2.5.3物质的分类：金属的冶炼 导学案
学科
科学
学生姓名
年级
九
任课 老师
授课时间
教
学
目
标
教学内容：2.5.3物质的转化：金属的冶炼
考 点：了解金属冶炼的概念，理解用碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜的原理，理解炼铁的化学原理及氧化还原反应。
课
堂
教
学
过
程
课前检查
作业完成情况：优□ 良□ 中□ 差□
建议:
过程
课前交流，了解学生上次课的复习情况
知识梳理
金属的冶炼
1.冶炼原理
金属冶炼主要是指将金属氧化物转化为还原剂的过程。在金属氧化物中加入还原剂，夺取金属氧化物中的氧，从而使其还原成金属单质。
2.常用还原剂和常见还原反应
常见还原剂有：碳、一氧化碳和氢气。
（1）木炭和氧化铜粉末在高温下的反应
（2）一氧化碳还原氧化铁
（3）氢气还原氧化铜实验
现象：黑色粉末逐渐变为红色，试管口有水生成。
例题精讲
【例1】根据矿石的主要成分分析,下列矿石中最适合炼铁的是??；
A.磁铁矿(主要成分Fe3O4）? ? B.黄铁矿(主要成分FeS2） C.菱铁矿(主要成分FeCO3）? ? D.赤铜矿(主要成分Cu2O）
【例2】某化学小组的同学利用混有少量CO2的CO气体还原氧化铁，并验证反应后的气体产物。实验室现有如图所示实验装置（可重复使用）。按气体从左到右的方向，装置连接顺序正确的是（）。
A．甲→乙→丙→丁 B.甲→丙→乙→丁
C.乙→甲→丙→甲→丁 D．乙→甲→丙→乙→丁
【例3】将CO通入盛有12gFe2O3的试管内，加热反应一段时间后，停止加热，继续通入CO至试管冷却，此时试管内残留固体的质量为9.6g，则反应生成铁的质量为（?）。
A.2.4g B.5.6g C.8.4g D.9.6g
当堂检测：
1.氢气、一氧化碳、碳粉都分别与氧化铜反应,下列叙述错误的是(??)
A.氢气、一氧化碳、碳粉都发生了氧化反应 B.都属于置换反应
C.反应都要加热 D.反应最终都有红色物质生成
2.在氢气还原氧化铜的实验中，进行如下操作：①加热；②停止加热；③通入氢气；④停止通入氢气。下列操作顺序正确的是（）。
A.③①④② B.①③②④ C.③①②④ D..①③④②
3.由下面实验现象可知，黑色粉末可能是( )
A．CuO和C B．Fe和CuO C．MnO2和CuO D．FeO和C
4.下面是摘录了某些同学实验记录本中的有关实验现象描述的一部分内容,其中正确的是(??)
A．将带有铜绿的铜丝在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
B．镁带在空气中点燃，发出耀眼的白光，同时生成氧化镁
C．点燃一氧化碳气体，看到蓝紫色火焰，同时放出热量
D．氢气还原氧化铜的实验，可以看到有铜生成
5.如图是对CO还原氧化铁的实验装置进行的改进,已知，下列说法错误的是（）
A. 试管1中可以加入甲酸（HCOOH）和浓硫酸，CO可以现制现用
B. 为了节约时间，实验开始前先点燃酒精喷灯，过一段时间后再点燃酒精灯
C. 实验过程中可以看到试管2中红色粉末变成黑色，具支试管3中澄清石灰水变浑浊
D. 该实验中涉及的基本反应类型只有分解反应
6.某同学用如图装置进行CO与Fe2O3的反应。下列说法错误的是（?）。
该实验装置应增加尾气处理装置
加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气
NaOH溶液应改为Ca(OH)2溶液以检验产生的CO2气体
反应后的固体是Fe和Fe2O3的混合物，可以采用加入盐酸并过滤的方法得到Fe
7.把水煤气及少量氮气、二氧化碳、水蒸气的混合物依次通过加热的氧化铜、苛性钠溶液和固体烧碱,最后剩余的气体是(??)
A.H2 B.N2 C.NO D.H2O（气）
8.CO和C分别跟CuO反应，若生成等质量的Cu，则反应中消耗的CO和C的质量比为（假定CO全部用于还原CuO）（ ）。
A.1:1 B.7:3 C.14:3 D.1:2
9. 含杂质的Fe2O3固体样品20g,高温下用足量的CO完全还原(杂质不与CO反应),将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水充分吸收后,产生30g白色沉淀。则下列说法正确的是(?)
A. 通入的CO质量为8.4g B. 还原后的固体质量为11.2g
C.. 样品中氧化铁的质量分数为80% D. 样品中氧元素质量分数一定为24%
10.用锌、氧化铜、稀硫酸制取铜,有下列两种途径:
若用这两种方法制得相同质量的铜时,下列叙述符合实际实验结果的是(??)
