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第2节金属矿物铁的冶炼1.金属元素在自然界中分布很广,除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)有存在外,其余大多数以存在。2.用于炼铁的铁矿石主要有磁铁矿(主要成分是)和赤铁矿(主要成分是)。3.铁的冶炼(1)实验室用CO还原Fe2O3①原理:②注意事项:先通入CO再加热——目的:。先停止加热,继续通CO至玻璃管冷却至室温——目的:。尾气要进行收集或点燃处理——目的:。3CO+Fe2O32Fe+3CO2单质化合物Fe3O4Fe2O3排出装置中的空气防止生成的Fe被氧化;防止石灰水倒吸防止尾气中的有毒气体CO污染环境(2)工业炼铁①原料:;②设备:;③产物:。4.金属的氧化与还原金属的氧化:金属金属氧化物的还原:金属氧化物铁矿石、焦炭、石灰石、空气高炉生铁金属氧化物金属O2H2、CO、C【例题】(2016遵义)在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组请你参与研究:铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用。(1)【推断】观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体是。解析:(1)观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体具有还原性,再根据反应物为铁与水蒸气,依据化学反应前后元素种类不变可确定该气体是氢气。答案:(1)氢气(2)探究B装置中剩余固体成分是什么?【查阅资料】①碎瓷片能防暴沸,碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。②铁的氧化物中,只有Fe2O3是红棕色,其余均为黑色,只有Fe3O4能被磁铁吸引。【初步探究】B装置中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引。【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe3O4;猜想二:剩余固体是。【实验探究】实验操作实验现象及结论【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为。解析:(2)【猜想与假设】根据资料能被磁铁吸引的黑色氧化物只有Fe3O4,则猜想一全部是Fe3O4;又因Fe粉也是黑色固体且能被磁铁吸引,故猜想二是Fe与Fe3O4。【实验探究】验证猜想一与猜想二,关键看是否含有Fe,根据铁与稀盐酸反应产生气体,进行实验设计:取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想一正确;若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想二正确。【实验结论】根据“在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体”,结合推断与实验探究可知铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为答案:(2)【猜想与假设】Fe和Fe3O4【实验探究】取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸固体全部溶解,没有气泡冒出,猜想一正确(或固体全部溶解,有气泡冒出,猜想二正确)【实验结论】3Fe+4H2OFe3O4+4H2。3Fe+4H2OFe3O4+4H2(3)【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag,经过一系列转化,全部变为红棕色固体Fe2O3(假设转化过程中铁元素无损耗),增加的质量为x,则x的取值范围为。解析:(3)假设黑色固体全是铁,则2Fe～Fe2O3质量增加11216048agxx≈0.43ag假设黑色固体全是四氧化三铁,则2Fe3O4～3Fe2O3质量增加46448016agxx≈0.03ag所以x的取值范围为0.03ag≤x0.43ag。答案:(3)0.03ag≤x0.43ag【重点难点提示】1.掌握炼铁过程中的注意事项,并正确书写炼铁的反应原理。2.实验室炼铁得到的铁粉呈黑色,不是银白色。3.高炉中焦炭的作用是维持炉温和生成还原剂CO。4.初中常见的还原剂有:氢气、一氧化碳和碳,还原剂具有还原性。【易错易混警示】1.高炉炼铁得到的是生铁不是纯铁。2.金属的冶炼除了热还原剂法还有电解法等。3.CO与Fe2O3的反应不属于置换反应。4.含杂质的物质计算时,应先将含杂物质的质量转换成纯物质的质量再代入化学方程式计算。纯净物的质量=混合物的质量×纯度。1.下列金属在自然界中常以单质形式存在的是()A.铁B.铝C.锌D.金2.下列铁矿石中从效益和环保角度分析而不适宜炼铁的是()A.磁铁矿(主要成分是Fe3O4)B.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)C.黄铁矿(主要成分是FeS2)D.褐铁矿(主要成分是Fe2O3·xH2O)DC3.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A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④4.下列关于铁的叙述正确的是()A.铁元素在地壳中的含量高于铝,所以铁制品的使用最广泛B.高炉炼铁得到的是纯铁C.炼铁反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2属于置换反应D.高炉炼铁时生铁的出口低于炉渣出口BD5.下列说法正确的是()A.金属的冶炼中必须加入还原剂B.生铁、纯铁都可以作为金属材料C.冶炼金属的过程就是金属氧化物的还原过程BD.在Fe2O3+3CO2Fe+3CO2炼铁反应结束后立即停止加热和通入CO,避免浪费药品6.下列不是置换反应的是()A.Fe+CuSO4FeSO4+CuB.H2+CuOCu+H2OC.Fe+2HClFeCl2+H2↑D.CO+CuOCu+CO2D7.金属钛(Ti)抗腐蚀性能好,露置于空气中数年仍光亮如初。以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有:①在高温下,向金红石与焦炭的混合物中通入氯气(Cl2),得到TiCl4和一种可燃性气体;②在稀有气体环境和加热条件下,用Mg和TiCl4反应得到Ti和MgCl2。下列说法不正确的是()A.①中的反应是2Cl2+C+TiO2TiCl4+CO2B.②中稀有气体作用是隔绝空气C.②中反应为置换反应D.金属钛在常温下不与氧气反应8.16g含氧化铁80%的铁矿石中含有铁元素()A.8.96gB.16gC.11.2gD.12.8gAA9.某工厂用赤铁矿石(杂质不含铁)来冶炼生铁。若要炼制含铁96%的生铁63t,假设炼制过程中损失10%的铁元素,则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是()A.96tB.108tC.120tD.84t10.实验室里,用如图所示装置还原氧化铁的过程中,可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验,下列说法错误的是()A.实验时,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.实验结束时,玻璃管中红棕色的氧化铁粉末变成黑色,该产物不一定是铁C.反应后,玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了,证明一定有铁生成D.为了减少空气污染,应增加尾气处理装置CC11.构建知识网络是一种重要的学习方法。如图是关于铁化学性质的知识网络(“→”表示一种物质转化为另一种物质),其中B是密度最小的气体,C为红色固体单质。请回答下列问题:(1)A的化学式为。B物质的一种用途是。(2)反应②发生需要一种黑色固体单质是(填名称)。(3)写出反应③的实验现象:.,基本反应类型是。(4)写出反应④的化学方程式:。Fe+2HClFeCl2+H2↑(合理即可)Fe2O3作燃料碳铁的表面逐渐覆上红色物质,溶液由蓝色变成浅绿色置换反应2976.7t12.冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石质量是。