩的作用是提高火焰温度 炭粉 B.b处可用澄清石灰水检验生成的CO, 气球 C.反应一段时间后a处固体质量增大 D.可在装置末端放一只燃着的酒精灯处理 ② 尾气 （1)图①为《天工开物》中描述锡的冶炼方法。 5.我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应 炼锡时混人少许铅形成合金，产物更易熔 星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工 化流出，原因是 艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十 (2)某小组利用图②装置进行创新实验。实 斤，装载入一泥罐内…然后，逐层用煤炭饼 验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯 (反应后生成一氧化碳)垫盛，其底铺薪，发火 移至Fe2O3处加热。Fe2O3处发生反应 煅红…冷定，毁罐取出…即倭铅（锌） 的化学方程式为 也。”此工艺过程分解模拟如图（已知Z的冶 7.炼铁厂用含FeO,的质量分数为90%的磁 炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃)。请结 铁矿作原料来炼铁，在冶铁过程中损失 合图文信息，分析思考，解决问题： FeO,的质量分数为1%，试计算这种铁矿石 炉甘石、煤 锌蒸气、C0 2000t能炼出含杂质的质量分数为4%的生 粗锌 炉渣 铁多少吨？（得数保留两位小数） 原料器高温炉 冷凝器 产品 (1)装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是 (2)高温炉内，碳酸锌(ZnCO3)在高温条件下 与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO, 反应的化学方程式为 该反应生成物中碳元素的化合价为 素养提升 1.铝土矿资源丰富。铝土矿的主要成分是( 2.工业炼铁原理为3CO+Fe2O3 高温2Fe十 A.二氧化硅 B.氧化铝 3CO2。下列说法正确的是() C.四氧化三铁 D.碳酸钙 A.CO也能与CuO反应 (5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 B.FezO3发生氧化反应 易于加工。 C.铁单质由分子构成 5.某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进 D.CO2是空气污染物 行实验，其装置如图所示。 3.CaC2O4固体不溶于水，用如图装置研究 氧化铁粉末 CaC2O4受热分解产物。下列说法不正确的 氧化碳 是( CaC,O 外理 澄清 (1)A处发生反应的化学方程式是 ② A.实验时，先加热CaC2O4,后加热Fe2Os (2)B中发生反应的化学方程式是 B.装置②中红棕色固体变黑，说明分解产物 中有CO C处点燃酒精灯的目的是 C.装置③中澄清石灰水变浑浊，能说明分解 (3)实验结束后，小李看到红色固体全部变黑 产物中有CO2 了，认为产物就是单质铁，但小王提出：还 有可能生成其他物质。为了进一步验证 D.可以用点燃的方法处理尾气，说明尾气具 固体成分，小王查到下列资料： 有可燃性 ①铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧 4.我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中 化三铁（该化合物中铁有十2价、十3价两 记载的“炒钢法”的生产过程如图所示。 种化合价)，其中氧化铁为红棕色，其余都 空气 潮泥灰 为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸 铁矿旷石、煤捣醉炼铁炉 方塘 1翻炒，钢 引；②铁的氧化物都能与酸发生反应而 资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的 溶解。 熔点是1538℃。 根据上述信息，小王又设计了两个实验。 【实验1】 根据图文回答下列问题。 将黑色固体研磨后，取少量加入 (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 溶液中，观察到有气泡出现，溶液未变黄 (写一种)。 