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课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　铁的冶炼
1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，体会化学方法在金属冶炼中的重要性。
2.认识金属矿物是宝贵的自然资源。
一、金属矿物
1.地球上的金属资源
广泛存在于地壳和海洋中，除了金、银等有 形式存在，其余金属都以 的形式存在。
2.常见的金属矿物
金属矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿
主要成分 Al2O3
金属矿物 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要成分 Cu2O TiO2 MnO2
二、铁的冶炼
1.炼铁的原理
炼铁的主要原理是 与 反应，其化学方程式为 。
2.工业炼铁
（1）原料： 、 、石灰石、空气。
（2）设备：高炉。
（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。
三、含杂质物质的计算
不纯物质、纯物质和纯度之间的关系如下：
1.不纯物质的质量纯物质的质量。
2.纯度＝×100％。
3.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，应首先换算成纯物质的质量，再进行计算。
铁的冶炼
1.某同学课堂笔记片段如下，其中记录不正确的一处是（　 　）
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
2.（2024·无锡江阴市模拟）《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁、炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（　 　）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
3.
传统文化　《天工开物》中记载了古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭……扇炉风箱必用四人……即时炒成熟铁。”该方法的大致生产过程如图所示：
（1）炼铁炉在炼铁过程中需要不断拉动风箱鼓入空气，其目的是 。
（2）若该过程中使用的铁矿石是赤铁矿（主要成分是Fe2O3），则炼铁炉中生成铁的反应的化学方程式为 。
（3）潮泥灰的作用和高炉炼铁中石灰石的作用类似，该炼铁过程中撒入潮泥灰的主要作用是 。
含杂质物质的计算
4.工业上用100 t含氧化铁（Fe2O3）80％的赤铁矿石，理论上可以冶炼出含铁96％的生铁的质量是（　 　）
A.56 t B.58.3 t
C.70 t D.72.9 t
5.磁铁矿石（主要成分为Fe3O4）是常用的炼铁原料，工业上可通过反应Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2将其中的Fe3O4转化为Fe。请计算：
（1）Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 。
（2）假设炼铁过程中铁没有损耗，用含348 tFe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是多少？（写出计算过程）
6.炼铁厂以铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：
焦炭二氧化碳一氧化碳生铁
请根据图示和所学知识判断下列说法错误的是（　 　）
A.生铁属于混合物
B.反应过程①是置换反应，②③属于化合反应
C.原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
D.工业炼铁的设备是高炉
7.我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800 ℃，得到黄铜（铜锌合金，外观似黄金），流程如图所示（提示：ZnCO3ZnO＋CO2↑），下列说法正确的是（　 　）
A.加热过程中炉甘石发生了分解反应
B.该过程前后锌元素化合价不变
C.用该方法能制得真黄金
D.将制得的黄铜加入稀硫酸中没有明显现象
8.
应用题　（2024·广东中考）科研人员提出一种回收利用铝冶炼产生的废渣赤泥（含Fe2O3）的新方法，助力产业逐“绿”前行。应用新方法从赤泥中提取铁的装置示意图如图一所示。
（1）Fe2O3中铁元素的化合价是 ，铁、氧元素的质量比为 。
图一
（2）应用新方法从赤泥中提取铁发生反应的化学方程式：3H2＋Fe2O33H2O＋2Fe。
Ⅰ.以该方法处理某赤泥样品的实验数据如图二所示。据图计算，反应从开始至10分钟，提取铁的质量为 g。
图二
Ⅱ.我国每年产生赤泥约9 000万吨，假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30％，用新方法处理9 000万吨赤泥，理论上可提取铁多少万吨？（写出计算过程）
Ⅲ.传统方法通常使用CO还原Fe2O3，新方法能使产业更加绿色环保的原因是 （写一种）。
9.我国明代科技著作《天工开物》中有利用炉甘石（主要成分是ZnCO3）火法炼锌的工艺记载，主要反应原理为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。现用200 kg炉甘石与足量木炭充分反应，产生CO的质量与加热时间的关系如图所示。
（1）此过程中产生CO的质量是 kg。
（2）列式计算此炉甘石中ZnCO3的质量分数。
10.
科学思维　工业炼铁和轧制钢材的主要流程如图所示：
已知生铁的含碳量为2％～4.3％，钢的含碳量为0.03％～2％。
（1）反应：①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，②2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑。其中属于置换反应的是 （填序号，下同），高炉炼铁的原理是 。
（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 。
（3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是 。炉渣中含有硅酸钙（CaSiO3），其中硅元素的化合价是 。
（4）炼钢炉中，通入纯氧的目的是 。将钢锭轧成钢板，体现了金属的 性。课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　铁的冶炼
1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，体会化学方法在金属冶炼中的重要性。
2.认识金属矿物是宝贵的自然资源。
一、金属矿物
1.地球上的金属资源
广泛存在于地壳和海洋中，除了金、银等有　单质　形式存在，其余金属都以　化合物　的形式存在。
2.常见的金属矿物
金属矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿
主要成分 　Fe2O3　 　Fe3O4　 Al2O3
金属矿物 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要成分 Cu2O TiO2 MnO2
二、铁的冶炼
1.炼铁的原理
炼铁的主要原理是　一氧化碳（或CO）　与　氧化铁（或F2O3）　反应，其化学方程式为　3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe　。
2.工业炼铁
（1）原料：　铁矿石　、　焦炭　、石灰石、空气。
（2）设备：高炉。
（3）原理：在高温下，利用炉内反应生成的　一氧化碳（或CO）　把铁从铁矿石里还原出来。
三、含杂质物质的计算
不纯物质、纯物质和纯度之间的关系如下：
1.不纯物质的质量纯物质的质量。
2.纯度＝×100％。
3.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，应首先换算成纯物质的质量，再进行计算。
铁的冶炼
1.某同学课堂笔记片段如下，其中记录不正确的一处是（　D　）
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
2.（2024·无锡江阴市模拟）《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁、炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（　B　）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
3.
