5.2金属矿物、铁的冶炼（第1课时）学案。

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第5章第二节金属矿物铁的冶炼（第1课时）
【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、认识C、CO、CO2的相互转化。
【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】掌握工业炼铁的原料、设备、原理、产品与实验室的区别
【学习过程】
一、回顾、预习与交流
【旧知回顾】：
阅读p116-117，了解金属矿物在自然界中的存在方式。
1.自然界中以单质形式存在的有___________________。因为这些金属的化学性质______活泼。地壳中含量最多的金属元素为_______，其次为____________。
2.铁的矿物主要有________、________、_______和黄铁矿。赤铁矿的主要成分为_________，磁铁矿的主要成分为________。
3.矿石都是_______物，赤铜矿的主要成分为________，（标出铜元素的化合价），名称为___________。
4.比较氧化铁、四氧化三铁及FeS2中铁元素的质量分数由高到低的顺序为________________________________。
5.一氧化碳化学式_______：煤气的主要成分，______溶于水，有______性，能和人体的血红蛋白结合，而导致无法与氧气结合，同时一氧化碳具有_______性，可作为燃料。燃烧的化学方程式为____________________。
【新知导学】：
1.什么叫金属的冶炼？
名称铁粉氧化铁四氧化三铁氧化亚铁
化学式
颜色
2．
3.常见的铁矿石有哪些？选择最适合炼铁的铁矿石考虑哪些因素？

二、合作、研讨与点拨：
活动一、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
⑤⑥
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
活动二工业炼铁
（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？
三、总结、反思与提升
1、总结：活动一、二。对比实验室与工业炼铁
实验室炼铁工业炼铁
装置（设备）
药品（原料）
原理
产品
2、活动一中实际使用的CO的质量比参加反应的CO的质量要。
直玻璃管内的物质反应前后质量差为的质量。
澄清石灰水增加的质量的理论上是的质量。
3、提升：金属的冶炼方法
电解法：（铝的冶炼）
热还原法：利用还原剂C、CO、H2在加热或高温的条件下将金属氧化物中的氧夺走，使金属氧化物被还原成金属单质。
如：一氧化碳还原氧化铁___________________________
一氧化碳还原四氧化三铁________________________
氢气还原氧化铜________________________________等。
4、书写C、CO、CO2的转化反应化学方程式
①_______________________________
②_______________________________
③_______________________________
④_______________________________
四、自检、反馈与巩固
【课堂作业】
1.工业上高炉炼铁用的原料是（）
①焦炭；②石灰石；③一氧化碳；④铁矿石
A．①②B．③④C．①②④D．②③④
2、以下是高炉中发生的部分反应，其中能产生还原金属氧化物的物质的反应是（）
A．C+O2CO2B．CO2+C2CO
C．CaCO3CaO+CO2↑D．3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3、下列物质中呈红色的氧化物是（）
A．Fe2O3B．CuC．FeOD．CuO
4、从含钠或钾的矿物中冶炼得到钠或钾常用的方法为（）
A．热还原法B．直接加热法C．电解法D．氧化法
5、做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质的方法是（）
A．用大量水边冲边洗B．用试管刷左右、上下用力刷
C．用盐酸或稀硫酸冲洗后再用水冲洗D．用肥皂粉清洁后再用水冲洗
5、一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图所示
（1）若先给氧化铁加热，再通一氧化碳可能产生的
后果是。
（2）A中的现象是，
A中发生反应的化学方程式为：。
（3）B装置中的现象是，根据该现象可判断A中反应是否已经开始，B中发生化学反应的化学方程式：。
（4）C装置的作用是，C装置收集气体的方法叫，收集到C瓶中的气体应如何处理，你还有哪些处理的办法。
（5）当氧化铁全部还原成铁后停止实验，应该先熄灭直到试管冷却，再停，其目的是。
【课后训练】
1.矿石是冶炼金属的主要原材料，要冶炼某种金属，如何选取矿石，冶炼过程中发生了哪些化学反应，这是冶炼前必须应该知道的，就这方面的内容，回答下列问题。
（1）在评定铁矿石的品位和质量时，除看到这种铁矿石里的含铁量外，还要看它的脉石（SiO2）成分和有害杂质（硫、磷）的含量的多少，下列铁矿石不能作为炼铁矿石的是（）
A．赤铁矿（Fe2O3）B．磁铁矿（Fe3O4）
C．硫铁矿（FeS2）D．菱铁矿（FeCO3）
（2）人类在很早就发现，孔雀石在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来。在这里主要发生了以下两个反应：①孔雀石中的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]受热分解成为氧化铜、水和二氧化碳；②氧化铜与赤热的木炭反应生成了铜和二氧化碳。请写出这两个反应的化学方程式。
3.某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：（已知：CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O）
(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→()→()→()。C装置中NaOH的作用是
(2)实验开始时，应(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是。
(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为，反应方程式为。
(4)除CO外，还有(写化学式)可以还原Fe2O3。

