第1節(jié)金屬礦物及鐵的冶煉第1課時常見的金屬礦物鐵冶煉的化學(xué)原理一、知識目標(biāo)1.認(rèn)識常見的金屬礦物，了解其主要成分和用途。2.掌握鐵的冶煉原理和實驗方法，能書寫相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。3.理解金屬冶煉與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，知道選擇煉鐵原料的依據(jù)。4.能運(yùn)用水溶液的性質(zhì)解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，如融雪劑的使用、汽車水箱中加乙二醇等。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上認(rèn)識常見金屬礦物的外觀特征和用途，從微觀角度理解鐵的冶煉原理中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和反應(yīng)實質(zhì)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過對煉鐵原料選擇依據(jù)的分析，建立依據(jù)含鐵量和產(chǎn)物環(huán)保性等因素進(jìn)行物質(zhì)選擇的思維模型；通過對鐵冶煉實驗現(xiàn)象的分析推理出反應(yīng)產(chǎn)物。3.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的意識，認(rèn)識到金屬資源的合理利用和環(huán)境保護(hù)的重要性。一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.常見金屬礦物的主要成分，鐵的冶煉原理和實驗方法，相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫。二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.理解鐵的冶煉原理，掌握實驗操作順序及原因，選擇煉鐵原料的依據(jù)。常見的金屬礦物1．金屬資源的存在形式金屬資源廣泛地存在于和中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余的都以的形式存在。2．常見的金屬礦物礦物赤鐵礦褐鐵礦黃鐵礦孔雀石鋁土礦主要成分鐵冶煉的化學(xué)原理1．實驗室煉鐵——一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的實驗裝置圖實驗現(xiàn)象紅色粉末逐漸變?yōu)樯?，澄清的石灰水，尾氣燃燒產(chǎn)生色火焰。實驗注意事項（1），排盡裝置內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精噴燈，防止一氧化碳與空氣混合加熱時發(fā)生爆炸。（2）實驗完畢后，直到玻璃管冷卻，防止高溫的鐵與空氣接觸，被再次氧化；同時可防止液體倒吸，炸裂試管。（3）尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用的方法處理，以防污染大氣。2．工業(yè)煉鐵原料、、、空氣等原理將鐵礦石、焦炭、石灰石按一定比例加入中，從高爐下方通入熱空氣，焦炭燃燒，生成的CO2與焦炭在高溫下反應(yīng)生成CO，CO跟Fe2O3在高溫下反應(yīng)生成Fe設(shè)備主要反應(yīng)產(chǎn)品生鐵：（1）含碳量2%~4.3%的鐵合金（2）特點(diǎn)：硬而脆，不利于加工實驗室模擬煉鐵和工業(yè)煉鐵比較3．金屬的冶煉【拓展視野】（1）金屬的氧化：___________________________________________________的過程。（2）金屬氧化物的還原：________________________________________的過程。（3）鈉、鎂、鋁等金屬很難從其礦物中提取出來，需要用________的方法。如：________________。常見的金屬礦物（一）新課導(dǎo)入問題思考：1.觀看現(xiàn)代化鋼鐵廠的生產(chǎn)視頻后，思考鋼鐵在生活中有哪些常見的應(yīng)用？2.結(jié)合古代煉鐵的記載，想一想古代煉鐵和現(xiàn)代煉鐵有什么聯(lián)系和區(qū)別？（二）常見的金屬礦物問題思考：1.閱讀教材后，回答金屬元素在自然界中的分布情況以及存在形式是怎樣的？2.通過觀察教材中金屬礦物的圖片，總結(jié)常見金屬礦物的外觀有哪些特點(diǎn)？3.分組討論學(xué)校所在地區(qū)（或家鄉(xiāng)）有哪些金屬礦物？能識別它們嗎？并收集金屬礦物樣品或查閱相關(guān)資料，與同學(xué)交流。二、鐵冶煉的化學(xué)原理問題思考1.展示黃鐵礦（主要成分FeS2，含鐵量46.7%）、赤鐵礦（主要成分Fe2O3，含鐵量70%）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4，含鐵量72.4%）、菱鐵礦（主要成分FeCO3，含鐵量48.3%）的相關(guān)信息，思考如何選擇煉鐵原料？2.展示一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置圖，思考實驗步驟：在硬質(zhì)玻璃管中放入少量氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，排出裝置內(nèi)的空氣后，再用酒精噴燈加熱玻璃管中的氧化鐵，當(dāng)紅棕色粉末變成黑色時停止加熱。