2022年第十二节金属矿物铁的冶炼.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆金属矿物 铁的冶炼主讲：黄冈中学化学高级老师 舒宝生 一、学问概述 1、明白常见的金属矿物；2、懂得铁的冶炼原理；3、把握含杂质问题的运算方法；二、重难点学问剖析（一）常见的金属矿物 铁、铝、铜是三种活泼金属,在自然界中以化合态的形式存在于矿石中；含有这三种金属的主要矿石品种如下：（1）磁铁矿 主要成分是 Fe3O 4,颜色为黑色,有时晶体带浅蓝色,具有金属光泽或无光 泽,不透亮；（2）赤铁矿 3,颜色暗红,含铁量越高的颜色就越深,甚至接近黑色,主要成分是 Fe2O 但是它的条痕仍旧是红色；（3）褐铁矿主要成分为含水氧

2、化铁（Fe2O3xH2O）,随所含杂质的不同,矿石的颜色呈黄褐色、褐色或黑褐色；（4）菱铁矿 主要成分为 FeCO 3,有黄白色、浅褐色或深褐色,条痕是白色或浅黄色；（5）铜矿石名师归纳总结 孔雀石 主要成分为 Cu2OH2CO 3 、赤铜矿（主要成分为Cu2O）；第 1 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（6）铝矿石 水铝石（主要成分为 Al2O3 H2O）；（二）铁的冶炼原理 试验内容：一氧化碳仍原氧化铁；（1）试验装置（2）操作步骤 检查装置的气密性；将适量的氧化铁放入玻璃管内；通入一氧化碳,并点燃酒精灯

3、；待装置内的空气排净后,点燃喷灯给氧化铁加热；当红棕色粉末变为黑色时,停止加热；待试管内的物质冷却后停止通入一氧化碳,熄灭酒精灯；（3）现象 红棕色粉末变为黑色,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧产生蓝色火焰；（4）反应方程式（冶炼原理）Fe2O33CO 2Fe3CO说明：先通入一氧化碳,以排净试管内原有的空气,防止一氧化碳与空 气混合加热后发生爆炸；通入一氧化碳的同时点燃处理尾气的酒精灯,以免有毒的一氧化碳散发名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆到空气中带来污染；试验完毕后连续通入一氧化碳至试管冷

4、却,使生成的铁粉在一氧化碳的氛围中冷却,防止高温下的铁粉与空气接触又被氧化,故先熄灭喷灯,再熄灭酒精灯；假如没有喷灯,可以使用酒精灯,只要在火焰上加一个金属网罩即可；（三）铁的冶炼（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等；（2）原理：把铁矿石与焦炭、石灰石一起加入高炉里,从下方通入热风,高炉里发生复杂的反应,其中焦炭在炉内反应生成一氧化碳,一氧化碳与铁的氧化物在高温条件下反应生成铁, 石灰石就与矿石中的杂质 （主要是二氧化硅）反应生成炉渣；有关的反应方程式：CO2 CO 2；CCO 2CO；3COFe2O3 2Fe3CO 2；CaCO CaOCO 2 ；CaOSiO2 CaSiO 3；（3）设

5、备：高炉；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（4）产品：生铁；（四）含杂质问题的运算方法 化学方程式运算是依据参与反应的反应物与生成物（均为纯洁物）的质量 比来进行的,运算出的质量也是纯洁物的质量；但在实际生产中,原料与产品 都不行能是纯洁物,因而把握有关含杂质的反应物或生成物的运算,是中学化 学学习必需把握的基本技能；下面以炼铁的有关运算为例说明；基本运算公式：；不纯物质中纯物质的质量分数,又称为纯度；留意： 化学方程式所表达的都是纯洁物发生化学反应时的相互关系,各化名师归纳总结 - -

6、 - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆学式所规定的化学量,反映的是纯洁物之间的质量关系；- 返回 - 同步测试一、挑选题1、工人常用 2Al Fe2O3 应中 Fe2O3（）Al2O 32Fe 反应生成的液态的铁焊接钢轨缝隙；反A被氧化 B被仍原C是氧化剂 D是仍原剂2、在评定铁矿石的品位和质量时,除看这种铁矿石里的含铁量外,仍要看它名师归纳总结 的脉石（ SiO2）成分和有害杂质（硫、磷）含量的多少,以下铁矿石不宜作为第 5 页,共 14 页炼铁矿石的是 （）A赤铁矿（ Fe2O 3） B 磁铁矿（ Fe3O

