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第2节金属矿物铁的冶炼,1.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)有存在外,其余大多数以存在。2.用于炼铁的铁矿石主要有磁铁矿(主要成分是)和赤铁矿(主要成分是)。3.铁的冶炼(1)实验室用CO还原Fe2O3原理:注意事项:先通入CO再加热目的:。先停止加热,继续通CO至玻璃管冷却至室温目的:。尾气要进行收集或点燃处理目的:。,单质,化合物,Fe3O4,Fe2O3,排出装置中的空气,防止生成的Fe被氧化;防止,石灰水倒吸,防止尾气中的有毒气体CO污染环境,(2)工业炼铁原料:;设备:;产物:。4.金属的氧化与还原金属的氧化:金属金属氧化物的还原:金属氧化物,铁矿石、焦炭、石灰石、空气,高炉,生铁,金属氧化物,金属,O2,H2、CO、C,【例题】(2016遵义)在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组请你参与研究:铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用。,(1)【推断】观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体是。,解析:(1)观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体具有还原性,再根据反应物为铁与水蒸气,依据化学反应前后元素种类不变可确定该气体是氢气。,答案:(1)氢气,(2)探究B装置中剩余固体成分是什么?【查阅资料】碎瓷片能防暴沸,碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。铁的氧化物中,只有Fe2O3是红棕色,其余均为黑色,只有Fe3O4能被磁铁吸引。【初步探究】B装置中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引。【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe3O4;猜想二:剩余固体是。【实验探究】,【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为。,解析:(2)【猜想与假设】根据资料能被磁铁吸引的黑色氧化物只有Fe3O4,则猜想一全部是Fe3O4;又因Fe粉也是黑色固体且能被磁铁吸引,故猜想二是Fe与Fe3O4。【实验探究】验证猜想一与猜想二,关键看是否含有Fe,根据铁与稀盐酸反应产生气体,进行实验设计:取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想一正确;若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想二正确。【实验结论】根据“在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体”,结合推断与实验探究可知铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为,答案:(2)【猜想与假设】Fe和Fe3O4【实验探究】取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸固体全部溶解,没有气泡冒出,猜想一正确(或固体全部溶解,有气泡冒出,猜想二正确)【实验结论】,(3)【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag,经过一系列转化,全部变为红棕色固体Fe2O3(假设转化过程中铁元素无损耗),增加的质量为x,则x的取值范围为。,解析:(3)假设黑色固体全是铁,则2FeFe2O3质量增加11216048agxx0.43ag,假设黑色固体全是四氧化三铁,则2Fe3O43Fe2O3质量增加46448016agxx0.03ag所以x的取值范围为0.03agx0.43ag。,答案:(3)0.03agx0.43ag,【重点难点提示】1.掌握炼铁过程中的注意事项,并正确书写炼铁的反应原理。2.实验室炼铁得到的铁粉呈黑色,不是银白色。3.高炉中焦炭的作用是维持炉温和生成还原剂CO。4.初中常见的还原剂有:氢气、一氧化碳和碳,还原剂具有还原性。【易错易混警示】1.高炉炼铁得到的是生铁不是纯铁。2.金属的冶炼除了热还原剂法还有电解法等。3.CO与Fe2O3的反应不属于置换反应。4.含杂质的物质计算时,应先将含杂物质的质量转换成纯物质的质量再代入化学方程式计算。纯净物的质量=混合物的质量纯度。,1.下列金属在自然界中常以单质形式存在的是()A.铁B.铝C.锌D.金2.下列铁矿石中从效益和环保角度分析而不适宜炼铁的是()A.磁铁矿(主要成分是Fe3O4)B.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)C.黄铁矿(主要成分是FeS2)D.褐铁矿(主要成分是Fe2O3xH2O),D,C,3.下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是()高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳高炉中焦炭的作用是供热高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是2Fe2O3+3C4Fe+3CO2高炉炼铁原料有铁矿石、焦炭、石灰石A.B.C.D.4.下列关于铁的叙述正确的是()A.铁元素在地壳中的含量高于铝,所以铁制品的使用最广泛B.高炉炼铁得到的是纯铁C.炼铁反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2属于置换反应D.高炉炼铁时生铁的出口低于炉渣出口,B,D,5.下列说法正确的是()A.金属的冶炼中必须加入还原剂B.生铁、纯铁都可以作为金属材料C.冶炼金属的过程就是金属氧化物的还原过程,B,6.下列不是置换反应的是(),D,7.金属钛(Ti)抗腐蚀性能好,露置于空气中数年仍光亮如初。以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有:在高温下,向金红石与焦炭的混合物中通入氯气(Cl2),得到TiCl4和一种可燃性气体;在稀有气体环境和加热条件下,用Mg和TiCl4反应得到Ti和MgCl2。下列说法不正确的是()A.中的反应是2Cl2+C+TiO2TiCl4+CO2B.中稀有气体作用是隔绝空气C.中反应为置换反应D.金属钛在常温下不与氧气反应8.16g含氧化铁80%的铁矿石中含有铁元素()A.8.96gB.16gC.11.2gD.12.8g,A,A,9.某工厂用赤铁矿石(杂质不含铁)来冶炼生铁。若要炼制含铁96%的生铁63t,假设炼制过程中损失10%的铁元素,则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是()A.96tB.108tC.120tD.84t10.实验室里,用如图所示装置还原氧化铁的过程中,可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验,下列说法错误的是()A.实验时,试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成B.实验结束时,玻璃管中红棕色的氧化铁粉末变成黑色,该产物不一定是铁C.反应后,玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了,证明一定有铁生成D.为了减少空气污染,应增加尾气处理装置,C,C,11.构建知识网络是一种重要的学习方法。如图是关于铁化学性质的知识网络(“”表示一种物质转化为另一种物质),其中B是密度最小的气体,C为红色固体单质。请回答下列问题:,(1)A的化学式为。B物质的一种用途是。(2)反应发生需要一种黑色固体单质是(填名称)。(3)写出反应的实验现象:.,基本反应类型是。(4)写出反应的化学方程式:。,Fe2O3,作燃料,碳,铁的表面逐渐覆上红色物质,溶液由蓝色变成浅,绿色,置换反应,2976.7t,12.冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石质量是。,
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