色，据此得出的结论是 (2)不断鼓入空气的目的是 (3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 【实验2】 再用磁铁吸引余下黑色固体，实验后即可 (4)撒入潮泥灰的主要作用是 对黑色固体成分进行判断： 不断翻炒液态生铁，是为了降低 6.竖炉炼铁是一种重要的炼铁方法，其工艺流 元素的含量。 程如图所示。 赤铁矿（Fe,03) 天然气（CH4) 该反应 (填“属于”或“不属于”) 入 高温尾气(C0,和H0) 置换反应。 崔化 还原 反应室 (3)炼铁原料进入高炉前，一般先将其粉碎， 反应室 合成气 (C0和H) 目的是 合成其 铁水 他产品 (4)不断鼓人空气的作用是 燃烧室 +混合气(CH和0) (注：括号内化学式表示相应物质的主要成分) (5)反应Ⅲ生成质量分数为98%的生铁，若消 回答下列问题： 耗2000t含80%Fe2O3的赤铁矿石，求理论 (1)该工艺流程中，甲烷的作用是 上生成生铁的质量（得数保留一位小数）。 冶炼出的铁水属于 (填“纯净物” 或“混合物”)。 (2)赤铁矿属于 (填“纯净物”或“混 合物”)。 (3)用化学方程式表示竖炉内进行的反应： A.还原反应室内： (反应有水生成)。 8.为测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数，小 B.燃烧室内： 龙和他的同学用足量的一氧化碳与10g赤铁 (4)下列说法正确的是 (填字母序号)。 矿石样品充分反应（杂质不参与反应），并将 A.加入的铁矿石要进行粉碎，目的是加 生成的气体用一定量的氢氧化钠溶液完全吸 快反应速率和提高原料利用率 收，该溶液总质量与反应时间的变化关系如 B.该工艺流程中，可循环利用的物质有高 图所示。 温尾气(CO2和H2O)和CH ↑溶液总质量g C.燃烧室内进行的反应为炼铁提供了大 量热量 106.6- i00.0 D.竖炉炼铁得到的产品为纯铁 7.某钢铁厂采用高炉炼铁，所需的原料有赤铁 0 t虹 反应时间 矿石、焦炭、石灰石等，其过程可用如图流程 (1)上述反应产生二氧化碳的质量为 g 简要表示，请回答下列问题。 (2)计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数。 空气 赤铁矿石 焦炭 (Fe,03、Si0) 气体 气体 高炉气休 焦炭→反应 ①反应可 ② 反应Ⅲ、N→铁水 石灰石反应V →炉渣 固体③ 气体①、气体②和固体③均属于氧化物。 (1)气体②、固体③的化学式分别为 (3)若上述反应后剩余固体质量为mg,写出 (2)反应Ⅲ是生成铁单质的反应，化学反应方 计算该赤铁矿石中氧化铁质量分数的表 程式为 达式： (用m表示)。与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁，不能与 硫酸镁溶液反应。反应前，烧杯中没有金 属，加入锌粉后，锌依次置换出铜和铁，则 丙代表烧杯中金属的质量，A正确；AB段 发生的反应为Zn+CuSO4—ZnSO4十 Cu,则每65份质量的锌可置换出64份质 量的铜，BC段发生的反应为Zn+FeSO 一ZnSO4十Fe,则每65份质量的锌可置 换出56份质量的铁，根据质量守恒定律可 知，溶液的质量会增加，且第二个过程溶液 增加的质量比第一个过程的更多，溶液质 量大小关系为C>A,B错误，C错误；C点 硫酸亚铁还没有完全反应，溶液呈浅绿色， D错误。 6.(1)Fe+HSO,FeSO4+H2A有气泡 产生，溶液变成浅绿色(2)CD(3)增大 课题3金属资源的利用和保护 第1课时金属矿物铁的冶炼 【基础过关】 1.D2.C3.B4.C 5.(1)增大反应物间的接触面积，使反应更充分 (2)2C+ZnC0,高温Zn十3C0+ +2 (3)物理变化(4)锌比铁和铜活泼（合理 即可)点拨：(1)装入原料器之前，将炉甘 石敲碎的目的是增大反应物间的接触面 积，使反应更充分。(2)碳酸锌在高温条件 下与煤的主要成分发生反应生成Zn和 CO,一氧化碳中，碳元素的化合价为十2。 (3)冷凝器中，锌蒸气冷凝成固态锌，没有 新物质生成，属于物理变化。(4)我国古代 冶锌晚于铁和铜，其中的原因是锌比铁和 铜活泼。 6.