1、 第第八八单元单元 金属和金属材料金属和金属材料 课题课题 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 一、一、铁的冶炼铁的冶炼 1金属资源的存在形式 大多数金属资源以_的形式存在，少数如_等以单质的形式存在。 （新疆发现的狗头金） 自然界存在的银 2地壳中含量位于前五位的金属元素：_。 3几种常见的矿石 以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。 （1）铁矿石：赤铁矿(主要成分是_)、黄铁矿(主要成分是_)、菱铁矿(主要成分是 _)、磁铁矿(主要成分是_)。 （2）铝矿石：铝土矿(主要成分是_)。 （3）铜矿石：黄铜矿(主要成分是_)、辉铜矿(主要成分是_)。
2、 4一氧化碳还原氧化铁实验 （1）实验现象及发生反应的化学方程式 玻璃管内 试管内 酒精灯处 现象 固体由_色变 为_色 澄清石灰水_ 气体燃烧，产生_色火焰 化学方程式 _ _ _ （2）实验步骤与注意事项 实验开始时，先_，再_。这样做的目的是_ _。 实验结束时，要先_，再_，原因是_ _。 装置右端导管处放置一只燃着的酒精灯的作用是_。 尾气的处理：因 CO 有毒，不能随意排入到空气中，处理的原则是_ _。 5工业炼铁 （1）设备：高炉。 （2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 （3）反应原理：A 区发生反应的化学方程式为_；A 区 发生反应的化学方程式为_。 【温馨提示】 （1）焦
3、炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的_。 （2）石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣除去。 （3）高炉炼铁得到的铁是生铁，其主要成分是铁，还含有_、P、S 等元素。来源:学+科+网 Z+X+ 二、二、含杂质的反应物或生成物的有关计算含杂质的反应物或生成物的有关计算 当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。 一般利用该公式及其变形：%100 不纯物质的总质量 纯物质的质量 纯度。 【例题】1000 t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96%的生铁的质量是多少？ 【解】设理论上可以炼出含铁 96%的生铁的质量为 x。
4、（x 不是纯物质的质量，不能直接代入计算） 1000 t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为：800t80%1000t 232 Fe O3CO2Fe3CO 160 112 1000t80% _ 高温 160 _ 112 _583tx 答：800 t 氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为 583 t。 一、1化合物 金、银 2铝、铁、钙、钠、钾 3 （1）Fe2O3 FeS2 FeCO3 Fe3O4 （2）Al2O3 （3）CuFeS2 Cu2S 4 （1）红棕 黑 变浑浊 蓝 Fe2O33CO2Fe3CO2 Ca(OH)2CO2CaCO3H2O 2COO22CO2 （2）通一氧化碳 加热 排尽装置内的空气
5、，防止形成一氧化碳与空气的混合气体，在加 热时爆炸 停止加热 停止通 CO 防止生成的铁又被氧化 尾气处理 将 CO 燃烧转化为无毒的 CO2或收集备用 5 （3）Fe2O33CO2Fe3CO2 CO2CO2、CCO22CO 【温馨提示】 （1）温度 （2）C 二、96%x 800t 96%x 112 800t 16096% 一、一、金属冶炼的难易金属冶炼的难易 金属冶炼的难易与金属的活动性强弱有关，金属的活动性越强，越难冶炼；金属活动性越弱，越容易冶炼。 如：人类利用金属铜的历史最久远，铁次之，铝在地壳中的含量虽然是最多的，但铝的利用才一百多年的 历史，其主要原因是铝的金属活动性强，冶炼难度
6、较高。铜的金属活动性弱，比较容易冶炼，所以铜的利 用较早。 二二、含杂质物质的计算含杂质物质的计算 1原理原理 化学方程式所表达的物质间质量关系都是参加反应的纯净物间的关系。当参与反应或生成的是含杂质的物 质时，要换算成纯净物的量，在进行计算。 2公式公式 （1）混合物中某物质的质量分数=100=1 该物质的质量 杂质的质量分数 混合物的总质量 。 （2）纯物质的质量=混合物的总质量该物质的质量分数。 （3）混合物的总质量= 某物质的质量 该物质的质量分数（纯度） 。 3计算步骤计算步骤 （1）将含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量。 （2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算。 （3）将计算
7、得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量。 典例典例 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 10 g 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_g。 （2）计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数。 【答案】 （1）6.6 （2）80% 【解析】 （1）二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收，故溶液的增重值即为二氧化碳的质量，由图像知，反应产 生二氧化碳的质量为 106.6 g100.0 g =6.6 g。 （2）设赤铁矿石中氧化铁的质量为 x， 3CO+