待玻璃管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，停止通入一氧化碳。為什么要這樣操作？1．常見的金屬礦石磁鐵礦的主要成分是A． B． C． D．2．如圖為實驗室模擬工業(yè)煉鐵的裝置圖，相關(guān)說法正確的是A．實驗時先點(diǎn)燃酒精噴燈，再通COB．實驗中可觀察到黑色固體逐漸變紅，澄清石灰水變渾濁C．該裝置缺少尾氣處理，會產(chǎn)生污染D．該實驗體現(xiàn)了CO的氧化性3．在密閉容器中，用碳還原氧化銅，下列相關(guān)說法正確的是A．反應(yīng)前后，氣體質(zhì)量的增加等于固體質(zhì)量的減少B．反應(yīng)前后，固體中銅元素的總質(zhì)量減少C．反應(yīng)前后，容器內(nèi)氣體的分子總數(shù)不變D．反應(yīng)前后，容器內(nèi)氣體所含氧原子數(shù)不變4．對于化學(xué)反應(yīng)，下列說法不正確的是A．產(chǎn)物是一種空氣污染物 B．此反應(yīng)中碳元素有兩種化合價C．此反應(yīng)涉及兩種氧化物 D．此反應(yīng)為化合反應(yīng)5．我國有著悠久的鋼鐵冶煉史，《天工開物》中記載的“炒鋼法”如圖1，該方法的生產(chǎn)過程可用圖2表示。資料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②鐵的熔點(diǎn)是1535℃。根據(jù)圖文回答下列問題。（1）常見的鐵礦石有赤鐵礦和（寫一種）。（2）煉鐵爐中生成鐵的化學(xué)方程式為。（3）撒入潮泥灰主要作用是。一、金屬礦物1．金屬在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少數(shù)很不活潑的金屬如金等以單質(zhì)形式存在，人類使用最早的金屬是銅，目前，人類從礦石中提取量最大的金屬是鐵。2．地殼中含量位于前3位的金屬元素：鋁、鐵、鈣。3.鐵礦石：赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)。二、鐵的冶煉原理1、實驗室模擬煉鐵①檢查裝置氣密性②裝藥品并固定裝置③實驗開始時，先通入一氧化碳，然后再點(diǎn)燃酒精噴燈的原因是排出裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱時爆炸。④實驗結(jié)束時的操作是“先停止加熱，繼續(xù)通一氧化碳，直到玻璃管冷卻”。這樣操作的目的是防止石灰水倒流，使試管炸裂。（如果沒有石灰水，則目的是防止生成高溫的鐵又被氧化。）⑤實驗現(xiàn)象：硬質(zhì)玻璃管中紅色粉末逐漸變?yōu)楹谏?、試管中的澄清石灰水變渾濁、酒精燈上方?dǎo)管口處的氣體燃燒，發(fā)出藍(lán)色火焰，體現(xiàn)了一氧化碳的可燃性。⑥相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O、2CO+O22CO2⑦如何判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)？取少量產(chǎn)物于試管中，滴加適量稀鹽酸，如有氣泡產(chǎn)生證明含鐵粉；或用磁鐵吸引。⑧裝置中導(dǎo)管末端點(diǎn)燃酒精燈：點(diǎn)燃尾氣中的一氧化碳，防止污染空氣。2.工業(yè)煉鐵（1）設(shè)備：高爐（2）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。①焦炭的作用：一是生成還原劑一氧化碳，二是提高高爐的溫度②石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)化為爐渣除去。③高爐煉鐵得到的鐵是生鐵，其主要成分是鐵，還含有C、P、S等元素。（3）反應(yīng)原理：A區(qū)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；A區(qū)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋O2CO2、C＋CO22CO（4）出鐵口為什么低于爐渣出口？因為爐渣密度小于鐵水的密度考點(diǎn)1金屬礦物1．在自然界中以單質(zhì)形式存在的是A．金和銅 B．錫和鐵 C．銅和銀 D．金和銀2．金的單質(zhì)通稱黃金，是一種貴金屬，下圖是金元素在元素周期表中的部分信息。下列說法正確的是A．金原子的質(zhì)子數(shù)為79B．金原子的核外電子數(shù)是118C．金的相對原子質(zhì)量是197.0gD．在自然界中，金通常以化合物的形式出現(xiàn)于各巖石中3．常見的金屬礦石磁鐵礦的主要成分是A． B． C． D．4．宋代絹本《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色，歷經(jīng)千年色彩依然，其中綠色來自孔雀石[主要成分為]，深紅色來自赭石(赤鐵礦)，黑色來自炭黑。下列說法錯誤的是A．炭黑由松枝燒制，該過程是物理變化B．從元素組成看，孔雀石可以冶煉出金屬銅C．赭石主要成分是D．《千里江山圖》歷經(jīng)千年色彩依然，是因為常溫下所用顏料的化學(xué)性質(zhì)不活潑5．下列礦石中，主要成分不屬于氧化物的是A．赤鐵礦 B．磁鐵礦 C．菱鐵礦 D．鋁土礦6．我國是世界上已知金屬礦物種類比較齊全的國家之一，下列金屬礦石主要成分對應(yīng)錯誤的是A．磁鐵礦（Fe3O4） B．赤銅礦（CuO） C．金紅石（TiO2） D．鋁土礦（Al2O3）7．廣西百色是我國重要的鋁業(yè)基地，其中用于煉鋁的鋁土礦是A．磁鐵礦（主要成分是Fe3O4） B．