消耗相同质量的氧化铜 B．消耗相同质量的锌
C.消耗相同质量的硫酸 D．生成硫酸锌质量相同
11.小章同学准备在实验室用下图所示装置模拟工业炼铁。请你据此回答题。
实验中产生的现象主要有:__________________________________、____________________________________________。(写两点) (2)实验中两个酒精灯的作用各是什么?左边：______________________；
右边:_______________________________。 (3)当Fe2O3反应完全后,应先熄灭________(填“左边”或“右边”)的酒精灯。 (4)某同学实验完成后,发现过量的澄清石灰水增重0.88g,则该同学通入装置的CO气体质量
?
(填“大于”、“小于”或“等于”)0.56g。
12.如图是初中科学中常见的化学实验操作流程,根据流程图回答下列相关问题:
图A装置搭配完整之后,对A装置仍需要进一步操作,该操作是______________________。 (2)图中B瓶内所盛的是______________,目的是______________________________。 (3)本实验中H2O2的量是不足的,那么会不会影响实验的结果呢?为什么？_________________________________________________________________________________。 (4)如果用G来收集残留的气体,那么F应当接G的_________（填“m”或“n”）端,原因是_________________________________________________________________________________。
13.为测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数，小龙和他的同学用足量的一氧化碳与10g赤铁矿石样品充分反应（杂质不参与反应），并将生成的气体用一定量的氢氧化钠溶液完全吸收，该溶液总质量与反应时间的变化关系如图。
（1）上述反应产生二氧化碳的质量为 （2）计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数； （3）若上述反应后剩余固体质量为m克，写出计算该赤铁矿石中氧化铁质量分数的表达式
五．课堂小结：
课堂检测
听课及知识掌握情况反馈
测试题（累计不超过20分钟） 道 成绩
教学需： 加快□ 保持□ 放慢□ 增加内容□
课后巩固
作业 题 巩固复习 预习布置
老师
课后
赏识
评价
老师最欣赏的地方：
老师想知道的事情：
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任课 老师
授课时间
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教学内容：2.5.3物质的转化：金属的冶炼
考 点：了解金属冶炼的概念，理解用碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜的原理，理解炼铁的化学原理及氧化还原反应。
课
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课前检查
作业完成情况：优□ 良□ 中□ 差□
建议:
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课前交流，了解学生上次课的复习情况
知识梳理
金属的冶炼
1.冶炼原理
金属冶炼主要是指将金属氧化物转化为还原剂的过程。在金属氧化物中加入还原剂，夺取金属氧化物中的氧，从而使其还原成金属单质。
2.常用还原剂和常见还原反应
常见还原剂有：碳、一氧化碳和氢气。
（1）木炭和氧化铜粉末在高温下的反应
（2）一氧化碳还原氧化铁
（3）氢气还原氧化铜实验
现象：黑色粉末逐渐变为红色，试管口有水生成。
例题精讲
【例1】根据矿石的主要成分分析,下列矿石中最适合炼铁的是?A??；
A.磁铁矿(主要成分Fe3O4）? ? B.黄铁矿(主要成分FeS2） C.菱铁矿(主要成分FeCO3）? ? D.赤铜矿(主要成分Cu2O）
A、磁铁矿的主要成分是Fe3O4，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，含铁量比较高．所以正确． B、黄铁矿的主要成分是FeS2，冶炼时会产生大量的二氧化硫，造成空气污染和酸雨，所以错误． C、菱铁矿的主要成分是FeCO3，相对含铁量较低．所以错误． D、赤铜矿的主要成分是Cu2O，不含铁元素，根据质量守恒定律，不可能炼出铁，所以错误．
【例2】某化学小组的同学利用混有少量CO2的CO气体还原氧化铁，并验证反应后的气体产物。实验室现有如图所示实验装置（可重复使用）。按气体从左到右的方向，装置连接顺序正确的是（ C ）。
A．甲→乙→丙→丁 B.甲→丙→乙→丁
C.乙→甲→丙→甲→丁 D．乙→甲→丙→乙→丁
首先应除去混合气体中的CO2，避免造成对反应后生成气体中CO2检验的影响，因此混合气体先通入盛有氢氧化钠溶液的乙装置；通过装置乙的混合气体再通过甲装置的澄清石灰水，检验二氧化碳是否被完全吸收，然后通入装置丙进行还原氧化铁的反应，最后再通过甲装置检验二氧化碳的生成进而确定一氧化碳的存在，因反应后的气体中还含有未完全反应的有毒气体CO，应用气囊收集，防止污染空气，故答案为：C．
【例3】将CO通入盛有12gFe2O3的试管内，加热反应一段时间后，停止加热，继续通入CO至试管冷却，此时试管内残留固体的质量为9.6g，则反应生成铁的质量为（B??）。
A.2.4g B.5.6g C.8.4g D.9.6g
当堂检测：
1.氢气、一氧化碳、碳粉都分别与氧化铜反应,下列叙述错误的是(?B?)
