23（九下）课题3 金属资源的利用和保护（第1课时）（解析版）（导学案3）

skybamboo · 发表于昨天 08:15

课题3金属资源的利用和保护
课时1金属矿物、铁的冶炼
一、学习目标
1.知道金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。
2.了解从铁矿石中将铁还原出来的原理和方法。
3.能根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行简单的计算。
二、学习重难点
重点：从常见铁矿石中提炼铁的原理和方法。
难点：冶炼铁的原理、有关杂质问题的计算。
三、学习过程
【课前任务】
1.知识回顾：金属的活动性顺序及其规律。
【答案】

（1）在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。
（2）在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
（3）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
2.一氧化碳具有，可燃性气体点燃前一定要，纯净的一氧化碳在空气里燃烧，发出，并生成能使澄清的石灰水的气体，反应的化学方程式。使澄清的石灰水变浑浊的原因（写出化学方程式）。

【答案】可燃性，检验纯度，蓝色的火焰，变浑浊，2CO+O2<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>2CO2，Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O

3.还原反应：
（1）概念：_______________________________________________。
（2）_______和_________都有还原性，可用于冶金工业。请写出下列还原反应的化学方程式：
①碳还原氧化铁：__________________________；
②一氧化碳还原氧化铜：________________________________。
【课堂探究】
知识点1金属矿物
任务一：金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在呢？为什么？
【答案】单质，金的化学性质稳定。
任务二：阅读教材P16，总结金属在地壳中的存在形式，并列举常见的金属矿石及其主要成分。

【答案】少数很不活泼的金属，如金、银等以单质的形式存在于地壳中，其余的较活泼的金属都以化合物的形式存在。常见的金属矿石及其主要成分：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、铝土矿（Al2O3）、赤铜矿（Cu2O）、金红石（TiO2）、软锰矿（MnO2）。
任务三：计算下列铁矿石中铁元素的质量分数，并选择炼铁原料，说明原因。

【答案】赤铁矿中含铁量约为70%，磁铁矿中含铁量约为72.4%，菱铁矿中含铁量约为48.3%，
黄铁矿中含铁量约为46.7%。从含铁量的角度考虑选择赤铁矿和磁铁矿炼铁，且黄铁矿中含有硫元素，在冶炼过程中会有二氧化硫生成，造成空气污染。

【对应训练1】（2023·常州）同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是（）

A.赤铁矿 B.磁铁矿

C.孔雀石 D.铝土矿

【答案】B
知识点2 铁的冶炼
任务四：分别写出C、CO还原氧化铁的化学方程式，并选择一种作为炼铁的还原剂。
任务五：《天工开物》中记载“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），根据以上材料找到古代炼铁的原料和原理？
原料：原理：

任务六：下图为炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图，总结工业炼铁的设备、原料、反应原理及产物。
【答案】设备：高炉；
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气；
产物：生铁。
任务七：工业炼铁中，石灰石和焦炭的作用分别是什么？
【答案】石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣；焦炭有两个作用，一是燃烧提供炼铁所需的热量，二是反应产生一氧化铁，用于还原铁矿石。
任务八：解答下题，并写出完整的解题步骤。
用1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少（计算结果保留一位小数）？
【答案】解：赤铁矿石中氧化铁的含量=1000t×80％=800t。
设可炼出铁的质量为x

则生铁的质量为：560t ÷ 96% = 583.3t

答：可炼出生铁的质量为583.3t。

【变式训练】某炼钢厂日产含杂质4%的生铁3500t，试计算：

（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？

（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）

解：（1）生铁中含纯铁：3500t×(1－4%)=3360t

（2）设需含Fe2O3质量分数为80%的赤铁矿石的质量为x。

答：该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为80%的赤铁矿石为6000t。

【对应训练2】《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列说法正确的是( )

“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素

“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水

“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化

“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高

【答案】C

【对应训练3】小明笔记中有一处错误，你认为是图中的哪一处（）

A.a处　 B.b处　 C.c处　 D.d处

【答案】B

【对应训练4】联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下：

请回答下列问题：

写出设备A的名称：。

写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式：。

炼铁时焦炭的作用是：①产生热量（或“提高炉温”）；② 。

应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是：。

在古代，人们把在高温下烧红的铁反复锤钉，最终使生铁转化为钢，这也是所谓“百炼成钢”的来历。写出上述转变过程中最关键一步反应的化学方程式：。

【课后任务】

总结本节的概念，梳理概念之间的联系，画出思维导图。

四、课堂练习
1.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A12O3）       D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
【答案】A
【解析】炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，故矿石中必须含有铁元素；
A、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，符合题意；
B、炉甘石（主要成分是ZnCO3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
C、铝土矿（主要成分是A12O3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
D、赤铜矿（主要成分是Cu2O）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
故选A。
2.把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物是（）

钢 B.生铁 C.纯铁 D.锰钢

【答案】B
【解析】铁矿石、焦炭在高炉中会反应，得到主要成分是铁，同时含有一定量的碳和其它杂质的生铁。
3.（2024·江苏镇江·二模）下列属于纯净物的是（）
A．液氮       B．生铁       C．不锈钢       D．磁铁矿
【答案】A
【详解】A、液氮是液态的氮气，只含有一种物质，属于纯净物，此选项符合题意；
B、生铁是铁合金，含有铁、碳等物质，属于混合物，此选项不符合题意；
C、不锈钢是铁合金，含有铁、碳等物质，属于混合物，此选项不符合题意；
D、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，还含有一些杂质，属于混合物，此选项不符合题意。
故选：A。
4.（2024·北京朝阳·二模）下列矿石不能用于炼铁的是（）
A．赤铁矿（主要成分Fe2O3）       B．黄铜矿（主要成分CuFe S2）
C．菱铁矿（主要成分FeCO3）       D．辉铜矿（主要成分Cu2S）
【答案】D
【详解】A、赤铁矿（主要成分Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意；
B、黄铜矿（主要成分CuFeS2）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意；
C、菱铁矿（主要成分FeCO3）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意；
D、辉铜矿（主要成分Cu2S）中不含有铁元素，不可用于炼铁，符合题意；
故选：D。
5.（2024·云南楚雄·模拟预测）传统文化：《天工开物》中有关炼铁的记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”下列说法错误的是（）
A．铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量
B．炼铁时煤炭的作用为提供CO、提高温度
C．炼铁炉中流出的是纯铁
D．炼铁炉中发生的反应之一为Fe2O3+3CO<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>2Fe+3CO2
【答案】C
【详解】A、铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁的含碳量在2%至0.03%之间，熟铁是含碳量低于0.03%，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量，选项正确；
B、煤炭的主要成分是碳，碳燃烧放出热量，在高温的条件下，碳能与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，选项正确；
C、炼铁炉中流出的铁中含有少量的碳，不是纯铁，选项错误：
D、赤铁矿的主要成分是氧化铁，在高温的条件下，氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>，选项正确；
故选：C。
6.根据Fe3O4+4CO<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>3Fe+4CO2反应原理，工业上可用来冶炼铁。现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请完成下列问题，写出必要的计算过程。
(1)该铁矿石中含四氧化三铁质量是多少？
(2)理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
【答案】(1)解：根据题意100t铁矿石中含四氧化三铁质量：<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>。
(2)解：设46.4t四氧化三铁完全反应生成纯铁的质量为 x。
<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>
理论上可炼出含铁96%的生铁的质量：33.6t÷96%=35t。
答：理论上可炼出含铁96%的生铁的质量：35t。

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[人教版] 23（九下）课题3 金属资源的利用和保护（第1课时）（解析版）（导学案3）