第5章 第2节 金属矿物 铁的冶炼 导学案（含部分答案）

第5章 第2节 金属矿物 铁的冶炼 导学案
【学习目标】1、了解金属矿物在自然界中的存在
2、掌握实验室炼铁的原理、装置、步骤及注意点
3、掌握工业炼铁的原料、设备、原理、产品与实验室的区别。
4含杂质的化学方程式的计算。
【学习重点】掌握实验室炼铁的原理、装置、步骤及注意点
【学习难点】含杂质的化学方程式计算。
【学习过程】
课前学习
1. 工业炼铁的原理，用化学方程式表示为：
2. 实验室用CO还原Fe2O3的步骤：
①按要求组装仪器，并检查
②检验一氧化碳的 ，并先通入纯净的一氧化碳一会儿，目的是
③点燃酒精灯，开始加热
④当出现 现象时先停止加热继续： 至装置冷却
3. 炼铁的产品：
二、预习展示
1.下列属于纯净物的是 （ ）
A. 磁铁矿 B. 生铁 C. 钢 D. 含铁70%的氧化铁
2.地壳中含量最多的金属元素是 （ ）
A. 铁 B. 铝 C. 铜 D. 氧
3.铁的主要原料是 （ ）
A. 铁矿石 焦炭 石灰石 B. 铁矿石 焦炭 石灰石
C. 铁矿石 一氧化碳 二氧化碳 D. 铁矿石 一氧化碳 石灰石
4.根据图-1实验室研究炼铁的化学原理的装置，请回答和该实验有关的问题。
(1)A处玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
(2)B处的实验现象 。
（3）图-1中尾气处理的目的是 。
（4）高炉炼铁中焦炭的作用是：
① ；② 。
（5）课本P125 图5-11中为什么生铁出口低于炉渣出口？
答 。
我的疑惑：（请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。
三、课内学习，合作探究，展示汇报：
目标一、实验室模拟炼铁
（1）炼铁原理的实验装置图
（2）实验操作步骤：
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③通 ④
⑤ ⑥
注意：③④两步不能颠倒，目的是
⑤⑥两步不能颠倒，原因是
（3）处理尾气的原因是 ，应如何处理？
（4）实验中观察到的现象：（1）
（2）
（5）写出一氧化碳与氧化铁在高温条件发生反应的化学方程式