7、4）C黄铁矿（ FeS2） D菱铁矿（ FeCO 3）3、生铁和稀盐酸充分反应后,会留有残渣,残渣的主要成份是（B ）A.铁 B. 碳C.氧化亚铁 D. 三氯化铁4、在以下反应中,铁的氧化物做氧化剂的是（A ）A2Fe2O3+3C4Fe+3CO 2B3Fe+2O2Fe3O4CFe2O36HCl=3H 2O+2FeCl3D2FeOH3Fe2O 33H2O - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆5、赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿的主要成分分别是三氧化二铁、四氧化三铁和碳酸亚铁；这些成分各一吨,含铁最多的是（B ）A三氧化二铁 B 四氧化三铁C

8、碳酸亚铁 D一样多6、组成硫酸亚铁的各元素,化合价最低和最高的分别是（B ）A铁和氧 B 氧和硫C铁和硫 D氧和铁7、以下各说法正确选项 （C ）A在铁板表面镀上一层锌称为白铁,白铁是铁锌合金B铁是地壳中含量最多的金属元素C高炉炼出来的是生铁,不是钢D从高炉排出的废气,可以直接放到空气中8、由图所示的试验不能得出的结论是（）A一氧化碳具有可燃性B高温下一氧化碳能夺取某些金属氧化物中的氧成为二氧化碳C二氧化碳的密度大于空气的密度D金属氧化物在肯定的条件下可以转化为金属单质名师归纳总结 9、高炉炼铁的主要反应是Fe2O3+3COFe+3CO 2,据此以下说法正确选项 （B ）第 6 页,共 14

9、页A反应中 Fe2O 3被氧化- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆B反应中碳元素的化合价由 +2 变为+4 C反应中铁元素的化合价由 +2 变为 0 D该反应属于置换反应10、下图是高炉炼铁示意图；以下说法错误选项（）A炼铁的原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气 B焦炭的作用是将铁的氧化物仍原成铁 C石灰石的作用是将杂质转化成炉渣而除去 D炉渣出口高于生铁出口的缘由是炉渣的密度小于生铁的密度显示提示 提示：1、BC 反应中 Fe2O 3失去了氧变成了铁；失去氧的物质被仍原,是 氧化剂；2、C 假如矿石的杂质成分含量大, 有害杂质多（

10、如含硫、磷元素）,炼铁成本高,炼出的生铁脆性强,不易加工,就该铁矿石不宜作为炼铁 矿石；黄铁矿中含有硫元素,故不能作为炼铁矿石；8、C 在整个的试验过程中无任何现象说明二氧化碳的密度大于空 气的密度；10、B 炼铁过程中焦炭的作用：一是产生热量,二是产生一氧化名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆碳,一氧化碳与铁的氧化物反应生成铁；二、综合题11、如下列图是课堂中模拟炼铁的试验装置；（1）试验过程中,先要进行的是_（填“ ” 或“ ” ）；加热 通入一氧化碳（2）A中反应的化学方程式是 _；B

11、 中反应的化学方程 式是_,B中观看到的现象是 _；（3）该装置的不足之处是 _；显示答案 11、解析：（1）在加热前要先排尽装置内的空气,故试验过程中,先要进行 的是；（2）A 中反应的化学方程式是： Fe2O 33CO 2Fe3CO 2；B 中反应的化学方程式是CO 2+Ca（OH） 2=CaCO 3 +H2O；二氧化碳与氢氧化钙反应生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙,故 B 中观看到的现象是澄清石灰水变浑浊；（3）缺少尾气处理装置；12、工业上以大理石和赤铁矿为主要原料可以制取B 和 G,其转化关系如下图所示,已知 D、G的主要成分为单质；试回答以下问题：名师归纳总结 - - - - - -

