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第八单元　金属和金属材料
课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　铁的冶炼
2022年版课标内容要求：
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。
知识点1　金属矿物
1．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了_____、
______等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。
金
阅读课本第16、17页，回答下列问题：
自然单质金
自然单质银
银
2. 几种常见的金属矿石及其主要成分（填化学式）：
金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要成分 TiO2 MnO2
赤铁矿
主要成分Fe2O3
磁铁矿
主要成分Fe3O4
铝土矿
主要成分Al2O3
金红石
主要成分TiO2
软锰矿
主要成分MnO2
赤铜矿
主要成分Cu2O
Cu2O
Al2O3
Fe3O4
Fe2O3
课堂精练
例1　金属是人类宝贵的自然资源。下列说法正确的是（　　）
A．铁是地壳中含量最高的金属元素
B．大多数金属以单质的形式存在于地球上
C．金属资源广泛存在于地壳和海洋中
D．金属资源取之不尽，用之不竭
　 1．炼铁选用的矿石不仅要求含铁量高，而且要
尽量不含有害元素。下列矿石中最适合炼铁的是（　　）
A．磁铁矿（主要成分为Fe3O4） B．黄铁矿（主要成分为FeS2）
C．菱铁矿（主要成分为FeCO3） D．赤铜矿（主要成分为Cu2O）
C
A
相对原子质量：C－12　O－16　Fe－56
铁矿石
生铁
怎样从铁矿石中得到生铁呢
知识点2　铁的冶炼
怎样从铁矿石中得到生铁呢
我国古代炼铁图
宝钢炼铁高炉
1．炼铁的主要原理：一氧化碳与氧化铁反应，同时生成铁和二氧化碳，写出其化学方程式：____________________________。
该反应体现了一氧化碳具有什么化学性质？_______________________。
2．工业炼铁：
（1）设备：高炉。
（2）原料：赤铁矿石、焦炭、石灰
石和空气等。
（3）石灰石的主要作用：将矿石中
的二氧化硅转变为炉渣。
Fe2O3+3CO ═══ 2Fe +3CO2
高温
能与某些氧化物反应
【思考】
（1）向高炉内投入焦炭后，焦炭在图中A区先充分反应生成二氧化碳（反应①），二氧化碳再与焦炭反应生成一氧化碳（反应②），请写出反应的化学方程式：
反应①：______________________；
反应②：______________________。
（2）焦炭的作用：
a.________________；
b.________________。
燃烧提供热量
生成还原剂CO
C + O2 ═══ CO2
高温
C + CO2 ═══ 2CO
高温
【思考】
（3）工业炼铁得到的产品是__________，属于__________（填“纯净物”或“混合物”）。
（4）如果以磁铁矿为原料炼铁，
B 区发生反应的化学方程式为
_______________________________。
Fe3O4 + 4CO ═══ 3Fe + 4CO2
高温
生铁
混合物
【知识补充】
3．实验室炼铁：
（1）实验现象：玻璃管内________色粉末逐渐变__________，试管内澄清石灰水______________，酒精灯处气体燃烧并产生________色火焰。
红棕
黑
变浑浊
蓝
【知识补充】
（2）注意事项：
①实验开始时，要先__________，
一段时间后再________________，
目的是__________________________________________。
②反应结束后，要先熄灭酒精喷灯，再继续通CO直至玻璃管冷却（或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却），然后才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是______________________________________。
③装置尾部酒精灯的作用是______________________________。
点燃CO，防止污染空气
通入CO
点燃酒精喷灯
排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸　
生成的铁在高温下会重新被氧气氧化
例2　如图是钢铁冶炼的部分
工艺流程。
（1）流程中焦炭体现的性质有：
_________、能与二氧化碳反应。
（2）用化学方程式表示赤铁矿
石冶炼成生铁的反应原理：______
______________________。
（3）三脱装置中反应的基本类型是_________反应。
（4）生铁和钢的主要区别是_________________。生铁经过高温煅烧变成钢，写出向优质生铁中通入O2时反应的化学方程式：_____________________。
可燃性
Fe2O3
＋3CO 2Fe＋3CO2
化合
含碳量不同
C＋O2 CO2
2．如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列相关说法错误的是（　　）
A．实验前应先通一会儿一氧化碳，再点燃酒精喷灯
B．实验过程中玻璃管内黑色粉末逐渐变成红棕色
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
B
误区警示　（1）实验前应先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；（2）反应结束后先熄灭酒精喷灯，再继续通CO至玻璃管冷却，目的是防止石灰水倒吸和防止生成的铁在高温下重新被氧气氧化。（巧学速记：一氧化碳“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退”；前者颠倒易爆炸，后者颠倒被氧化和倒吸）
知识点3　含杂质物质的计算
例3　工业上常用赤铁矿石炼铁。现用640 t含氧化铁75%（其他成分不含铁）的赤铁矿石炼铁。请计算：
（1）该赤铁矿石含氧化铁的质量是　　　　t。
（2）理论上能炼出含铁96%的生铁的质量。
480
解：设理论上能炼出含铁96%的生铁的质量是x。
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160 112
480 t x×96%
＝，x＝350 t
答：理论上能炼出含铁96%的生铁的质量是350 t。
相对原子质量：C－12　O－16　Fe－56
素养提升
1．赭石是一种氧化物类矿物，也是中国传统药物，李时珍对其有“赭，赤色也”的描述。根据上述描述，赭石的主要成分可能为（　　）
A．Fe2O3 B．CuO C．KCl D．Fe3O4
2．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”是唐代诗人刘禹锡的著名诗句。下列说法错误的是（　　）
A．淘金过程只涉及物理变化
B．“漉”相当于化学实验操作中的过滤
C．金的化学性质不活泼，能长久保存
D．金元素大多以化合物的形式存在于自然界中
A
D
3．如图是高炉炼铁示意图。下列说法正确的是 （　　）
A．高炉炼铁的主要原理是碳与氧化铁反应
B．高炉气体中只含有CO2和少量CO
C．炉渣出口位于产品出口之上，
说明炉渣的密度较产品小
D．高炉炼铁的产品是纯铁，可
用于炼钢
C
4．我国有着悠久的钢铁冶炼史。
（1）《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1。撒入潮泥灰（主要成分是石灰石）的主要作用是_______________ _______________________。不断翻炒液态生铁，是为了______（填“升高”或“降低”）碳元素的含量以制钢。
将铁矿石中的二氧化硅转变为炉渣
降低
（2）实验小组利用图2装置模拟现代工业炼铁并检验气体产物。其中酒精灯加网罩的作用是______________________；为检验生成的CO2，b处应盛放的试剂为______________。
（3）在推进碳减排、碳捕集的过程中，科学家正研究以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”。写出用氢气和赤铁矿炼铁时发生置换反应的化学方程式：______________________________。与“焦炭炼钢”相比，“氢能炼钢”
的主要优点是____________________
______________________。
使火焰集中并提高温度
澄清石灰水
3H2＋Fe2O3 3H2O＋2Fe
无污染，且减少CO2
的排放（合理即可）

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