初中化學(xué)滬教版九年級(jí)下冊(cè)應(yīng)用廣泛的酸堿鹽 全國(guó)獲獎(jiǎng)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)第1課時(shí)鐵的冶煉含雜質(zhì)物質(zhì)的相關(guān)計(jì)算導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.了解一些常見(jiàn)的金屬礦物；2.掌握鐵的冶煉的原理和過(guò)程；3.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。自主預(yù)習(xí):1.地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和浩瀚的海洋中，除金、銀等少數(shù)很不活潑的金屬有單質(zhì)形式存在外，其余都以_______的形式存在。常見(jiàn)的鐵礦石有_____、_______、_______等。2.煉鐵的主要原料是_____、_____和______。其主要原理是：在高溫條件下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的_______把鐵從鐵礦石中_____出來(lái)，化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________?！緡L試挑戰(zhàn)】3.（1）在“南海一號(hào)”打撈出來(lái)的文物中，“金龍紋手鐲”光彩奪目，完好無(wú)損；銅鏡表面有銅銹；鐵器則銹跡斑斑，殘存很少，這說(shuō)明金、銅、鐵這三種金屬的活動(dòng)順序由強(qiáng)到弱的順序是；（2）生鐵和鋼是世界上用量最大的（填“金屬材料”或“合成材料”）；煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。課堂導(dǎo)學(xué)【導(dǎo)學(xué)探究】探究一金屬在自然界中的存在探究指導(dǎo):1.金屬資源的存在：地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中,大多數(shù)金屬化學(xué)性質(zhì)較活潑,所以它們以化合物的形式存在；只有少數(shù)金屬化學(xué)性質(zhì)很不活潑，如金、銀等以單質(zhì)形式存在。2.常見(jiàn)的礦石名稱及主要成分如下：礦石名稱主要成分礦石名稱主要成分赤鐵礦Fe2O3鋁土礦Al2O3黃鐵礦FeS2黃銅礦CuFeS2菱鐵礦FeCO3輝銅礦Cu2S例題1:煉鐵選用的鐵礦不僅要選含鐵量高的，還要選“有害元素”少的。常見(jiàn)的鐵礦石有：褐鐵礦（主要成分是2Fe2O3·3H2O）赤鐵礦（主要成分Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、菱鐵礦（主要成分FeCO3）和黃鐵礦（主要成分FeS2）。你認(rèn)為最適宜煉鐵的礦石是______，理由是_________________________。思路分析:選擇煉鐵的礦石，必須具備兩點(diǎn)：一是含鐵量要高，二是盡量減少污染。要計(jì)算各種礦石的含鐵量，不必計(jì)算出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以用鐵元素與其他元素的原子個(gè)數(shù)之比來(lái)判斷。磁鐵礦中鐵原子與氧原子個(gè)數(shù)比為1∶，赤鐵礦中鐵原子與氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶。鐵原子與氧原子個(gè)數(shù)比越大，含鐵量越高。答案:磁鐵礦和赤鐵礦；因?yàn)榇盆F礦和赤鐵礦這兩種鐵礦石含鐵量高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大），含硫等有害元素少，便于冶煉，污染少。方法指導(dǎo):金屬在自然界中是以單質(zhì)形式存在還是以化合物的形式存在，主要取決于金屬的化學(xué)性質(zhì)?！靖櫽?xùn)練】:1．元素在自然界里分布并不均勻，如智利富藏銅礦，澳大利亞多鐵礦，山東的黃金儲(chǔ)量居全國(guó)首位，但從整個(gè)的地殼含量的多少分析，最豐富的金屬元素是（）A．鐵B．硅C．氧D．鋁探究二鐵的冶煉探究指導(dǎo):1.一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)原理：在高溫條件下，用還原劑一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來(lái)。（2）實(shí)驗(yàn)裝置：圖8-3-1-1（3）實(shí)驗(yàn)步驟：a.檢查裝置的氣密性；b.將氧化鐵放入玻璃管中央固定；c.先點(diǎn)燃右端酒精燈；d.向玻璃管中通入CO氣體；e.給氧化鐵加熱；f.停止加熱；g.停止加熱；h.停止通入CO氣體。2.工業(yè)煉鐵：（1）原理：在高溫下，利用還原劑一氧化碳將鐵從鐵礦石里還原出來(lái)。化學(xué)方程式為：。（2）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。（3）主要設(shè)備：高爐。（4）冶煉過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：；2CO2+C2CO；；↑；。（5）產(chǎn)品：生鐵。例題2：如圖8-3-1-2是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。