精选阅读

《金属、金属矿物和铁的冶炼》教学案

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《金属、金属矿物和铁的冶炼》教学案
班级姓名学号
知识回顾
1．金属有许多共同的物理特征，如。
2．金属的化学性质：常见的金属有铝、铁、铜（写出它们下列反应的化学方程式）
（1）在加热或点燃的条件下，它们与O2能反应：、
、。
（2）与稀硫酸的反应：、。
（3）与盐溶液的反应：①铁丝浸入硫酸铜溶液；②铜片浸入硝酸银溶液；③锌粒浸入硫酸亚铁溶液。
以上（2）（3）反应中反应的基本类型是，这种反应类型的基本特征是
。
（4）铝、铁、铜与冷水。（填“反应”或“不反应”）
3．金属元素在自然界中，除极少数不活泼的金属（如：）有单质存在，其余
大多数金属以存在。
4．铁的矿物主要有、、和。
5．某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下：
焦炭

(1)请在方框内填入相应物质的化学式。
(2)写出步骤①②③的化学方程式：①
②③
(3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为。
6．在实验室中用CO还原Fe2O3的实验中：
（1）观察到的现象是、。
（2）实验中的注意事项有：（用“先”“后”）实验开始时，通CO，点燃酒精灯；
实验结束后，停止通CO，熄灭酒精灯；
7．常见的铁合金有和，它们的含碳量分别是。
8．人类历史上使用最早的合金是，世界上最常见、应用很广的合金是。
9．合金的硬度一般比各成分金属的硬度；多数合金的熔点组成它的成分合金。
常见的合金有、、、、。
10．铁在空气中生锈，主要是铁跟、等物质相互作用，发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的主要成分是（写化学式）。
稀硫酸、醋酸溶液、食盐水都能（填“加快”或“减慢”）铁打的生锈速度。
11．防止金属制品生锈的方法有、、
。
12．废金属的危害①②。
回收利用废金属的优点有、。
练习巩固
1．下列物质中不属于合金的是（）
A、青铜B、四氧化三铁C、保险丝D、高炉炼出来的生铁
2．绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点之一是：提高原子的利用率，使原料中所有的原子全部转化到产品中，实现“零排放”。下列反应符合绿色化学这一特点的是()
A、工业冶铁B、用生石灰制熟石灰C、实验室制取二氧化碳D、实验室制取氧气
3．把铁片分别放入下列溶液中，铁片会溶解，而且溶液质量会减轻，则此溶液是（）
A、稀硫酸B、硫酸铜溶液C、稀盐酸D、硫酸亚铁溶液
4．有关合金的叙述：①合金中至少含两种金属②合金中的元素以化合物的形式存在③合金中一定含有金属④合金一定是混合物⑤生铁是含杂质较多的铁合金⑥生铁可完全溶解在稀盐酸中。其中正确的是（）
A、①②③④⑤⑥B、①②C、①③④⑤D、③④
5．向混有少量CuO粉末的铁粉中加入一定量的稀硫酸，加热。反应完毕后，铁粉还有剩余所得溶液中一定含有（）
A、CuSO4、FeSO4B、CuSO4、Fe2(SO4)3C、CuSO4D、FeSO4
6．钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀性强、钛合金与人体有良好的“相容性”等等。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（）
A、用于潜艇设备的制造B、用于制造航天设备
C、用于做保险丝D、用于制造人骨替代品
7．如图5－3所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，
用带Ｕ型管的胶塞塞紧，Ｕ型管内水面处于同一高度。
数天后观察到Ｕ型管内的水面()
A．a比b高B．b比a高C．一样高D．无法判断
8．下列成语与我们所学的化学知识有关。请简述其中的化学原理。
（1）百炼成钢；
（2）釜底抽薪。