8、Fe2O32Fe+3CO2 160 3 44 x 6.6 g 160x=(3 44) 6.6 g 解得：x=8 g 所以样品中氧化铁的质量分数为：(8 g 10 g) 100%=80%。 1下列物质的颜色不是黑色的是 AFe2O3 BFe3O4 CMnO2 DCuO 2下列主要成分是 Fe2O3的铁矿石是 A赤铁矿 B磁铁矿 C菱铁矿 D黄铜矿 3下列实验现象描述正确的是 A硫在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰 B铜片放入稀硫酸中，有气泡产生 C镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光 D一氧化碳还原氧化铁，固体粉末由黑色变为红色 4下列关于金属的说法中，正确的是 A大多数金属在自然界中以单质形式存在 B钢属
9、于合金，生铁不属于合金 C铝土矿的主要成分是 Al2O3 D电线一般用铜制而不是银制，是因为铜的导电性比银好 5下列关于 CO 还原 Fe2O3实验的叙述，错误的是 A该实验必须有尾气处理装置 B加热前应先通入一段时间的 CO C用石灰水检验气体产物是 CO2 D用磁铁检验固体产物是 Fe 和 Fe3O4 6如图所示装置中通入 X 气体，并在管口 P 处点燃，实验结果是澄清石灰水变浑浊，则 X 可以是 AH2 BCO CCO2 DO2 7下列有关工业炼铁的叙述中，不正确的是 A炼铁用的设备是高炉 B炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石 C炼铁得到的生铁仍为混合物 D炼铁是用空气中的氧气将铁矿石中的
10、杂质氧化除去 8甲图是一氧化碳还原氧化铁的装置，乙图是炼铁高炉示意图。下列叙述中正确的是 A炼铁的主要原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 B乙图炼铁中原料焦炭的作用是只提供热量 C甲图中实验开始时应先点燃加热氧化铁的酒精喷灯 D两图中得到的铁是完全相同的 9早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁反应，某 化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空： （1）写出 CO 还原氧四氧化三铁的化学反应方程式_。 （2）能说明一氧化碳还原四氧化三铁属于化学变化的现象是_。 （3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是_。 （4）若把四氧化三铁换成
11、一定量的磁铁矿样品 W 克（该反应完全进行） ，并想测定该磁铁矿样品中四 氧化三铁的质量分数，需要测量的数据是_。 10人类的生活和生产都离不开金属材料。 （1）下列物质不属于 合金的是_。 （填序号） A青铜 B铝 C钢 D生铁 （2）工业炼铁可以把赤铁矿在高炉里和 CO 反应，该反应的化学方程式是_ _。 氧化铁（Fe2O3）的相对分子质量是_。 2000 t 含氧化铁 80的赤铁矿中理论上可炼得含铁 95生铁_t。 （保留一位小数） 112018平凉 2017 年春季，在张献忠沉银现场，考古学家发现了金币、银币、铜币和银锭，还有铁刀、 铁矛等兵器，金币银币光亮如初，铁刀铁矛锈迹斑赶。下列
12、说法不正确的是 A金银铜铁都是重要的金属资源 B金银的化学性质比铜铁更稳定 C自然界中，金、银、铜、铁主要以单质的形式存在 D可以用银、铁、硫酸铜溶液验证银、铁、铜三种金属的活动性顺序 122018重庆小明笔记中有一处错误，你认为是图中的哪一处 Aa 处 Bb 处 Cc 处 Dd 处 132017 成都工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图： 已知：生铁的含碳量为 2%4.3%，钢的含碳量为 0.03%2%。 （1）反应：Fe2O3+3CO2Fe+3CO，Fe2O3+3C2Fe+3CO。属于置换反应的是_ _，用于高炉炼铁的原理是_（填序号） 。 （2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是_。
13、 （3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是_。炉渣中含有硅 酸钙（CaSiO3)，其中硅元素的化合价是_。 （4）炼钢炉中，通入纯氧的目的是_。 将钢锭轧成钢板，体现了金属的_性。 （5）钢铁制品可能会生锈，写出用稀硫酸除锈反应的化学方程式：_ _。 1 【答案】A 【解析】Fe3O4 、MnO2、CuO 都是黑色固体，Fe2O3是红棕色固体，故选 A。 2 【答案】A 【解析】A、赤铁矿主要成分是氧化铁；B、磁铁矿主要成分是四氧化三铁；C、菱铁矿主要成分是碳酸 亚铁；D、黄铜矿主要成分是硫化亚铁铜。故选 A。 3 【答案】C 【解析】A、硫在氧气中燃烧，产生明亮的蓝紫色
