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沪教版化学九年级上册精做课件授课教师：.班级：9年级（）班.时间：.6.1金属矿物及铁的冶炼第1课时常见的金属矿物铁冶炼的化学原理第6章金属资源综合利用第1课时常见的金属矿物铁冶炼的化学原理同步练习题适用年级：九年级上册知识点：常见金属矿物名称与成分、铁矿石种类、一氧化碳还原氧化铁实验、炼铁化学原理、实验现象、操作顺序与安全注意事项、氧化还原判断满分：50分一、选择题（每题3分，共18分）1.下列不属于常见铁矿石的是（）A.赤铁矿B.磁铁矿C.菱铁矿D.铝土矿2.赤铁矿的主要成分是（）A. FeO B. $$Fe_2O_3$$ C. $$Fe_3O_4$$ D. $$FeCO_3$$3.工业上炼铁的核心还原剂是（）A.氧气B.一氧化碳C.二氧化碳D.氮气4.一氧化碳还原氧化铁的实验现象正确的是（）A.黑色固体变红，石灰水变浑浊B.红棕色固体变黑，石灰水变浑浊C.红棕色固体变白，溶液变红D.黑色固体溶解，产生气泡5.炼铁实验中，先通CO再加热的目的是（）A.加快反应速率B.排出装置内空气，防止加热爆炸C.防止氧化铁被氧化D.检验装置气密性6.关于该反应的说法，错误的是（）A. CO具有还原性B.氧化铁发生还原反应C. CO是氧化剂D.生成铁和二氧化碳二、填空题（每空2分，共16分）1.磁铁矿的主要成分为__________，呈现黑色，含铁量较高。2.工业炼铁的原理：在高温下，利用__________把铁从铁矿石中还原出来。3. CO还原$$Fe_2O_3$$的化学方程式：____________________________________。4.实验结束后，先停止加热，继续通CO至装置冷却，目的是防止__________。5.反应中，氧化铁失去氧，发生__________反应；一氧化碳得到氧，发生__________反应。6.实验尾气中含有未反应的CO，必须进行__________处理，防止污染空气。三、实验简答与分析题（共16分）1.简述一氧化碳还原氧化铁实验的正确操作顺序。（6分）2.说明实验尾气处理的两种常用方法，并解释不能直接排放CO的原因。（10分）四、参考答案与解析一、选择题1. D解析：铝土矿是铝的矿物，主要用于冶炼金属铝，不属于铁矿石。2. B解析：赤铁矿主要成分为三氧化二铁$$Fe_2O_3$$，红棕色固体；磁铁矿为$$Fe_3O_4$$。3. B解析：一氧化碳具有还原性，是工业炼铁的核心还原剂，夺取铁矿石中的氧将铁还原出来。4. B解析：红棕色的氧化铁被还原为黑色的铁粉，同时生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊。5. B解析：CO与空气混合加热易发生爆炸，先通CO可排尽装置内空气，规避爆炸风险。6. C解析：CO夺取氧元素，作还原剂，发生氧化反应；氧化铁作氧化剂，发生还原反应。二、填空题1.四氧化三铁（$$Fe_3O_4$$）2.一氧化碳（CO）3. $$3CO+Fe_2O_3 \stackrel{高温}{=\!=\!=} 2Fe+3CO_2$$4.生成的高温铁被空气中的氧气重新氧化5.还原；氧化6.尾气（点燃/收集）三、实验简答与分析题1.①检查装置气密性；②通入一氧化碳，排尽装置内空气；③高温加热氧化铁；④实验结束停止加热；⑤继续通一氧化碳至装置完全冷却；⑥停止通气，处理尾气。2.尾气处理方法：①点燃法，将CO点燃转化为无毒的二氧化碳；②气球收集法，收集尾气集中处理。不能直接排放的原因：一氧化碳有毒，会污染空气，危害人体健康。引·新课导入
从青铜时代、铁器时代起，到科技发达的今天，金属作为一种重要的材料，对生产生活、社会发展有着十分重要的作用。
一、常见的金属矿物
探·知识奥秘
规范使用化学符号。注意反应物比例。掌握安全图标含义。理解催化剂特性。学习元素性质比较时，建立化学实验日志。学习石油分馏产物时，使用模拟实验软件。理解元素周期律。学习化学方程式配平时，建立化学实验日志。学习摩尔质量计算时，与同学互相讲解能加深印象。理解质量守恒本质。学习摩尔质量计算时，利用模型辅助理解。注意反应条件影响。注意物质状态符号。掌握常见物质颜色。理解比死记硬背更重要。注意区分相似概念。
地壳中几种金属元素的含量(质量分数)
金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)以单质形式存在外，其余大多数以化合物形式存在。金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。
一、常见的金属矿物
探·知识奥秘
规范使用化学符号。注意反应物比例。掌握安全图标含义。理解催化剂特性。学习元素性质比较时，建立化学实验日志。学习石油分馏产物时，使用模拟实验软件。理解元素周期律。学习化学方程式配平时，建立化学实验日志。学习摩尔质量计算时，与同学互相讲解能加深印象。理解质量守恒本质。学习摩尔质量计算时，利用模型辅助理解。注意反应条件影响。注意物质状态符号。掌握常见物质颜色。理解比死记硬背更重要。注意区分相似概念。
金属矿物
铁的矿物
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
黄铁矿
铜的矿物
黄铜矿
辉铜矿
孔雀石
铝的矿物
铝土矿
明矾石
一、常见的金属矿物
探·知识奥秘
规范使用化学符号。注意反应物比例。掌握安全图标含义。理解催化剂特性。学习元素性质比较时，建立化学实验日志。学习石油分馏产物时，使用模拟实验软件。理解元素周期律。学习化学方程式配平时，建立化学实验日志。学习摩尔质量计算时，与同学互相讲解能加深印象。理解质量守恒本质。学习摩尔质量计算时，利用模型辅助理解。注意反应条件影响。注意物质状态符号。掌握常见物质颜色。理解比死记硬背更重要。注意区分相似概念。
你知道学校所在地区（或家乡)有哪些金属矿物？能识别它们吗？请收集金属矿物样品或查阅相关资料，并与同学交流。
赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿
( Fe2O3) ( Fe2O3· xH2O) ( FeS2) [ Cu2(OH)2CO3] [ Al(OH)3 ]
以金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属冶炼。