第五章 金属与矿物(课时1 金属与金属矿物)

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自学导航

1．写出你较熟悉的几种金属的元素符号。

2．用细砂分别打磨一块铁片、铝片、铜片，铁具有色，铝具有色，铜具有色，它们都具有光泽。相同大小的三种金属片最轻，说明最小。它们都可拉成细丝、打成薄片，说明它们都具有良好的性。

3．用手拿一金属片在酒精灯火焰上灼烧，手会逐渐感觉发烫，说明金属具有良好的，所以常用、制成各种餐具、炊具、散热器等。而我们炒菜用的锅大都是铁做的，不仅因为其具有，而且能在烹饪的食物中留有,人体如缺少这种元素易痪症。

4．测金属的导电性。取等粗、等长的铁丝、铝线、铜线分别接入带有小灯泡的电源上，小灯泡都发光，说明它们都具有＿＿＿＿＿，但小灯泡的亮度不同，最亮的是＿＿＿，最暗的是＿＿＿，所以平时一般不用＿＿＿导线，因为其＿＿＿＿、且易＿＿＿＿。铝作导线具有更广泛的用途，因为输送同量的电＿＿＿的质量只有_____的一半，且铝表面易生成致密的氧化膜，既耐腐蚀,同时又有一定的________。

5．测试铁、铝、铜的磁性，发现＿＿＿具有导磁性，可以用磁铁制起重机。

指点迷津

例题1下列描述属于铁的物理性质及用途的是：（）

A．具有银白色金属光泽，常用于制电线、电缆等。

B．具有银白色金属光泽，常用于制炒菜用的锅。

C．具有红色金属光泽，常用于制枪弹、炮弹等。

D．具有亮黄色金属光泽，常用于制各种首饰、装饰品等

思路分析：要求从几种金属的物理性质及常见用途入手，大家较熟悉的铁、铝都为银白色，铁制品中最常见的是炒菜用的铁锅，铝制品中除铝锅外就是高压电线、电缆等。同学们大都见过子弹壳这主要是金属铜制造的，黄金最常见的用途就是制造各种首饰、装饰品，显得高贵、典雅。通过分析知道与铁相符合的只有（B）

例题2：日常生活中我们接触到一些金属，如保温瓶胆上镀的是＿＿，用于制干电池外壳的是＿＿＿。体温表中的液体是＿＿＿。包装糖果的金属是＿＿

思路分析：有些金属和我们的关系非常密切，要求平时多留意我们身边的物质，多问多记，把用途和我们学到的金属的性质联系起来，真正做到学有所用，知道金属的用途都是由其性质决定的。