圖8-3-1-2（1）寫(xiě)出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱：①__________，②____________。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，先要進(jìn)行的是_______。（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）Ⅰ.加熱Ⅱ.通一氧化碳（3）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________，B中觀察到的現(xiàn)象是______________________。（4）該裝置的不足之處是________________。思路分析:CO是可燃性氣體，與空氣混合遇明火或加熱時(shí)都有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。所以在CO還原金屬氧化物的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要先通CO，趕凈裝置中的空氣，防止加熱時(shí)裝置內(nèi)的混合氣體發(fā)生爆炸。在煉鐵過(guò)程中，要注意尾氣的處理，防止有毒的CO泄漏造成空氣污染。答案:（1）鐵架臺(tái)試管（2）Ⅱ（3）Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O澄清石灰水變渾濁；（4）沒(méi)有尾氣處理裝置（或沒(méi)有用燃著的酒精燈處理尾氣）方法指導(dǎo)：“煉鐵”是一個(gè)非常重要的實(shí)用性實(shí)驗(yàn)，在把握這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：（1）這是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，但不是置換反應(yīng)；（2）記憶具體的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為“驗(yàn)純CO→通入CO→加熱→停止加熱→繼續(xù)通CO至試管冷卻”，可形象比喻為“CO早出晚歸，酒精燈遲到早退”；（3）CO有毒，所以尾氣要進(jìn)行處理——點(diǎn)燃?！靖櫽?xùn)練】2．工業(yè)上將赤鐵礦煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，煉鐵高爐中主要發(fā)生了下列反應(yīng)：①C+O2CO2②CO2+C2CO③CaCO3CaO+CO2↑④Fe2O3+3CO2Fe+3CO2其中屬于化合反應(yīng)的是（）A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④3．探究用鐵礦石冶煉鐵的化學(xué)原理。某化學(xué)活動(dòng)小組的同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室探究用一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)原理，用圖8-3-1-3所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖8-3-1-3（1）描述該實(shí)驗(yàn)中①②③④處發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象：①______________；②______________；③______________；④______________。（2）證明用氧化鐵已與CO發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象應(yīng)是____________，___________（填序號(hào)）。（3）該實(shí)驗(yàn)中共發(fā)生了______個(gè)反應(yīng)，分別在_____處，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為_(kāi)_________；____________；_____________。（4）點(diǎn)燃尾氣的目的是________，還可用__________的方法處理尾氣。（5）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，要先_____，再_________________，目的是_________；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要先____________，繼續(xù)____________，目的是____________。（6）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先點(diǎn)燃酒精燈_________，再點(diǎn)燃酒精燈______；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄滅酒精燈__________，再熄滅酒精燈________（填“a”或“b”）。（7）證明反應(yīng)后有鐵生成的方法是_____________。