传统文化　《天工开物》中记载了古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭……扇炉风箱必用四人……即时炒成熟铁。”该方法的大致生产过程如图所示：
（1）炼铁炉在炼铁过程中需要不断拉动风箱鼓入空气，其目的是　使煤炭充分燃烧，提供炼铁所需的高温条件　。
（2）若该过程中使用的铁矿石是赤铁矿（主要成分是Fe2O3），则炼铁炉中生成铁的反应的化学方程式为　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　。
（3）潮泥灰的作用和高炉炼铁中石灰石的作用类似，该炼铁过程中撒入潮泥灰的主要作用是　将矿石中的二氧化硅转化为炉渣　。
含杂质物质的计算
4.工业上用100 t含氧化铁（Fe2O3）80％的赤铁矿石，理论上可以冶炼出含铁96％的生铁的质量是（　B　）
A.56 t B.58.3 t
C.70 t D.72.9 t
5.磁铁矿石（主要成分为Fe3O4）是常用的炼铁原料，工业上可通过反应Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2将其中的Fe3O4转化为Fe。请计算：
（1）Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为　3∶4　。
（2）假设炼铁过程中铁没有损耗，用含348 tFe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是多少？（写出计算过程）
设理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量为x。
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
232　　　 　　　168
348 t　　　 　　x×96％
＝　x＝262.5 t
答：用含348 t Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是262.5 t。
6.炼铁厂以铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：
焦炭二氧化碳一氧化碳生铁
请根据图示和所学知识判断下列说法错误的是（　B　）
A.生铁属于混合物
B.反应过程①是置换反应，②③属于化合反应
C.原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
D.工业炼铁的设备是高炉
7.我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800 ℃，得到黄铜（铜锌合金，外观似黄金），流程如图所示（提示：ZnCO3ZnO＋CO2↑），下列说法正确的是（　A　）
A.加热过程中炉甘石发生了分解反应
B.该过程前后锌元素化合价不变
C.用该方法能制得真黄金
D.将制得的黄铜加入稀硫酸中没有明显现象
8.
应用题　（2024·广东中考）科研人员提出一种回收利用铝冶炼产生的废渣赤泥（含Fe2O3）的新方法，助力产业逐“绿”前行。应用新方法从赤泥中提取铁的装置示意图如图一所示。
（1）Fe2O3中铁元素的化合价是　＋3　，铁、氧元素的质量比为　7∶3　。
图一
（2）应用新方法从赤泥中提取铁发生反应的化学方程式：3H2＋Fe2O33H2O＋2Fe。
Ⅰ.以该方法处理某赤泥样品的实验数据如图二所示。据图计算，反应从开始至10分钟，提取铁的质量为　2.58　g。
图二
Ⅱ.我国每年产生赤泥约9 000万吨，假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30％，用新方法处理9 000万吨赤泥，理论上可提取铁多少万吨？（写出计算过程）
我国每年产生赤泥约9 000万吨，假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30％，则氧化铁的质量为9 000万吨×30％＝2 700万吨。设理论上可提取铁的质量为x。
3H2＋Fe2O33H2O＋2Fe
　　　160　　　　　　　　　112
　　　2 700万吨　　　　　　 x
＝　x＝1 890万吨
答：用新方法处理9 000万吨赤泥，理论上可提取铁1 890万吨。
Ⅲ.传统方法通常使用CO还原Fe2O3，新方法能使产业更加绿色环保的原因是　产物是水，不会加剧温室效应　（写一种）。
9.我国明代科技著作《天工开物》中有利用炉甘石（主要成分是ZnCO3）火法炼锌的工艺记载，主要反应原理为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。现用200 kg炉甘石与足量木炭充分反应，产生CO的质量与加热时间的关系如图所示。
（1）此过程中产生CO的质量是　84　 kg。
（2）列式计算此炉甘石中ZnCO3的质量分数。
设此炉甘石中ZnCO3的质量为x。
ZnCO3＋2CZn＋3CO↑
125　　 　　　　　　84
x　　　　　　　　　84 kg
＝　x＝125 kg
此炉甘石中ZnCO3的质量分数为×100％＝62.5％。
答：此炉甘石中ZnCO3的质量分数为62.5％。
10.
科学思维　工业炼铁和轧制钢材的主要流程如图所示：
已知生铁的含碳量为2％～4.3％，钢的含碳量为0.03％～2％。
（1）反应：①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，②2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑。其中属于置换反应的是　②　（填序号，下同），高炉炼铁的原理是　①　。
（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，加快反应速率　。
（3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是　N2　。炉渣中含有硅酸钙（CaSiO3），其中硅元素的化合价是　＋4　。
（4）炼钢炉中，通入纯氧的目的是　使生铁中的碳转化为二氧化碳，降低生铁的含碳量（合理即可）　。将钢锭轧成钢板，体现了金属的　延展　性。

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