答案：银；锌；汞；铝

基础评价

1．按质量计算，地壳中含量最多的金属元素是（）

A．FeB．CaC．SiD．Al

2．下列元素符号均表示金属元素的一组是（）

A．AuFePbSiB．AgCuHgAl

C．MgMnKSD．ZnNeNaCa

3．下列各组金属单质都具有银白色金属光泽的是（）

A．铜铝铁B．锌铁铝

C．汞锌银D．金银铜

4．下列叙述不属于铁的物理性质的是（）

A．能被磁铁吸引，在电流的作用下能产生磁性B．铁在潮湿的空气中易变红

C．铁能抽成细丝D．铁质地较软，能传热、导电

5．世界卫生组织经过严密的科学分析，认为中国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界进行大力推广，其主要原因是（）

A．坚硬、耐用不易破损

B．烹饪食物中留有铁元素

C．铁制品杀菌能力强

D．传热、保温性能较好

6．两包粉末：一包为铁粉，一包为氧化铜粉，快速将它们鉴别出来的方法是（）

A．观察颜色B．用磁铁吸引

C．测定密度C．在空气中加热

7．判断下列说法是否正确，在（）中用“∨”或“╳”表示正确与错误

（1）铁的导电能力比铜强（）

（2）铝能制成很薄的铝箔是由于铝具有良好的展性（）

(3)铁栏杆外层涂料的“银粉”大多是金属银的粉末（）

（4）人们佩带的金银首饰、金属纽扣等是利用金属具有美丽的色彩和光泽（）

（5）人体中含量最多的金属元素是铝（）

（6）我国古代选用金、银、铜作为钱币，从化学角度来看，主要是由于它们的化学性质不活泼（）

8．地壳中含量最多的金属元素和含量最多的非金属元素组成化合物的化学式为＿＿＿＿。

9．电灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，银的导电性比铜好，但电线一般不用银制而用铜制，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿。

这说明物质的用途主要是由物质的_______决定的，但还要考虑_________、_________、__________、是否美观、是否便利，以及废料是否易于回收和对环境是否有害等多种因素。

10．从化学发展简史中看到金属的使用，最先是青铜器，再后来是铁器时代，而铝的使用是近百年的事。下列说法与这个先后顺序有关的是＿＿＿（填序号）（1）金属的延展性；（2）金属的导电性；（3）金属的活泼性；（4）金属在地壳中含量的多少；（5）金属冶炼的难易程度。

拓展探究

铜和铁是最常见的金属，但两种金属在性质上存在许多差异，请你列举至少三点予以说明。

化苑漫步

前景广扩的金属钛

金属钛（Ti）因为具有奇特的功能，而越来越引起人们的注意，被誉为“末来金属”。由于其密度小，延展性好，耐腐蚀性强，它的合金在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合金而被广泛应用。钛具有极强的耐腐蚀能力。有一家化工厂做了一次实验，他们用铸铁、不锈钢、和钛分别做成三台泵，用来泵腐蚀性液体，结果其寿命分别为：铸铁三天；不锈钢十天；钛泵连续工作半年仍然完好无损。钛对海水有惊人的抵抗力。一只钛盘放在海水中浸泡十年，表面看不到任何锈蚀的痕迹。

第五章 金属与矿物(课时3　铁的冶炼　合金)

自学导航

1．工农业生产中用途最广，用量最多的金属是()

A．铜B．铝C．金D．铁

2．金属的冶炼是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程。

3．在地壳中含量居第二位的金属是＿＿＿，约占地壳总质量的＿＿＿＿＿＿＿

4．用铁矿石炼铁主要的反应原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。工业炼铁的主要设备是＿＿＿＿＿＿＿，原料是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。反应的化学方程式是＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．生铁的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿，钢的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6．钢的冶炼原理是将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿经反应后形成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。因此生铁和钢的主要区别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿的不同。

7．钢比生铁具有哪些优越的性能＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

8．合金是由＿＿＿＿＿跟＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿熔合形成的具有＿＿＿＿的物质。

9．通常所说的“金属材料”既包括各种＿＿也包括各种＿＿＿＿＿＿＿＿。

10．合金具有许多特殊的性能，＿＿＿＿＿一般比纯金属大，＿＿＿＿＿＿低于组成它的成份金属。＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿的形成，可以制成不同的各种合金。

