2026沪教九年级化学上册第1节 金属矿物及铁的冶炼 第2课时（同步讲义）（学生版）

第5章奇妙的二氧化碳第1节金属矿物及铁的冶炼第2课时铁的冶炼及相关计算教学目标1..能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。2.简要叙述工业炼铁的反应原理。重点和难点重点：工业炼铁的反应原理。难点：实验室模拟炼铁和工业炼铁的区别。◆知识点一工业炼铁（1）设备：高炉（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。①焦炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的温度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C、P、S等元素。（3）反应原理：A区发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；A区发生反应的化学方程式为C＋O2CO2、C＋CO22CO（4）出铁口为什么低于炉渣出口？因为炉渣密度小于铁水的密度教材拓展教材拓展：通常把金属（如铁）跟氧结合生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。即学即练1．下列关于高炉炼铁的说法中正确的是A．图中高炉炼铁的主要反应是3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑B．焦炭通过反应2C+O22CO提供了冶铁所需的热能，同时生成了还原剂COC．炉气经过合理处理之后可用作气体燃料D．高炉炼铁的产品是纯铁，可用来炼钢2．铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。高炉炼铁实验中的问题（1）由下图可知，原料有铁矿石、焦炭、石灰石和。（2）赤铁矿与一氧化碳反应的化学方程式为。◆知识点二工业炼铁中含杂质的相关计算1.计算步骤（1）设：按题意设未知量。（2）写：写出题中反应的化学方程式。（3）找：找出相关反应物和生成物的质量关系。（4）比：建立含有未知量的比例关系。（5）求和答：求得未知量，利用相关公式计算出含杂质的物质质量，并作答。2.遇到含杂质的不纯物质时，需将不纯物质的质量换算成纯净物的质量，才能代入化学方程式按质量比进行计算。常用的计算公式如下：a．纯净物的质量=混合物的质量×纯度3.示例：工业上计划生产含杂质4%的生铁350t，则需储备含氧化铁80%的赤铁矿原料至少不低于多少？根据化学方程式计算并写出解题过程解题步骤书写格式设：按题意设未知量解：生铁中铁的质量是：，设需要氧化铁的质量是x。写：写出题中反应的化学方程式

找：找出相关反应物和生成物的质量关系比：建立含有未知量的比例关系求和答：求得未知量，并作答𝑥=480

t

赤铁矿原料为：答：赤铁矿原料至少不低于600t。即学即练1．金属材料广泛应用于生产生活中。铁矿石有多种，如赤铁矿（主要成分Fe2O3）和磁铁矿（主要成分Fe3O4）等。（1）写出赤铁矿石中的主要成分与一氧化碳反应的化学方程式_____。（2）冶炼2900t含四氧化三铁80%的磁铁矿石，理论上能得到含杂质2%的生铁的质量是_____t（结果精确到0.1）。2．金属锰大量用于制造锰钢。地壳中含锰的矿石有软锰矿，软锰矿的主要成分是二氧化锰。金属锰可用软锰矿跟铝反应来制取，其反应为3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn。（1）用100t含MnO278.3%的软锰矿石，可冶炼出多少t锰（准确至0.1t，下同）。（2）实际冶炼出的锰是含有5%杂质的粗锰，则实际得到多少t粗锰。一、实验室模拟炼铁和工业炼铁比较1.原料、产物不同：工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物。2.设备不同：工业炼铁设备是高炉，实验室炼铁用玻璃管。3.温度不同：工业炼铁内温度高，实验室炼铁玻璃管内温度较低。4.对环境影响不同：工业炼铁对环境影响大，实验室炼铁对环境影响小。5.操作难易程度不同：工业炼铁工艺复杂，实验室炼铁操作简单。二、金属的其他冶炼方法1.湿法冶金我国古代曾记载“曾青得铁则化为铜”，“曾青”是指含铜的化合物的溶液，该过程发生的是置换反应，例如：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4+CuSO42.电解法有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法，如：2Al2O34Al+3O2↑3.热还原法（氧化还原法）许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应，如：CuO+COCu+CO2实践应用1．为了减少工业炼铁中CO、CO2的排放，小苏同学基于碳中和理念设计了一个低碳行动方案，方案流程如图所示，下列分析不正确的是A．该方案可以除去CO2，还可实现CaCO3、CO的部分或全部循环利用B．该方案中的CO重新通入高炉后，起的主要作用是还原赤铁矿C．流程图中反应1和反应2，都属于化合反应，且反应后碳元素化合价均发生改变D．实验室用48gFe2O3粉末作为原料模拟炼铁，反应后测得固体中的铁元素与氧元素的质量比为7：1，若炼铁过程中只发生流程图中的反应3，则理论上参加反应的Fe2O3质量为32g2.实验室用如图装置模拟炼铁，下列说法正确的是A．图1中先点燃酒精喷灯再通一氧化碳 B．图1硬质玻璃管中的现象是黑色固体变红C．图2中焦炭的作用是还原氧化铁 D．图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的考点一工业炼铁【例1】炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是A．工业炼铁的设备是高炉B．生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2C．生铁属于混合物D．焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳解题要点解题要点本知识点主要考察对工业炼铁相关知识的掌握，解答题目时应注意工业炼铁过程中涉及到多个化学反应，主要有：C＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温))CO2C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2CO3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2；此过程得到的产品是生铁（混合物）。【变式1-1】如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素B．焦炭只起提供热量的作用C．炼铁中的原理可为D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分【变式1-2】工业上利用赤铁矿石（主要成分是Fe2O3，还含少量SiO2等杂质冶炼生铁的过程如图所示。下列说法正确的是