鋁土礦（主要成分是Al2O3）C．菱鋅礦（主要成分是ZnCO3） D．黃銅礦（主要成分是CuFeS2）考點(diǎn)2鐵的冶煉原理8．下列現(xiàn)象主要是由化學(xué)變化引起的是A．人工降雨 B．工業(yè)煉鐵 C．過濾除雜 D．蘋果榨汁9．工業(yè)上將赤鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐中進(jìn)行煉鐵。下列有關(guān)煉鐵的說法正確的是A．赤鐵礦石的主要成分為Fe3O4B．石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣C．工業(yè)煉鐵得到的是生鐵，其含碳量比鋼低D．煉鐵的原理是：在高溫下，利用焦炭將鐵從鐵的氧化物中還原出來10．實驗室利用如圖裝置模擬工業(yè)煉鐵，有關(guān)說法錯誤的是A．澄清石灰水可檢驗生成的B．將尾氣點(diǎn)燃，可防止污染空氣C．“煉鐵”的化學(xué)方程式為D．實驗得到的固體產(chǎn)物能被磁鐵吸引11．鋼鐵是使用最多的金屬材料。某化學(xué)小組利用如圖裝置模擬工業(yè)煉鐵的實驗。（1）寫出玻璃長管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）檢驗CO還原Fe2O3反應(yīng)的氣體生成物的實驗現(xiàn)象是，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（3）a處尾氣被點(diǎn)燃作用是，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。（4）如果沒有酒精噴燈，可以用酒精燈加網(wǎng)罩，網(wǎng)罩作用。（5）實驗前先通一氧化碳的作用是。12．化學(xué)小組的同學(xué)利用實驗室制取氧氣以及工業(yè)煉鐵的化學(xué)原理進(jìn)行實驗探究。請根據(jù)題目要求，回答下列問題：制取氧氣的實驗原理。（1）用溶液(作催化劑)制氧氣的化學(xué)方程式為。（2）收集氧氣時可以用(填“向上”或“向下”)排空氣法。催化劑對分解的影響。小組同學(xué)設(shè)計的實驗裝置如圖1所示，用電子秤稱量0.04g、0.08g、0.12g的粉末，分別加入三只錐形瓶中，用注射器各量取8mL3%的溶液，連接裝置，將溶液注入錐形瓶中，用壓強(qiáng)傳感器測量各錐形瓶中壓強(qiáng)，壓強(qiáng)隨時間(前)的變化曲線如圖2。（3）根據(jù)圖2提供的信息，從控制合適的反應(yīng)速率和節(jié)約試劑的角度分析，催化分解的溶液制氧氣時，的最佳用量為(填“”“”“”之一)。（4）催化制氧氣時，氧氣的最終產(chǎn)量與的用量(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。（5）金屬鉑也可以催化制氧氣。小組同學(xué)設(shè)計如圖3所示裝置制取氧氣，實驗過程中，若觀察到安全管內(nèi)液面不斷上升，說明錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大，此時可采取的合理安全措施是(寫出兩條即可)。用(含少量和水蒸氣)測定某樣品(雜質(zhì)為固體且不反應(yīng))中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗裝置如圖所示，檢查裝置的氣密性，進(jìn)行實驗。(假設(shè)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都充分反應(yīng))（6）裝置B的作用是。（7）在裝置C的硬質(zhì)玻璃管中加入該樣品15g，充分反應(yīng)后繼續(xù)通至硬質(zhì)玻璃管冷卻，測得裝置A質(zhì)量增加2.2g，裝置D質(zhì)量增加8.8g，此時裝置C的硬質(zhì)玻璃管中固體的總質(zhì)量為(精確至0.1g)，該樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(精確至)。（8）從環(huán)保角度考慮，該實驗裝置存在的不足之處是。13．《天工開物》是我國古代一部綜合性的科技巨著，被譽(yù)為是“中國17世紀(jì)的工藝百科全書”。詳細(xì)記載了我國古代煉鐵和鋅的冶煉方法。（1）鋅的冶煉方法∶將爐甘石（主要成分為ZnCO3）與煤炭餅混合后裝入煉鋅罐，罐口用泥密封（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），[提示∶ZnCO3受熱分解可生成ZnO等]。①流程中“粉碎”屬于變化。（填“物理”還是“化學(xué)”）。②將礦石粉碎的目的是：增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，并。③爐甘石與煤炭餅混合后高溫，寫出其中置換反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）根據(jù)下圖回答問題：①寫出圖A中右側(cè)試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的實驗現(xiàn)象：澄清石灰水變。②寫出圖B中直玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。③圖C中高爐煉鐵的原料是赤鐵礦石、石灰石、和熱空氣。④若圖A和圖B中澄清石灰水中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量相等，則圖A和圖B中參加反應(yīng)氧化鐵的質(zhì)量比為。14．高爐煉鐵的工藝流程如