6.3 金属矿物与冶炼 导学案（学生版+教师版）

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6.3金属矿物与冶炼
【课前复习】
1.X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：
①X+YSO4=XSO4+Y ②Y+2ZNO3=Y(NO3)2+2Z ③X+H2SO4=XSO4+H2↑
④Z与H2SO4不发生反应。则三种金属的活动性满足（ ）
A．X>Y>Z B．Z>Y>X C．Y>Z>X D．X>Z>Y
2.往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。根据上述现象，你能得出的结论是（ ）
A．滤渣中一定有Fe粉 B．滤渣中一定有Cu粉 C．滤液中一定有Fe2+ D．滤液中一定有Ag+、Cu 2+
3.为探究Zn和Cu的金属活动性强弱，提供的试剂有：Zn、Cu、H2SO4溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液。下列说法正确的是（ ）
A.选用两种试剂可实现实验目的 B. ZnSO4溶液中加人Cu不能探究金属活动性强弱
C.最多只能设计一种实验方案 D.根据 Zn和Cu的硬度能判断金属活动性强弱
4. 为验证Mg、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，某化学兴趣小组设计了右图所示的四个实验。其中不必进行的实验是（ ）
5.等质量的M、N两种金属，分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应（已知M、N在生成物中均为+2价），生成氢气质量和反应时间的关系如右图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．M、N两种金属中较活泼的是N B．生成H2的质量M＜N
C．相对原子质量较大的是N D．产生H2的速率N＞M
6．（5分）为探究Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，有甲、乙、丙三位同学设计了如下方案：
（1）甲同学将金属分别放入盛有盐酸的3支试管中。根据铜加入盐酸中无变
化，______________________现象，判断出Al＞Fe＞Cu。
（2）乙同学只用一支试管。只取一次盐酸也能证明Al＞Fe＞Cu，他在盐酸中插入金属的顺序是Fe______________________。
（3）丙同学只调整了乙同学插入盐酸中金属的顺序，也能得到正确结论。丙同学调整金属的顺序为______________________。
[拓展应用]在CuCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入盐酸，无明显现象，则滤液中一定含有的溶质是__________。
【学习目标】
1.知道常见的用来提炼金属的矿石，记住可用来炼铁的矿石。
2.了解炼铁的基本原理。
3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
【新课讲授】
一、金属资源的存在方式与矿石
1.地壳中居前五位的元素含量由大到小的排列顺序为：________________，地壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素所形成的化合物的化学式为________。
2.地球上的金属资源广泛的存在于地壳中，除少数很不活泼的金属如________、________等以________形式存在外，其余都以________形式存在。
3.常见的铁、铜、铝的矿石主要有哪些？主要成分分别是什么？
二、铁的冶炼
思考：常见的铁矿石有：磁铁矿（主要成分Fe3O4）、赤铁矿（主要成分Fe2O3）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2），你认为最适宜炼铁的两种矿石是 ，理由是 。（提示：可考虑铁元素的含量高低及在冶炼过程中对环境的影响大小）
观察实验：“一氧化碳还原氧化铁”
实验步骤：① ②装入药品并固定③ ④在C处点燃酒精灯⑤ ⑥（ ） ⑦ ⑧熄灭C处酒精灯。
直玻璃管内 试管内 酒精灯处
现象 ___色的氧化铁变为___色 澄清石灰水___ 导管口有___色火焰
化学方程式
交流讨论：
1.实验开始时，先 ，再 ，这样做的目的是 。
2.实验结束时，要先 ，再 ，原因是 。
3.最后导气管中的气体为何要接一个燃着的酒精灯？ 。
4.在一氧化碳与氧化铁的反应中，一氧化碳具有 性，做 剂。
5.工业炼铁的主要设备是 ，原料是 、 、 、 等。石灰石的作用是 ，焦炭的作用是
6.工业炼铁的产物是_________，它与钢有什么区别？
7、若将Fe2O3换成CuO，预测A处现象 推测有 生成，B处现象是 推测有 （ ）生成，反应的化学方程式为 。
巧学妙记：上述实验可简记为：CO早出晚归，酒精灯迟到早退。
三、含杂物质的化学方程式计算
1.化学方程式表示的是纯净物质之间的质量关系，因此，如果物质中含有杂质，要把杂质的质量除去，代入纯净物质的质量进行计算。