1. 北宋王希孟创作的绢本设色画《千里江山图》所用的部分矿物颜料如表所示，其中可用于冶炼铁的矿物是(　　)
A. 赭石 B. 蓝铜矿 C. 碎磲 D. 朱砂
A
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矿物 赭石 蓝铜矿 碎磲 朱砂
颜色 暗棕红色 或灰黑色 深蓝色 白色 大红色
主要成分 Fe2O3 2CuCO3·Cu(OH)2 CaCO3 HgS
B
2. [2024·扬州月考]如图是炼铁高炉示意图，下列说法正确的是(　　)
A. 焦炭的主要作用是提供热量、产生二氧化碳
B. 石灰石的作用是与铁矿石中的杂质反应形成炉渣
C. 生铁出口的位置低于炉渣出口
的原因是生铁的密度小于炉渣
D. 产生的废气无须处理，因为它
不会污染空气
二、铁冶炼的化学原理
探·知识奥秘
含铁量46.7%
黄铁矿
主要成分
FeS2
交流讨论：如何选择炼铁原料？
含铁量70%
赤铁矿
主要成分
Fe2O3
含铁量72.4%
磁铁矿
主要成分
Fe3O4
含铁量48.3%
菱铁矿
主要成分
FeCO3
依据1：含铁量
依据2：产物是否环保
二、铁冶炼的化学原理
探·知识奥秘
Fe2O3
Fe3O4
Fe
还原反应
失去氧元素
能还原铁的氧化物的物质：CO C
3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑
高温
C为固体，
反应不充分
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
二、铁冶炼的化学原理
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《天工开物》我国古代炼铁示意图
“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭”（“土”为铁矿石）
原料：
原理：
铁矿石、硬木柴或煤炭或木炭
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
二、铁冶炼的化学原理
探·知识奥秘
在如图所示装置的硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再用酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。在反应过程中澄清石灰水有什么变化？将得到的黑色粉末倒在白纸上观察，检验粉末能不能被磁铁吸起。尝试判断反应中生成了哪些物质。
炼铁原理示意图
澄清石灰水变浑浊
粉末能被磁铁吸起
生成CO2
生成Fe
主要原理：
3CO＋Fe2O3 ====2Fe＋3CO2
高温
防止生成的铁被氧化
3. [2024·唐山期末]炼铁的原理是一氧化碳与氧化铁反应，实验装置如图所示。
(1)实验结束时先撤走酒精喷灯，继续通入一氧化碳，目的是___________________________。
(2)实验中，玻璃管A中的现象是______________________，发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)试管B中的现象也可以证明一氧化碳与氧化铁发生了反应，反应的化学方程式为______________________________。
红棕色固体变成黑色
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2
高温
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　
ac
(4)小明在通一氧化碳之后用酒精灯点燃的方法处理尾气时，发现火焰顺着导管进入试管B中而发出轻微的爆鸣声。对此，下列说法正确的是________(填字母)。
a. 改用气球收集尾气
b. 个别现象，无关紧要，不予理睬
c. 发出爆鸣声的原因可能是试管B中的空气未排尽
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二、铁冶炼的化学原理
探·知识奥秘
1.上述一氧化碳与氧化铁反应的实验中，对实验操作顺序有哪些具体要求？说明理由。
交流讨论
（1）实验开始先通纯净的CO排净玻璃管内的空气，再点燃酒精灯加热。防止CO与空气混合加热发生爆炸。
（2）实验结束时要先停止加热，继续通CO直到玻璃管冷却。其目的是防止高温下的铁与氧气接触重新被氧化；同时，还可以防止石灰水倒吸入灼热的试管中，使玻璃管炸裂。
（3）尾气中含有未完全反应的CO，因为CO有剧毒，为了防止CO污染大气，尾气要经过点燃处理或收集起来。
二、铁冶炼的化学原理
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炼铁高炉及炉内主要化学反应
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
C+O2 CO2
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
CO2+C 2CO
高温
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、富氧空气
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
焦炭作用：提供热源，
制还原剂CO
二、铁冶炼的化学原理
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高炉炼铁产物：
生铁
含碳量2%~4.3%的铁合金
可经过吹氧冶炼等工序生产含碳量为0.03%~2%的钢
二、铁冶炼的化学原理
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金属的冶炼方法
许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。
有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。例如，在一定条件下，用氧化铝制金属铝需要使用电解的方法。
2A12O3 === 4Al + 3O2↑
通电
拓展视野
二、铁冶炼的化学原理
