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课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　炼铁的原理　
含杂质物质的有关计算
本课要点 思维导图
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金属资源的利用
铁的冶炼
铁的冶炼原理
工业炼铁
原理
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
还原剂的生成
高炉
有关不纯物质的计算
解题步骤
实验装置
实验原理
原料
设备
一、金属资源在自然界中的存在形式
1.金属资源的存在:
少数很不活泼的金属如金、银等有__________形式存在,其余都以____________的形式存在。
2.几种常见的金属矿石:
基础·主干落实
金属 矿物 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿
主要 成分 ______ ______ FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S
　单质　
　化合物　
Fe2O3
Fe3O4
　Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2　
二、铁的冶炼
1.铁的冶炼原理:
(1)实验装置。
(2)实验现象:玻璃管中,红棕色粉末逐渐变为__________,试管中澄清石灰水____
________,右侧导管口有______________。
(3)实验原理(用化学方程式表示):_____________________________。
　黑色　
变
浑浊　
　蓝色火焰　
2.工业炼铁:
(1)主要设备:高炉。
(2)原料:____________、__________、石灰石等。
(3)原理:在高温下,利用炉内反应生成的______________把铁从铁矿石里还原出来。
【方法点拨】 (1)原料之一是焦炭,反应中起还原作用的是CO;
(2)产物是生铁,而不是纯铁。
　铁矿石　
　焦炭　
　一氧化碳　

【探究主题】一氧化碳还原氧化铁的实验探究
　如图1是一氧化碳还原氧化铁的实验装置,请结合该装置探究相关问题:
重点·探究实践
　3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2　
【基础探究】
任务一:基础类探究
1.现象及原理
(1)图中甲处硬质玻璃管中观察到的现象是________________________,发生反应的化学方程式为_____________________________。
(2)乙处发生的现象是____________________,化学方程式为__________________
________________。
　红棕色粉末变成黑色　
　澄清石灰水变浑浊　
CO2+Ca(OH)2
CaCO3↓+H2O　
2.操作注意事项
实验前要先通入一氧化碳气体,再进行加热,目的是________________________________
____________________________, 实验完毕时,还要继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却,目的是______________________________________________________________。
3.尾气处理
丙处设置酒精灯的目的是__________________________________________________。
实验时应先点燃丙处的酒精灯。
4.性质体现
该实验体现了一氧化碳的____________(填“氧化性”或“还原性”)。
　排净装置内的空气,防止一氧化碳
与空气混合,加热时发生爆炸　
　防止高温下的铁与空气接触,重新被氧化,还可防止澄清石灰水倒吸　
处理尾气,防止未参加反应的CO释放到空气中,污染空气
　还原性　
【深度探究】
任务二:创新改进类
1.如图2装置为对图1实验的改进。
图2与图1相比,它的主要优点是________________________________。
　既处理了尾气、又节约了能源　
2.用“W”形玻璃管进行微型实验,如图所示。
该装置的主要优点是________________________。
　操作简单、节约药品　
【探究归纳】 一氧化碳还原氧化铁的注意事项
实验“三防”:防爆炸(提前通入CO,排尽空气)、防氧化(停止加热后继续通入CO)、防污染(要有尾气处理装置)。
【A层 基础练】
【知识点1】常见金属矿物质
1.(2022·晋中中考)大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,在以下四种矿石中,可用于炼铁的是( )
A.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)
B.炉甘石(主要成分是ZnCO3)
C.铝土矿(主要成分是Al2O3)
D.赤铜矿(主要成分是Cu2O)
素养·分层评价
A
　Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2　
【知识点2】铁的冶炼
2.工业炼铁中会发生一氧化碳与氧化铁的反应,该反应中发生还原反应的物质是( )
A.CO　　 B.Fe2O3　　 C.CO2　　 D.Fe
3.(2023·株洲中考改编)生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。我国粗钢产量自1996年开始已经连续27年位居全球第一。
(1)含碳量比较:生铁__________(填“大于”或“小于”)钢。
(2)炼钢的基础是炼铁。工业上炼铁是把铁矿石(如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4等)、焦炭和石灰石一起加入高炉,在高温下,利用炉内反应生成的CO把铁从铁矿石里还原出来。请写出在高温下CO还原Fe3O4的化学方程式:______________________________。
B
　大于　

【易错点】对炼铁原理把握不准确
5.(多选)下列有关炼铁的说法错误的是______________。
A.高炉炼铁中还原氧化铁的是焦炭
B.高炉炼铁的产物是纯铁
C.CO还原Fe2O3实验中要先通入CO再点燃酒精喷灯
D.CO还原Fe2O3实验结束时,应先停止通CO再熄灭酒精喷灯
E.炼铁产生的高炉气体需有尾气处理装置
　A、B、D　
【易错点拨】 1.高炉炼铁的反应一般都是还原反应,用一氧化碳作还原剂,产物是生铁。
2.CO还原Fe2O3的实验需注意:实验开始时先通入CO再加热,实验结束后先停止加热,继续通入CO至玻璃管冷却。
【B层 能力练】
6.(2023·上海闵行区质检)工业炼铁的部分反应如下所示,则以下说法正确的是( )
O2 CO2 CO Fe
A.X的主要成分是碳
B.X与CO都具有氧化性
C.③反应后的尾气可直接排放
D.Y中铁元素以游离态存在
A
　Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2　
7.(2023·自贡中考)A、B、C、D四种物质均含同一种金属元素,A为赤铁矿的主要成分,B为单质。它们之间的转化关系如图所示(图中“—”表示物质间能相互发生反应,“→”表示物质间能发生一步转化,部分物质和反应条件已略去)。
(1)C的化学式为__________,D的化学式为___________。
(2)A→B的化学反应方程式为_____________________________。
　FeCl2　
　Fe3O4　
【C层 拓展练】
8.(2023·泸州中考)工业上可用焦炭与赤铁矿冶炼铁。实验室用如图所示装置模拟冶炼铁并探究其产物。回答下列问题:
(1)酒精喷灯加热前,先打开活塞K1和K2,关闭K3,将气囊中N2鼓入。通N2的目的是_____
__________________。
(2)通适量N2后,关闭活塞K1和K2,打开K3,点燃酒精喷灯进行实验。B装置中盛放的试剂是________________(选填“稀硫酸”“澄清石灰水”或“氯化钙溶液”),用于检测气体产物之一中的_________(填分子式)。
(3)装置C的作用是______________________。
(4)当A装置药品完全变黑后,停止实验。移走酒精喷灯停止加热前的操作是_________
________。
(5)用简单的化学方法证明已经冶炼出铁。取少量黑色产物于试管中,滴加__________
(选填“稀硫酸”“澄清石灰水”或“硫酸铜溶液”),观察到____________________,说明铁已生成。
　排
净装置内的空气　
　澄清石灰水　
　CO2　
　收集一氧化碳气体　
　先把K3
关闭　
　稀硫酸
　有无色气体产生　

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