目标二 工业炼铁
（1）设备：
（2）原料： 、 、 、
（3）各原料的作用：
铁矿石 焦炭和热空气 ，
石灰石
（4）反应原理
用化学方程式表示，高炉中如何产生一氧化碳：
， 。
（5）产品：
（6）出铁口为什么低于炉渣出口？
目标三、利用化学方程式进行不纯物质的相关计算。
化学方程式所表示的反应物与生成物之间的质量关系，指的是纯净物。然而现实生产、生活所接触的物质大多为不纯物，因此在进行含有一定量杂质的反应物或生成物的计算时，首先要掌握不纯物与纯净物之间的质量关系。
1．不纯物的质量 = 纯净物的质量＋杂质的质量
2．纯净物质量 = 不纯物质量×纯净物质量分数
3．不纯物质量= 纯净物质量÷纯净物质量分数
【例题】用2000吨含氧化铁75%的赤铁矿，可炼铁多少吨？
[解] 2000吨赤铁矿含氧化铁的质量为
2000吨×75%=1500吨
设：1500吨氧化铁可炼出铁的质量为x。
Fe2O3 +3CO2Fe + 3CO2
160 2×56
1500t x
x==1050t
答：可炼铁1050吨。
【达标检测】
1.下列说法中，正确的是（　　）
A．地壳中含量最多的金属元素是铁
B．赤铁矿、磁铁矿是重要的金属资源
C．铝比铁活泼，所以铁比铝耐腐蚀
D．纯铜的熔点小于铜锌合金
2．炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 ②高温煅烧石灰石 ③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧
其中属于化合反应的是（　　）
A．①和④ B．②和③ C．③和④ D．只有④
3.炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为原料炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据题图和所学知识判断，下列说法错误的是（　　）
A．生铁属于混合物
B．炼铁过程中所有元素的化合价均发生了改变
C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
D．工业炼铁的设备是高炉
4.自然界的矿物含量非常丰富，我国蕴藏了多种自然界稀少的金属矿物，在下列矿物中，不属于金属矿物的是（　　）
A．石灰石 B．赤铁矿 C．黄铜矿 D．孔雀石
5.下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（　　）
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
④高炉炼铁原料有铁矿石、焦炭、石灰石
①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
6.如图是“华夏之光”展厅展示的东汉时期冶铁技术．这一发明比欧洲大约早1100多年，得益于我国很早就发明了比较强的鼓风系统和比较高大的竖炉．
（1）比较强的鼓风系统在炼铁中主要作用是　提供充足氧气（空气）　．
（2）请写出工业炼铁的化学方程式　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　．
（3）炼铁得到的生铁属于铁的合金，是　混合物　（混合物或纯净物）．
7.实验室根据工业炼铁的原理设计了如图所示装置进行实验．请回答：
（1）主要成分为氧化铁的矿石名称为　赤铁矿　；图中还原氧化铁的化学方程式为：　3CO+Fe2O32Fe+3CO2　
（2）“加热”和“通气”（通入CO）的操作顺序是　通气、加热　．
8.某高炉年产生铁500万吨（设生铁中含铁96%），生产过程中铁的损耗不计，问需要含60% Fe2O3的赤铁矿（Fe2O3）多少吨？
答案：
1.解析：地壳中含量最多的金属元素不是铁，是铝；赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是氧化铁和四氧化三铁，是重要的金属资源；由于铝与氧气反应能形成致密的氧化物的薄膜，对内部的铝起到保护作用，所以铝比铁更耐腐蚀；纯铜的熔点大于铜锌合金。
答案：B．
2.解析：化合反应是两种或两种以上的物质反应生成一种物质，其特征是：“多变一”
一氧化碳和铁矿石反应生成铁和二氧化碳不符合“多变一”的特征，不属于化合反应；石灰石生成二氧化碳和氧化钙的反应不符合“多变一”的特征，符合“一变多”的分解反应特征；焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；焦炭充分燃烧生成二氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应．
答案：C
3.解析：生铁是铁和碳的合金，属于混合物，故正确；炼铁的原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，此过程中，氧元素的化合价没有发生改变，故错误；原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，故正确；工业炼铁的设备是高炉，故正确。
答案：B
4.解析：石灰石学名碳酸钙，是金属钙的碳酸盐，不属于金属矿物；赤铁矿主要成分为三氧化二铁，是常见的铁矿之一；黄铜矿是铜的硫化物，可用于冶炼铜；孔雀石主要成分是碱式碳酸铜，可以用来冶炼铜，属于金属矿物。
答案：A
5.解析：①焦炭在炼铁过程中的主要作用是现转化为一氧化碳，然后再还原铁矿石．故提供热量和得到还原剂一氧化碳；
③而炼铁原理的化学方程式为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；④高炉炼铁原料有铁矿石、焦炭、石灰石。
答案：D
6.解析：
（1）比较强的鼓风系统在炼铁中主要作用是
（2）氧化碳能与氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（3）炼铁得到的生铁属于铁的合金，是混合物．
答案：
（1）提供充足氧气（空气）；
（2）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
（3）混合物．
7.解析：（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁；氧化铁在一氧化碳的高温的条件下反应生成铁和二氧化碳；
（2）因为一氧化碳具有可燃性，能和氧气混合在点燃的条件下会发生爆炸，所以实验开始时应先通一氧化碳再加热，目的是赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸．
答案：（1）赤铁矿；3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（2）通气、加热
8.解析： 此题属于利用化学性质，据化学方程式的基本计算，但要注意题目中两个百分含量的意义。生铁纯度为96%，则年产500万吨的生铁中含纯铁500×96%=480（万吨）。含Fe2O360%的赤铁矿，即Fe2O3％＝60％
解：年产纯铁量500×96%=480万吨
设：需要含60% Fe2O3的赤铁矿（Fe2O3）万吨
3CO + Fe2O32Fe + 3CO2
160 112
60％万吨 480万吨


答：需含60% Fe2O3的赤铁矿1142.9万吨。