2.不纯物质、纯物质和纯度之间的关系：
①纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度
②不纯物质的质量=
③纯度 =
例如 ：含Fe2O385%的 赤铁矿1000吨，可以炼出多少吨含铁85%的生铁？
解：纯Fe2O3的质量=1000吨×85%=850吨。设可以练出铁的质量为x
160：112=850吨：x
X=595吨
含Fe2O385%的 赤铁矿1000吨，可以炼出含铁85%的生铁的质量为：595吨÷85%=700吨
答：略。
请完成以下题目：
（1）100吨含杂质3%的磁铁矿石中有多少四氧化三铁？
（2）含铁95%的生铁1000吨中纯铁的质量是多少？
（3）某炼铁厂利用含三氧化三铁80%的赤铁矿石100吨可得到含铁96%的生铁多少吨？
【课堂检测】
1．生铁和钢的主要区别是 ( )
A．钢是铁的合金，而生铁是纯铁 B．含碳量不同 C．钢含碳而生铁不含碳D．生铁含碳而钢不含碳
2. 下列物质的颜色不是黑色的是（　　　）
A．Fe2O3　　B．Fe3O4　　C．MnO2　　D．CuO
3.炼铁的反应原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物（主要是Fe2O3）中将铁还原出来。反应的方程式为。
根据下图实验，思考并回答下列问题。
（1）实验时，有下列操作步骤，正确的操作顺序是 。
a. 点燃酒精灯 b．点燃酒精喷灯 c. 通入一氧化碳气体
（2）该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是 。
（3）实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象为 ，说明有
生成；试管中出现的现象为 ，说明有 生成。
（4）实验结束停止加热后还要往玻璃管内通一会儿一氧化碳直至玻璃管冷却，目的是 。
（5）由上述实验可知，一氧化碳具有 性。在我们已经接触过的物质中具有这种性质的物质还有 和 ，因此，它们在工业上常用来 。
（6）点燃酒精灯的目的是
。
6.3金属矿物与冶炼
【课前复习】
1.X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：
①X+YSO4=XSO4+Y ②Y+2ZNO3=Y(NO3)2+2Z ③X+H2SO4=XSO4+H2↑
④Z与H2SO4不发生反应。则三种金属的活动性满足（ A ）
A．X>Y>Z B．Z>Y>X C．Y>Z>X D．X>Z>Y
2.往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。根据上述现象，你能得出的结论是（ C ）
A．滤渣中一定有Fe粉 B．滤渣中一定有Cu粉 C．滤液中一定有Fe2+ D．滤液中一定有Ag+、Cu 2+
3.为探究Zn和Cu的金属活动性强弱，提供的试剂有：Zn、Cu、H2SO4溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液。下列说法正确的是（ A ）
A.选用两种试剂可实现实验目的 B. ZnSO4溶液中加人Cu不能探究金属活动性强弱
C.最多只能设计一种实验方案 D.根据 Zn和Cu的硬度能判断金属活动性强弱
4. 为验证Mg、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，某化学兴趣小组设计了右图所示的四个实验。其中不必进行的实验是（ C ）
5.等质量的M、N两种金属，分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应（已知M、N在生成物中均为+2价），生成氢气质量和反应时间的关系如右图所示，下列叙述正确的是（ C ）
A．M、N两种金属中较活泼的是N B．生成H2的质量M＜N
C．相对原子质量较大的是N D．产生H2的速率N＞M
6．（5分）为探究Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，有甲、乙、丙三位同学设计了如下方案：
（1）甲同学将金属分别放入盛有盐酸的3支试管中。根据铜加入盐酸中无变
化，_铝表面产生气泡速率比铁快_____________________现象，判断出Al＞Fe＞Cu。
（2）乙同学只用一支试管。只取一次盐酸也能证明Al＞Fe＞Cu，他在盐酸中插入金属的顺序是____铜铁铝_______________。
（3）丙同学只调整了乙同学插入盐酸中金属的顺序，也能得到正确结论。丙同学调整金属的顺序为__铜铝铁____________________。
[拓展应用]在CuCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中加入盐酸，无明显现象，则滤液中一定含有的溶质是__ AlCl3__FeCl2______。
【学习目标】
1.知道常见的用来提炼金属的矿石，记住可用来炼铁的矿石。
2.了解炼铁的基本原理。
3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