11．1000含氧化铁80%的赤铁矿中含氧化铁多少吨。含铁元素多少吨。

指点迷津

例题下列关于生铁和钢的说法正确的是()

A．生铁和钢都是混合物，其主要成份都是碳

B．生铁硬而有韧性，既可铸又可锻C．钢是用铁矿石和焦炭做原料炼制而

成的

D．生铁和钢的性能差别较大，主要由于生铁和钢的含量碳不同

思路分析：生铁和钢是两种重要的合金，它们的主要成份依然还是铁，两者本质的区别是含碳量的不同。生铁的含碳量高，所以硬而脆，可铸不可锻。钢的含量低所以韧性好，可铸可锻。因此，两者性能的差别主要是由含碳量不同造成的。在自然界中的铁主要以化合物的形式存在于矿石中，，冶炼生铁的原料是铁矿石、焦炭，而钢是用生铁来冶炼的，其原理就是将生铁中过多的碳除去，故正确的答案是（D）

基础评价

1．下列说法正确的是（）

A．生铁和钢都是铁的单质

B．生铁和钢都是铁的化合物

C．生铁和钢硬度比纯铁小

D．生铁和钢都是铁的合金

2．下列物质不属于合金的是（）

A．不锈钢B．硬铝

C．氧化铜D．黄铜

3．下列物质属于金属材料的是（）

A．青铜B．铁矿石

C．焦炭D．12K黄金

4．炼铁的主要原料是（）

①铁矿石②石灰石

③焦炭④一氧化碳

A．①②④B．①③④

C．②③④D．①②③

5．下列变化必须加入还原剂才能实现的是（）

A．Fe—Fe3O4B．C—CO2

C．Fe2O3—FeD．KClO3—O2

6．今有赤铁矿样品10克，经实验分析，其中含氧化铁8克，该铁矿石中铁的质量分数为（）

A．80%B．70%C．56%D．30%

7．某钢铁厂用高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如下图：

（1）在上图方框中填出有关反应生成物的化学式

（2）写出反应的化学方程式

①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

8．炼钢过程中需要用抽样的方法对产品的技术指标进行检测，现抽取6克样品，在足量氧气中充分燃烧最终收集到0.11克CO2，通过计算判断该样品是否已达钢的要求。

9．冶炼1000吨含杂质2.5%的生铁，需含Fe3O485%的磁铁矿多少吨？

拓展探究

自然界有一种颜色美丽的铜矿叫孔孔雀石，主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，它受热时会发生分解反应，生成一种黑色固体和两种气体，其中一种是水蒸气。请设计实验方案鉴定孔雀石加热分解的产物。

化苑漫步

“百炼成钢”

“百炼成钢”比喻人经过长期的艰苦磨练，变得非常坚强、成熟。但是这里面却蕴含着许多丰富的化学知识。

我们知道历史上青铜器的使用早于铁器，主要由于铁的熔点较铜高，较难冶炼。早期的炼铁是将铁矿石和木炭一起在炼炉中加热，大约在1200℃的温度下得到一种含杂质较多的块炼铁，这种铁状若海绵，质地疏松，需要反复加热锻打除去其中的夹杂物，改善其机械性能，方可使用。在反复锻打铁块的基础上，我国劳动人民又摸索出了炼钢的技术。它是以块炼铁为原料在木炭火中加热，趁热打铁，少量的碳从铁的表面渗进去，夹杂物被挤出，含碳量调整至0.03－2%之间，就炼成了钢，西汉时，为提高块炼铁渗碳钢的质量，人们增加了锻打的次数，由10次、20次增至近百次，这样可使钢的组织致密，成分均匀，从而进一步提高了钢的质量。这就是所谓的“百炼钢”，由此也就有了“百炼成钢”这一成语。