14、火焰，错误；B、在金属活动性顺序中，铜位于氢的后 面，不能与稀盐酸或稀硫酸反应，即铜片放入稀硫酸中，无气泡产生，错误；C、镁条在空气中燃烧， 发出耀眼白光，生成一种白色固体，正确；D、一氧化碳还原氧化铁，固体粉末由红色变为黑色，错误。 故选 C。 点睛：点睛：氧气的浓度不同，燃烧的现象可能不同；氧气的量不同，生成物也可能不同。 4 【答案】C 5 【答案】D 【解析】A、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，装置末端处添加尾气处理装置，目的是防止 一氧化碳污染空气，正确；B、因为一氧化碳具有可燃性，如果玻璃管中有空气，在加热的情况下可能 引起爆炸，故实验开始要先通入一氧化碳至空气排完，再加
15、热药品，正确；C、氢氧化钙溶液与二氧化 碳反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以可以用石灰水来检验产生的 CO2气体，正确；D、Fe 和 Fe3O4都 能被磁铁吸引，错误。故选 D。学科网 6 【答案】B 【解析】二氧化碳、氧气都不与氧化铜反应，也不能燃烧。氢气和氧化铜在加热条件下生成铜和水，水 和石灰水中的氢氧化钙不反应，所以澄清石灰水不变浑浊。一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二 氧化碳，二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以澄清石灰水变浑浊，一氧化碳 不与氢氧化钙反应，也不溶于水，所以 P 处出来的气体是剩余的一氧化碳，点燃条件下一氧化碳和氧气 反应生成二氧化碳。故选 B。
16、 7 【答案】D 【解析】A、工业炼铁的主要设备为高炉，正确；B、工业炼铁的主要原料为铁矿石、焦炭和石灰石等， 正确；C、工业炼铁的主要产物为生铁，是一种铁合金，属于混合物，正确；D、工业炼铁的主要原理为 利用一氧化碳的还原性还原出铁矿石中的铁，错误。故选 D。 8 【答案】A 【解析】A、炼铁的主要原理是 3CO+Fe2O32Fe+3CO2，正确；B、乙图炼铁中原料焦炭的作用不是 只提供热量，还提供还原剂，故 B 错误；C、甲图中实验开始时应先点燃尾气酒精灯，再点燃加热氧化 铁的酒精喷灯，故 C 错误；D、两图中得到的铁是完全不相同的，甲中得到的是铁，乙中得到的是生铁， 故 D 错误。故选
17、A。 9 【答案】 （1）4CO+Fe3O43Fe+4CO2 （2）澄清石灰水变浑浊 （3）除去尾气中 CO （4）充分反应后，玻璃管中剩余固体的质量 10 【答案】 （1）B （2）3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 160 1178.9 【解析】 （1）合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质；铝为金 属单质，不是合金。 （2）氧化铁和 CO 高温下反应生成二氧化碳和铁，则反应的化学方程式为 Fe2O3+3CO3CO2+2Fe；Fe2O3的相对分子质量是 56 2+16 3=160；2000 t 含氧化铁 80%的赤 铁矿中，其氧化铁的质量是 2000
18、 t 80%=1600 t；设理论上可炼出含铁 96%的生铁质量为 x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 1600 t 95%x 112 1600t 1 5 60 9x x1178.9 t。 答：上述赤铁矿理论上可炼得含铁 95%的生铁 1178.9 t。 11 【答案】C 12 【答案】B 【解析】A、氧化铁是赤铁矿的主要成分，正确；B、失氧的过程为还原反应，得氧的过程为氧化反应， 一氧化碳发生的是氧化反应，错误；C、一氧化碳和氧化铁的反应条件是高温，正确；D、一种单质和 一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应，一氧化碳和氧化铁都是化合物，二者 的反应不是
19、置换反应，正确。故选 B。学科￥网 13 【答案】 （1） （2）增大反应接触面积，加快反应速率 （3）N2 +4 （4）使生铁中的碳转化为二氧化碳，降低生铁中碳含量 延展 （5）Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O 【解析】 （1）一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应。故选； 高炉炼铁是利用一氧化碳还原氧化铁，故选。 （2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应 物的接触面积，加快反应速率。 （3）空气的主要成分是氮气和氧气，但氮气不参与炼铁的反应。故热 空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是 N2；CaSiO3中 Ca 显+2 价，O 显-2 价， 则 Si 的化合价为 0-（-2） 3-（+2）=+4。 （4）生铁中含有较多的碳，碳与氧气能反应生成二氧化碳。 故炼钢炉中，通入纯氧的目的是使生铁中的碳转化为二氧化碳，降低生铁中碳含量；将钢锭轧成钢板， 体现了金属的延展性。 （5）硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁和水。化学方程式为 Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。