探究三含雜質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算探究指導(dǎo):在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，所用的原料或產(chǎn)品一般都含有雜質(zhì)，所以在進(jìn)行原料和產(chǎn)量的計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮到雜質(zhì)的存在，此類問(wèn)題的解決一定要注意以下兩點(diǎn)：1.化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的物質(zhì)的質(zhì)量比，這些數(shù)據(jù)是指參與反應(yīng)或反應(yīng)中生成的物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，而雜質(zhì)因?yàn)闆](méi)有參與化學(xué)反應(yīng)，所以不能作為反應(yīng)物或生成物進(jìn)行計(jì)算。2.某成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=例題3：某煉鐵廠用含F(xiàn)e2O3的鐵礦石冶煉10t含雜質(zhì)2%的生鐵，至少需要一氧化碳的質(zhì)量是多少？標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一氧化碳的體積是多少？（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一氧化碳的密度為1.25kg/m3）思路分析:先根據(jù)生鐵中鐵的質(zhì)量：10t×(1-2%)=，求出CO的質(zhì)量，再由公式：V=m/ρ，可計(jì)算出所需CO的體積。答案:設(shè)需要一氧化碳的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO284112x10t×(1-2%)x=答：至少需要一氧化碳，體積為5880m3。【跟蹤訓(xùn)練】4．鋁、鐵、銅是我們生活中常見(jiàn)的金屬。（1）下列生活用品中，主要是利用金屬具有良好導(dǎo)熱性的是______。（填序號(hào)）圖8-3-1-4（2）鋁具有很好的抗腐蝕性能，原因是_________。（3）在高溫下，利用焦炭和氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳可把鐵從鐵礦石里還原出來(lái)。某煉鐵廠現(xiàn)用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是____t。（計(jì)算結(jié)果精確到）（4）工人師傅切割鐵板時(shí)，用硫酸溶液在鐵板上畫(huà)線可留下紅色的印跡。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)5．煉鐵的主要原料是（）①鐵礦石②石灰石③焦炭④一氧化碳A．①②④B．①③④C．②③④D．①②③6．（2012，上海）定向爆破常伴有反應(yīng)：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，此反應(yīng)中還原劑是（）A．AlB．FeC．Fe2O3D．Al2O37．某煉鐵廠使用磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、焦炭、空氣為煉鐵主要原料，煉鐵的原理是用一氧化碳從磁鐵礦中把鐵還原出來(lái)。試寫(xiě)出主要反應(yīng)的化學(xué)方程式；；。8．（2012，廣東佛山）煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，某同學(xué)利用該原理設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖8-3-1-5：圖8-3-1-5對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析并回答：（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其____（填“外焰”、“內(nèi)焰”或“焰心”）進(jìn)行加熱。（2）實(shí)驗(yàn)中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是，觀察到澄清石灰水的現(xiàn)象是。（3）實(shí)驗(yàn)前“通入CO”與“開(kāi)始加熱”的順序是；實(shí)驗(yàn)后“停止通入CO”與“停止加熱”的順序是。（4）實(shí)驗(yàn)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈，其作用是。9．萊蕪素有“綠色鋼城”之美譽(yù)，作為全國(guó)“鋼鐵十強(qiáng)企業(yè)”的萊鋼集團(tuán)為上海世博會(huì)各展館的建設(shè)提供了數(shù)萬(wàn)噸鋼鐵材料。（1）萊鋼煉鐵廠常以焦炭、赤鐵礦（主要成分是氧化鐵）、空氣等為主要原料煉鐵，反應(yīng)過(guò)程如圖8-3-1-6所示。其中焦炭的作用是_________。圖8-3-1-6（2）電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要原因。當(dāng)兩種活潑性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，因形成原電池，活潑性強(qiáng)的金屬首先被腐蝕。利用這一原理，為了保護(hù)輪船的鋼質(zhì)外殼，通常在行駛的輪船外殼上連接____________（填“銅板”、“鋅板”）。（3）為了滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又合成了許多新型合金材料。