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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a g,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 2Fe Fe2O3 质量增加 112 160 48 a g x x0.43a g,假设黑色固体全是四氧化三铁,则 2Fe3O4 3Fe2O3 质量增加 464 480 16 a g x x0.03a g 所以x的取值范围为0.03a gx0.43a g。,答案:(3)0.03a gx0.43a g,【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+3C 4Fe+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+3CO 2Fe+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+TiO2 TiCl4+CO2 B.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 8.16 g含氧化铁80%的铁矿石中含有铁元素( ) A.8.96 g B.16 g C.11.2 g D.12.8 g,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63 t,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.96 t B.108 t C.120 t D.84 t 10.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,2 976.7 t,12.冶炼2 000 t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石质量是 。,
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