A.氢气、一氧化碳、碳粉都发生了氧化反应 B.都属于置换反应
C.反应都要加热 D.反应最终都有红色物质生成
2.在氢气还原氧化铜的实验中，进行如下操作：①加热；②停止加热；③通入氢气；④停止通入氢气。下列操作顺序正确的是（ C ）。
A.③①④② B.①③②④ C.③①②④ D..①③④②
3.由下面实验现象可知，黑色粉末可能是( A )
A．CuO和C B．Fe和CuO C．MnO2和CuO D．FeO和C
A、氧化铜和碳高温反应能生成铜和二氧化碳，铜是红色粉末，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故A正确； B、铁和氧化铜中不含碳元素，不会生成二氧化碳，不符合题意，故B错误； C、二氧化锰和氧化铜中不含碳元素，不会生成二氧化碳，故C错误； D、氧化亚铁和碳高温不会产生红色粉末，故D错误； 故答案为：A．
4.下面是摘录了某些同学实验记录本中的有关实验现象描述的一部分内容,其中正确的是(?A?)
A．将带有铜绿的铜丝在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
B．镁带在空气中点燃，发出耀眼的白光，同时生成氧化镁
C．点燃一氧化碳气体，看到蓝紫色火焰，同时放出热量
D．氢气还原氧化铜的实验，可以看到有铜生成
A、将带有铜绿的铜丝在酒精灯火焰上灼烧，由于铜绿分解，所以铜丝表面变黑（该黑色物质为氧化铜）．故选项正确； B、镁带在空气中点燃，发出耀眼的白光，同时生成白色固体．故选项错误； C、点燃一氧化碳气体，看到蓝色火焰，同时放出热量．故选项错误； D、氢气还原氧化铜时有铜生成属于实验结论，不属于实验现象．故选项错误；
5.如图是对CO还原氧化铁的实验装置进行的改进,已知，下列说法错误的是（ B ）
A. 试管1中可以加入甲酸（HCOOH）和浓硫酸，CO可以现制现用
B. 为了节约时间，实验开始前先点燃酒精喷灯，过一段时间后再点燃酒精灯
C. 实验过程中可以看到试管2中红色粉末变成黑色，具支试管3中澄清石灰水变浑浊
D. 该实验中涉及的基本反应类型只有分解反应
A、甲酸和浓硫酸在加热的条件下生成一氧化碳和水，所以试管1中可以加入甲酸（HCOOH）和浓硫酸，CO可以现制现用，故A正确； B、实验中应先通入CO、后加热CuO，所以应该先点酒精灯，然后再点酒精喷灯，故B错误； C、一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以实验过程中可以看到试管2中红色粉末变成黑色，具支试管3中澄清石灰水变浑浊，故C正确； D、甲酸制取一氧化碳的反应属于分解反应，一氧化碳和氧化铁的反应、二氧化碳和氢氧化钙的反应不属于反应基本类型，故D正确． 故选：B．
6.某同学用如图装置进行CO与Fe2O3的反应。下列说法错误的是（?D?）。
该实验装置应增加尾气处理装置
加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气
NaOH溶液应改为Ca(OH)2溶液以检验产生的CO2气体
反应后的固体是Fe和Fe2O3的混合物，可以采用加入盐酸并过滤的方法得到Fe
7.把水煤气及少量氮气、二氧化碳、水蒸气的混合物依次通过加热的氧化铜、苛性钠溶液和固体烧碱,最后剩余的气体是(?B?)
A.H2 B.N2 C.NO D.H2O（气）
8.CO和C分别跟CuO反应，若生成等质量的Cu，则反应中消耗的CO和C的质量比为（假定CO全部用于还原CuO）（ C ）。
A.1:1 B.7:3 C.14:3 D.1:2
9. 含杂质的Fe2O3固体样品20g,高温下用足量的CO完全还原(杂质不与CO反应),将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水充分吸收后,产生30g白色沉淀。则下列说法正确的是(?C )
A. 通入的CO质量为8.4g B. 还原后的固体质量为11.2g
C.. 样品中氧化铁的质量分数为80% D. 样品中氧元素质量分数一定为24%
10.用锌、氧化铜、稀硫酸制取铜,有下列两种途径:
若用这两种方法制得相同质量的铜时,下列叙述符合实际实验结果的是(?A?)