儲(chǔ)氫合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。此過(guò)程發(fā)生了____________變化（填“物理”、“化學(xué)”），儲(chǔ)氫合金屬于____________（填“純凈物”、“混合物”）。10．某鋼鐵公司用490萬(wàn)噸含氧化鐵90%的赤鐵礦石煉鐵，所得到的生鐵中最多含鐵多少萬(wàn)噸？課后提高1．下列變化過(guò)程不屬于金屬冶煉的是（）圖8-3-1圖8-3-1-7B．鐵在氧氣中燃燒C．金屬氧化物與焦炭在高溫下反應(yīng)D．高溫下CO還原CuO2．實(shí)驗(yàn)室里，用如圖8-3-1-7所示裝置還原氧化鐵的過(guò)程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質(zhì)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成

B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵

C.反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成

D.為了減少空氣污染，應(yīng)增加尾氣處理裝置

3．（2012，福建福州）豎爐冶鐵工藝流程如圖8-3-1-8所示。圖8-3-1-8回答下列問(wèn)題：（1）該工藝流程中，甲烷的作用是，冶煉出的鐵水屬于（填“純凈物”或“混合物”）。（2）用化學(xué)方程式表示還原反應(yīng)室內(nèi)煉鐵的原理。（寫(xiě)一個(gè)）（3）該工藝流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)是。4．早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開(kāi)始生產(chǎn)和使用鐵器。工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)。某化學(xué)興趣小組利用圖8-3-1-9所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)按要求填空：圖8-3-1-9（1）寫(xiě)出CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式；（2）實(shí)驗(yàn)中盛澄清石灰水的試管中可觀察到的現(xiàn)象是；（3）右邊導(dǎo)氣管口放置點(diǎn)燃的酒精燈的目的是；（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)要先通入CO，把裝置中的空氣排盡后再加熱，以防發(fā)生爆炸。檢驗(yàn)裝置中的空氣已排盡的方法是。5.某同學(xué)模擬工業(yè)煉鐵原理，用如圖8-3-1-10所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。取8g氧化鐵，通入足量一氧化碳，充分反應(yīng)后，冷卻，將玻璃管中的固體移入盛有49g硫酸溶液的燒杯中，恰好完全反應(yīng)。圖8-3-1-10（1）該同學(xué)首先按如圖所示裝配好儀器，檢查了氣密性并裝好儀器，接下來(lái)的操作是____________（只寫(xiě)一步即可）。（2）計(jì)算硫酸溶液中硫酸的質(zhì)量（要求寫(xiě)成計(jì)算推理過(guò)程）。答案與點(diǎn)撥自主預(yù)習(xí)1.化合物黃鐵礦菱鐵礦赤鐵礦2.鐵礦石焦炭石灰石一氧化碳還原3CO＋Fe2O32Fe＋3CO23.（1）鐵、銅、金（2）金屬材料3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2課堂導(dǎo)學(xué)2.A點(diǎn)撥：③為分解反應(yīng)，既不是化合反應(yīng)和不是分解反應(yīng)，也不置換反應(yīng)。3.（1）①無(wú)明顯現(xiàn)象②紅棕色粉末逐漸變成黑色粉末③澄清的石灰水變渾濁④氣體燃燒，產(chǎn)生藍(lán)色的火焰（2）②③（3）3②③④3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O（4）使未反應(yīng)完的有毒的一氧化碳燃燒后轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的二氧化碳，防止一氧化碳對(duì)空氣造成污染；氣囊收集起來(lái)（5）通一氧化碳加熱將裝置內(nèi)的空氣排凈，防止加熱時(shí)一氧化碳和空氣混合而引起爆炸停止加熱通入一氧化碳至玻璃管冷卻為止防止灼熱的鐵重新被氧化（6）baab（7）將反應(yīng)后的物質(zhì)用磁鐵吸引4.（1）A（2）鋁和氧氣反應(yīng)在其表面反應(yīng)生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而保護(hù)里層的鋁不再和氧氣反應(yīng)（3）（4）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu點(diǎn)撥：（3）設(shè)可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。則：1601121000t×80%x·96%x=（4）利用鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)置換出紅色的銅畫(huà)