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金属的冶炼方法
通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。
拓展视野
7：3
4. 改革开放以来，我国钢铁工业飞速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿(主要成分为Fe2O3)炼铁，试计算：
(1)Fe2O3中铁元素和氧元素的质量比为________(填最简整数比)。
(2)该钢铁厂用含Fe2O3 80%的赤铁矿石1 000 t，理论上可炼铁多少吨？
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5. 明代宋应星所著《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法，把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐，如图所示，泥封、“其底铺薪，发火煅红”“冷淀，毁罐取出”。
D
下列说法错误的是(　　)
A. 炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，将其粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积
B. 反应区中发生的反应之一为C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑，该反应体现了C的还原性
C. “冷淀，毁罐取出”的目的是防止锌
在较高温度下再次被氧化
D. “火法炼锌”符合低碳发展理念
高温
【点拨】
炉甘石(ZnCO3)加入锌罐之前，先将其粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更快、更充分，A正确；在反应C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑中，C得到氧，体现了还原性，B正确；锌能与氧气在高温下反应生成氧化锌，故“冷淀”后方能“毁罐”取锌，其原因是防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌，C正确；“火法炼锌”过程中生成大量二氧化碳，不符合低碳发展理念，D错误。
高温
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6. [2024·龙岩期末]模拟炼铁的实验装置如图所示，具体操作如下：
Ⅰ. 打开两端止水夹K1、K2,通入CO2一段时间后,关闭K1、K2；
Ⅱ. 用酒精喷灯对着炭粉加热一段时间后移到氧化铁处加热；
Ⅲ. 待反应结束后，先停止加热，后打开K1、K2，继续通入CO2一段时间后，关闭K1、K2；
Ⅳ. 待玻璃管冷却后，取出生成物，检验是否有铁生成。
(1)实验刚开始先通入CO2一段时间的目的是________________________________________________。
(2)实验中通入CO2一段时间后关闭止水夹，用酒精喷灯对准炭粉加热发生化合反应，其反应的化学方程式为__________________________。
排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
CO2＋C=====2CO
高温
(3)一段时间后，将酒精喷灯移至氧化铁处加热，发生反应的化学方程式为__________________________________。
(4)反应结束后继续通入CO2的目的是________________________________________________。
3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2
高温
收集玻璃管内的一氧化碳，防止污染空气
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7. [2024·常州模拟]从古至今，炼铁都是非常重要的工艺。
(1)《三省边防备览》中记载了古法炼铁：“铁炉高一丈七八尺，中空，上有洞放烟，下层放炭，中安矿石。矿石几百斤，用炭若千斤，皆有分两，不可增减。旁用风箱，十数人轮流曳之，日夜不断火。炉底有桥，矿渣分出，矿之化为铁者，流出成铁板。”
①资料中能“日夜不断火”的原理是__________________ (用化学方程式表示)。
②“旁用风箱，十数人轮流曳之”，用风箱不断鼓风的目的是__________________________________________。
③“流出成铁板”中的“铁板”属于________(填“纯净物”或“混合物”)。
C＋O2=====CO2
点燃
提供充足的氧气，使木炭充分燃烧
混合物
CaO(或MgO)
(2)利用含铁量低的磁铁矿冶炼生铁的流程如图所示。
①白云石的主要成分是CaMg(CO3)2，熔剂中一定含有两种金属氧化物，写出其中一种金属氧化物：______________(填化学式)。
②“高温烧结”是将矿石烧成多孔结构，其目的是________________________________________________________________________________________________。
③以上流程中，回收的煤气可用作________，还可以回收________循环利用。
④用1 000 t含四氧化三铁46. 4%的磁铁矿炼得的铁，相当于________吨含杂质20%的赤铁矿(主要成分为氧化铁)炼得的铁。
增大炼铁反应中反应物之间的接触面积，使反应更快、
更充分
燃料
炉尘
600
理·核心要点
金属矿物及铁的冶炼
金属矿物
铁的冶炼
CO还原氧化铁
工业炼铁
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
原理：在高温下，利用高炉内反应生成的CO将铁从铁矿石中还原出来
赤铁矿（主要成分Fe2O3）
磁铁矿（主要成分Fe3O4）

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