A．生铁比纯铁硬度小、熔点高 B．高炉气体有毒，会形成酸雨C．焦炭的作用是除去SiO2等杂质 D．炼铁的原理是考点二含杂质的相关计算【例2】用1000t含氧化铁80％的赤铁矿炼铁，可炼出铁的质量为：A．140t B．200t C．560t D．800t解题要点解题要点本知识点主要考察对二氧化碳的性质与用途的关系掌握，解答题目时应注意性质与用途需相对应得上，以及区分好其用途所体现的是化学性质还是物理性质。【变式2-1】工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。(1)赤铁矿（主要成分为Fe2O3）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是。(2)计算：①5000t含氧化铁84％的赤铁矿中，氧化铁的质量是t；②上述赤铁矿理论上可炼得含铁98％的生铁t。基础达标1．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．炼铁最终得到的生铁是混合物D．炼铁所用的铁矿石中铁元素的质量分数:赤铁矿（Fe2O3）>磁铁矿（Fe3O4）2．下图是实验室模拟工业炼铁的装置图，下列说法不正确的是A．通入的CO要先验纯B．实验开始时，应先通CO，再点燃酒精喷灯C．应把尾气通入水中，以除去尾气中的COD．实验中，B处红棕色粉末变黑，C处变浑浊3．用铁矿石炼铁时，把赤铁矿石、石灰石一起加入高炉，并通入空气，在高温下反应，其中不可能发生的化学反应是（）A．C+O2CO2B．2Fe2O3=4Fe+3O2↑C．2C+O22COD．3CO+Fe2O32Fe+3CO24．下列关于工业炼铁的叙述错误的是A．主要原理：利用焦炭的还原性置换出铁矿石中的铁B．主要原料：铁矿石、焦炭和石灰石等C．主要设备：高炉D．主要产物：生铁5．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是A．充分加热，a处固体由黑色变为红色B．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2C．可用水吸收尾气中的COD．反应结束后，应立即停止通CO6．下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图，下列说法不正确的是A．B处玻璃管内发生的化学反应是利用CO的还原性B．在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气C．该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色D．该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气7．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁(夹持仪器未画出)，下列说法正确的是A．实验开始时，应先点燃酒精灯，再通入纯净的一氧化碳B．反应过程中可观察到，a处固体由黑色逐渐变为红色，b处的澄清石灰水变浑浊C．实验结束时，应该在停止加热之后，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却D．一氧化碳有毒，可用水吸收尾气中的一氧化碳，防止其污染空气8．用铁矿石炼铁时，把赤铁矿石、石灰石一起加入高炉，并通入空气，在高温下反应，其中不可能发生的化学反应是（）A．C+O2CO2B．2Fe2O3=4Fe+3O2↑C．2C+O22COD．3CO+Fe2O32Fe+3CO29．化学兴趣小组的同学模仿工业炼铁原理，设计如图实验。下列有关说法不正确的是A．实验开始先通入CO，再点燃酒精喷灯B．红棕色的粉末逐渐变黑色C．关闭止水夹一段时间后注射器内溶液变浑浊D．装置中气球的作用是收集CO2，防止污染空气10．用如图所示的微型实验装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。下列说法中正确的是（