12、-第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（1）写出工业制取的两种物质的化学式：B _、G _；（2）写出以下反应的化学方程式：反应： _；反应： _；检验气体 C：_；显示答案12、答案：（ 1）CaO；Fe （2）CO 2C 2CO Fe2O33CO 2Fe3COCO 2CaOH2=CaCO 3 H2O 13、保铁矿的主要成分为 Fe2O3,某地产的赤铁矿含杂质 15%,问多少吨这样的赤铁矿石能炼出 200 t 含杂质 3%的生铁？显示答案13、解析：用赤铁矿炼铁的主要反应原理的化学方程式为 Fe2O33CO 2Fe3CO 2,分

13、析题中的已知条件可知, 铁的质量应为 200t （13%）,可设矿石的质量为x,其含杂质 15%,就含 Fe2O 3为（115%）,Fe2O3的质量为 x （115%）,利用化学方程式中 Fe2O3和 Fe 之间的质量关系列比例式即可求解,也可以依据化学反应前后元素的质量不变,利名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆用化学方程式来求解；答案：解法一：设需要的赤铁矿石的质量为 x；Fe2O33CO 2Fe3CO160 112 x （ 115%）200t （ 13%）,x=326t ；解法二： 2

14、00t 含杂质 3%的生铁中铁的质量为：200t （ 13%）=194t；Fe2O3的质量为,Fe2O3的质量为 194t 70%=277.1t,赤铁矿石的质量为277.1t （ 115%）=326t；答：需含杂质 15%的赤铁矿石 326t ；14、用 1000t 含氧化铁 80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁 96%的生铁多少 吨？显示答案14、解： 1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为 1000t 80%=800t 名师归纳总结 设： 800t 氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x；第 10 页,共 14 页Fe2O33CO2Fe3CO160 2 56 - - - - - - -精选学习资

15、料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆800t x 折合为含铁 96%的生铁的质量为 560t 96%=583t 答：1000t 含氧化铁 80%的赤铁矿石, 理论上可炼出含铁 96%的生铁583t ；15、冶炼 2000t 含杂质 3%的生铁,需要含Fe3O 490%的磁铁矿石多少吨？显示答案15、解： 2000t 含杂质 3%的生铁中铁的质量为：2000t （13%）=1940t 设：需要磁铁矿石的质量为 x Fe3O44CO 3Fe4CO232 168 x 90% 1940t x=2976.7t 答：需要磁铁矿石的质量为 2976.7t ；-END-课外拓展金

16、属的冶炼方法名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆-END- 中考解析例 1、（武汉市）试验窒里,用如下列图装置仍原氧化铁的过程中,可能生成 四氧化三铁、 氧化亚铁或铁等固体物质； 关于该试验, 以下说法错误选项 （）A试验时,试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成 B试验终止时,玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色；该产物不肯定是铁 C反应后,玻璃管中的固体物质的质量比反应前削减了,证明肯定有铁生成 D为了削减空气污染,应增加尾气处理装置解析：名师归纳总结 - - - - - -

17、-第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆此题考查一氧化碳仍原氧化铁的试验,难度中等；由题意可知,用题图所示装置仍原氧化铁的过程中,由于所得产物有多种情形,所以由固体质量削减并不能确定肯定有铁生成,只能说明肯定发生了反应；所以 C选项错误；答案： C 例 2、（贵阳）物质的性质打算着物质在生产和生活中的用途；木炭和一氧化碳都具有仍原性,可用于冶炼金属；请依据图回答；（1）请写出以下反应的化学方程式：木炭仍原氧化铜： _；一氧化碳仍原氧化铁：_；（2）A、B装置中澄清石灰水的作用是 _；（3）B装置最右端酒精灯的作用是_；（4）在 A

18、 装置中,当观看到 _的现象时证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应；解析：（1）木炭夺取金属氧化物中的氧,生成 CO 2,同时得到金属单质；（2）利用 CO 2使澄清石灰水变浑浊,证明反应是否生成 CO 2；（3）由于 CO有毒,污染空气,因此需将未反应的 CO燃烧掉；（ 4）插入澄清石灰水中的导管没有气泡产生,说明不再有 CO 2生成,证明反应已完全；答案：（1） C2CuO2CuCO 2 ； 3COFe2O32Fe3CO（2）检验是否有二氧化碳生成（3）除去未反应完的一氧化碳气体,防止污染空气名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（4）竖直的试管内导管口不再有气泡冒出-END-名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页