【新课讲授】
一、金属资源的存在方式与矿石
1.地壳中居前五位的元素含量由大到小的排列顺序为：_氧硅铝铁钙_______________，地壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素所形成的化合物的化学式为__ AlCl3______。
2.地球上的金属资源广泛的存在于地壳中，除少数很不活泼的金属如_金_______、___银_____等以__单质______形式存在外，其余都以__化合物______形式存在。
3.常见的铁、铜、铝的矿石主要有哪些？主要成分分别是什么？
二、铁的冶炼
思考：常见的铁矿石有：磁铁矿（主要成分Fe3O4）、赤铁矿（主要成分Fe2O3）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2），你认为最适宜炼铁的两种矿石是磁铁矿 赤铁矿 ，理由是 含铁量高，污染小 。（提示：可考虑铁元素的含量高低及在冶炼过程中对环境的影响大小）
观察实验：“一氧化碳还原氧化铁”
实验步骤：① 检查装置气密性 ②装入药品并固定③ 先通一氧化碳 ④在C处点燃酒精灯⑤ 点燃A处酒精喷灯 ⑥（ ） 红色固体变黑停止加热 ⑦ 继续通一氧化碳到冷却 ⑧熄灭C处酒精灯。
直玻璃管内 试管内 酒精灯处
现象 __红_色的氧化铁变为_黑__色 澄清石灰水_变浑浊__ 导管口有_淡蓝__色火焰
化学方程式 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO2 + Ca(OH)2 ═ CaCO3↓+ H2O 2CO + O22CO2
交流讨论：
1.实验开始时，先 通一氧化碳 ，再 加热 ，这样做的目的是以排净玻璃管中的空气，避免加热时发生爆炸 。
2.实验结束时，要先 停止加热 ，再 继续通一氧化碳 ，原因是防止高温的铁被氧化 。
3.最后导气管中的气体为何要接一个燃着的酒精灯？ 点燃多余一氧化碳，防治污染空气 。
4.在一氧化碳与氧化铁的反应中，一氧化碳具有 还原 性，做 还原 剂。
5.工业炼铁的主要设备是 高炉 ，原料是 焦炭 、 赤铁矿 、 石灰石 、 空气 等。石灰石的作用是 出去脉石 ，焦炭的作用是 提供热量及转化成一氧化碳
6.工业炼铁的产物是__生铁_______，它与钢有什么区别？
7、若将Fe2O3换成CuO，预测A处现象 黑色固体变成红色 推测有 铜 生成，B处现象是 石灰水变浑浊 推测有 二氧化碳 （ ）生成，反应的化学方程式为CO2 + Ca(OH)2 ═ CaCO3↓+ H2O 。
巧学妙记：上述实验可简记为：CO早出晚归，酒精灯迟到早退。
三、含杂物质的化学方程式计算
1.化学方程式表示的是纯净物质之间的质量关系，因此，如果物质中含有杂质，要把杂质的质量除去，代入纯净物质的质量进行计算。
2.不纯物质、纯物质和纯度之间的关系：
①纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度
②不纯物质的质量= 纯物质的质量 / 纯度
③纯度 = 纯物质的质量/不纯物质的质量
例如 ：含Fe2O385%的 赤铁矿1000吨，可以炼出多少吨含铁85%的生铁？
解：纯Fe2O3的质量=1000吨×85%=850吨。设可以练出铁的质量为x
160：112=850吨：x
X=595吨
含Fe2O385%的 赤铁矿1000吨，可以炼出含铁85%的生铁的质量为：595吨÷85%=700吨
答：略。
请完成以下题目：
（1）100吨含杂质3%的磁铁矿石中有多少四氧化三铁？
（2）含铁95%的生铁1000吨中纯铁的质量是多少？
（3）某炼铁厂利用含三氧化三铁80%的赤铁矿石100吨可得到含铁96%的生铁多少吨？
【课堂检测】
1．生铁和钢的主要区别是 ( B )
A．钢是铁的合金，而生铁是纯铁 B．含碳量不同 C．钢含碳而生铁不含碳D．生铁含碳而钢不含碳
2. 下列物质的颜色不是黑色的是（　AA　　）
A．Fe2O3　　B．Fe3O4　　C．MnO2　　D．CuO
3.炼铁的反应原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物（主要是Fe2O3）中将铁还原出来。反应的方程式为。
根据下图实验，思考并回答下列问题。
（1）实验时，有下列操作步骤，正确的操作顺序是 cab 。
a. 点燃酒精灯 b．点燃酒精喷灯 c. 通入一氧化碳气体
（2）该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是 排净玻璃管中的空气，避免加热时发生爆炸 。
（3）实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象为 红色粉末逐渐变成黑色 ，说明有 铁
生成；试管中出现的现象为 澄清的石灰水变浑浊 ，说明有 二氧化碳 生成。
（4）实验结束停止加热后还要往玻璃管内通一会儿一氧化碳直至玻璃管冷却，目的是 防止高温的铁被氧化 。
（5）由上述实验可知，一氧化碳具有 还原 性。在我们已经接触过的物质中具有这种性质的物质还有 氢气 和 一氧化碳 ，因此，它们在工业上常用来 冶炼金属 。
（6）点燃酒精灯的目的是 点燃多余一氧化碳，防治污染空气
。