）

A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳B．实验中A处粉末由红色逐渐变为黑色C．生成的铁和二氧化碳质量比为14:11D．B处的澄清石灰水可检验CO2并吸收CO11．下列关于工业炼铁的叙述错误的是A．主要原理：利用焦炭的还原性置换出铁矿石中的铁B．主要原料：铁矿石、焦炭和石灰石等C．主要设备：高炉D．主要产物：生铁12．点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)能释放大量的热量，生成熔融状态的铁可用来修补铁轨，反应如下：，其中发生还原反应的是A． B． C． D．13．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是A．充分加热，a处固体由黑色变为红色B．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2C．可用水吸收尾气中的COD．反应结束后，应立即停止通CO14．某钢铁厂用赤铁矿炼制生铁，炼制过程中损失4%的铁元素，若要生产出含纯铁96%的生铁560t。需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为（）A．800t B．921.6t C．960t D．1000t15．用1000t含氧化铁80％的赤铁矿炼铁，可炼出铁的质量为：A．140t B．200t C．560t D．800t16．铁是应用最广泛的金属，通过冶炼铁矿可以得到铁。(1)高炉是工业炼铁的主要设备（如图1）。①高炉炼铁中，焦炭的作用是。②写出高炉中以赤铁矿为原料得到铁的化学方程式：。

(2)实验室用氧化铁粉末模拟炼铁（如图2）。①实验开始前，先通入CO一段时间后，再点燃酒精喷灯，原因。②反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3反应的实验现象：；。③实验中常常在装置的末端加一个酒精灯（灯捻处在导气管口）这样做的目的是。④实验结束时，硬质玻璃管内物质冷却后才停止通一氧化碳的主要原因是。17．如图为工业炼铁示意图。

（1）用化学方程式表示高炉炼铁的原理。（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是什么？（3）冶炼过程中焦炭的作用是什么？18．如图是模拟工业炼铁的微型装置。酒精喷灯加热部分发生反应的化学方程式为；在上述反应中，氧化铁发生了（填“氧化”或“还原”）反应；装置中气球的作用是。19．金属材料广泛应用于生产生活中。铁矿石有多种，如赤铁矿（主要成分Fe2O3）和磁铁矿（主要成分Fe3O4）等。（1）写出赤铁矿石中的主要成分与一氧化碳反应的化学方程式_____。（2）冶炼2900t含四氧化三铁80%的磁铁矿石，理论上能得到含杂质2%的生铁的质量是_____t（结果精确到0.1）。20．工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。(1)赤铁矿（主要成分为Fe2O3）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是。(2)计算：①5000t含氧化铁84％的赤铁矿中，氧化铁的质量是t；②上述赤铁矿理论上可炼得含铁98％的生铁t。综合应用21．化学兴趣小组的同学模仿工业炼铁原理，设计如图实验。下列有关说法不正确的是A．实验开始先通入CO，再点燃酒精喷灯B．红棕色的粉末逐渐变黑色C．关闭止水夹一段时间后注射器内溶液变浑浊D．装置中气球的作用是收集CO2，防止污染空气22．运用所学知识回答问题(1)工业冶铁的原料有石灰石、铁矿石、及焦炭，其中焦炭的作用有、。(2)请你利用如图中提供的3个数据，自拟一道有关化学方程式的计算题，并写出解答过程。拓展培优23．钢铁是目前世界上使用最多的金属材料。我国早在春秋战国时期就开始炼铁、应用金属铁。炼铁厂常以焦炭、赤铁矿（主要成分是氧化铁）、空气等为主要原料放入高炉，在高温条件下，炼铁，反应过程如下图所示。则回答：（1）原料中焦炭在第①②步中