消耗相同质量的氧化铜 B．消耗相同质量的锌
C.消耗相同质量的硫酸 D．生成硫酸锌质量相同
11.小章同学准备在实验室用下图所示装置模拟工业炼铁。请你据此回答题。
实验中产生的现象主要有:__________________________________、____________________________________________。(写两点) (2)实验中两个酒精灯的作用各是什么?左边：______________________；
右边:_______________________________。 (3)当Fe2O3反应完全后,应先熄灭________(填“左边”或“右边”)的酒精灯。 (4)某同学实验完成后,发现过量的澄清石灰水增重0.88g,则该同学通入装置的CO气体质量
?
(填“大于”、“小于”或“等于”)0.56g。
（1）硬质玻璃管中固体由红棕色变成黑色，澄清的石灰水变浑浊；（2）加热玻璃管，点燃一氧化碳气体，防止污染空气；（3）左边（4）大于
（1）在加热的条件下，在硬质玻璃管中，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，所以，反应的现象是：硬质玻璃管中固体由红棕色变成黑色；反应生成的二氧化碳与澄清的石灰水反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以，实验的现象是：澄清的石灰水变浑浊； （2）实验中左边的酒精灯加热玻璃管；右边的酒精灯：点燃一氧化碳气体，防止污染空气； （3）当Fe2O3反应完全后，应先停止加热还要继续通入一氧化碳，所以，应先熄灭左边的酒精灯； （4）因为实验开始或结束都要通入一氧化碳，故该实验中一氧化碳的实验用量大于量论用量．
12.如图是初中科学中常见的化学实验操作流程,根据流程图回答下列相关问题:
图A装置搭配完整之后,对A装置仍需要进一步操作,该操作是______________________。 (2)图中B瓶内所盛的是______________,目的是______________________________。 (3)本实验中H2O2的量是不足的,那么会不会影响实验的结果呢?为什么？_________________________________________________________________________________。 (4)如果用G来收集残留的气体,那么F应当接G的_________（填“m”或“n”）端,原因是_________________________________________________________________________________。
（1）由于装置A是用来制取氧气，所以要检查装置的气密性，故答案为：检查装置的气密性； （2）根据流程图可以看出需要干燥的氧气，故装置B中应放浓硫酸（浓硫酸具有吸水性，可做干燥剂）；故答案为：浓硫酸，用来干燥氧气； （3）由流程图可以看出其意图是通过装置C中的碳和A中产生的氧气反应生成的一氧化碳，进而和E中的氧化铜反应，证明一氧化碳的还原性．H2O2的量不足，产生的O2的量就不足，C和不足量的O2反应会生成CO，如果氧气足量生成的就是CO2了，后面实验就无法进行了；故答案为：不会，H2O2的量不足，产生的O2的量就不足，C和不足量的O2反应会生成CO，如果氧气足量生成的就是CO2了，后面实验就无法进行了； （4）残留的气体是CO，不溶于水，由于G装置内装满水，如果一氧化碳从m管进入集气瓶，由于一氧化碳的密度远小于水的密度，进入集气瓶内的一氧化碳会从n管中导出；而从n管进入，由于一氧化碳不溶于水，在一氧化碳压力的不断增大下，集气瓶中的水会被压出，一氧化碳就会收集在瓶中．故答案为：n，因为残留的气体是CO，不溶于水，进入G中会聚集在瓶子的上端，故要接n端．
13.为测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数，小龙和他的同学用足量的一氧化碳与10g赤铁矿石样品充分反应（杂质不参与反应），并将生成的气体用一定量的氢氧化钠溶液完全吸收，该溶液总质量与反应时间的变化关系如图。
（1）上述反应产生二氧化碳的质量为 （2）计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数； （3）若上述反应后剩余固体质量为m克，写出计算该赤铁矿石中氧化铁质量分数的表达式
（1）上述反应产生二氧化碳的质量=106.6-100=6.6g 设该样品中氧化铁质量为x 3CO＋Fe2O3 =高温= 2Fe＋3CO2 160 3×44 x 6.6g x=8g （2）该赤铁矿石中氧化铁的质量分数=8g÷10g×100％=80％ （3）若上述反应后剩余固体质量为m克,写出计算该赤铁矿石中氧化铁质量分数的表达式： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 ,赤铁矿石样品中Fe2O3变为Fe,所以质量3O减少, 160 112 48 y (10-m) 解得 y=10（10-m）/ 3 所以,氧化铁质量分数=10(10-m)/3÷10=(10-m)/3×100％
五．课堂小结：
课堂检测
听课及知识掌握情况反馈
测试题（累计不超过20分钟） 道 成绩
教学需： 加快□ 保持□ 放慢□ 增加内容□
课后巩固
作业 题 巩固复习 预习布置
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