(1)合金的熔点低于各成分金属的熔点 (2)3C0+Fe,0,商温2Fe+3C0, 点拨：(1)炼锡时混入少许铅形成合金，产 物更易熔化流出，原因是合金的熔点低于各 成分金属的熔点；(2)二氧化碳与碳高温下 反应生成一氧化碳，一氧化碳与氧化铁高温 下反应得到铁和二氧化碳，Fe2O3处发生 反应的化学方程式：3C0十Fe,0,高温 2Fe+3CO2。 7.解：设这种铁矿石2000t能炼出含杂质的 质量分数为4%的生铁的质量为x。 Fe,0,十4C0高温4C0,十3Fe 232 168 2000t×90%×(1-1%)x×(1一4%) 232_2000t×90%×(1-1%) 168 xX(1-4%) x=1344.18t 答：能炼出含杂质的质量分数为4%的生铁 1344.18t。 【素养提升】 1.B2.A3.C 4.(1)磁铁矿（合理即可）(2)使碳与氧气反 应，提高炉温(3)Fe,O,十3C0高温2Fe十 3C0,(或Fe,0,+4C0高温3Fe十4C0,) (4)将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而 除去碳（或C)(5)低 5.(1)Fe,0,十3C0商温2Fe+3C0, (2)Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 使没有反应完的CO燃烧生成CO2,消除尾 气对空气的污染(3)【实验1】HC1(或 H2SO4)反应后的产物中有铁，没有四氧 化三铁【实验2】如果产物能全部被磁铁 吸引，产物是铁；如果产物只有部分能被磁 铁吸引，产物是铁和氧化亚铁的混合物 6.(1)燃烧产生热量、提供生产合成气的原料 混合物(2)混合物(3)A.FeO3+ 3H,高温2Fe十3H,0B.CH+20, 高温 CO2+2H2O (4)AC 7.(1)C0Ca0(2)3C0+Fe,0,高巡2Fe+ 3CO2不属于(3)增大反应物间的接触 面积，充分反应(4)使焦炭与氧气充分 反应，放出大量的热，以此来提高炉温 (5)解：设理论上生成生铁的质量为x。 Fe,0,十3C0高温2Fe+3C0, 160 112 2000tX80% 98%x 1602000t×80% 112 98%x x=1142.9t。 答：理论上生成生铁1142.9t。 8.(1)6.6 (2)解：设该样品中氧化铁质量为x。 3CO+Fe2O 高温2Fe十3C0, 160 132 x 6.6g 160 1326.6g x=8.0g 样品巾氧化候的质量分数：是×10为= 80%。 答：该赤铁矿中氧化铁的质量分数为80%。 (3)10一m×100%点拔：由图像可知：生 3 成CO2的质量为106.6g-100.0g=6.6g, 结合化学方程式，可求出赤铁矿中氧化铁的 质量，进而求出氧化铁的质量分数；分析得 知最终g的剩余固体是杂质和生成的铁， 则氧化铁中氧的质量为(10一m)g,氧化铁的 质量为(10一m)g÷30%,可得出赤铁矿石中 氧化铁的质量分数为10”×100%。 第2课时金属资源保护 【基础过关】 1.C2.A3.D 4.C点拨：根据控制变量法，若想证明铜生 锈的条件除有氧气和水外，还要有二氧化 碳，则需要在一个实验中让铜与氧气、水、 二氧化碳接触，为实验甲；在另一个实验中 让铜只与氧气、水接触，为实验丁，故选C。 5.D 6.(1)①试管②水和氧气Fe2O3·xH2O 疏松③除去水中溶解的氧气吸收空气 中的水分隔绝空气(2)Fe+2HCl FC2十H2◆(3)刷漆（或涂油等，合理即可） 【素养提升】 1.D2.D3.B 4.B点拨：铁与氧气、水同时接触时生锈。 ①中甲、乙、丙三处比较，乙处铁与水和氧 气接触最充分，生锈最明显的地方是乙处， A正确；②中铁钉只与水接触，不生锈， ③中铁钉只与氧气接触，不生锈，则对比 ②③，不能说明铁生锈需要水和空气，B错 误；②中植物油的作用是隔绝空气，③中氯 化钙具有吸水性，其作用是作干燥剂，C正 确；④中铁钉比①中铁钉锈蚀严重，说明在 其他条件相同时，食盐能加快铁钉的锈蚀， D正确。 5.C点拨：装置I的铁钉会被腐蚀，消耗了 空气中的氧气，铁钉一侧的气压降低液面 上升，装置Ⅱ中的铁钉会被腐蚀，浓盐酸易 挥发，铁钉会与盐酸反应生成氢气，铁钉一 侧的气压升高液面下降，浓硫酸有吸水性， 装置Ⅲ中铁钉因没有接触水而不生锈。 6.(1)把带火星的木条放在b导管口，木条复 燃(2)②③(3)铁丝生锈的过程会放出