沪教九年级化学上册第1节 金属矿物及铁的冶炼 第1课时（导学案）（原卷）

第1节金属矿物及铁的冶炼第1课时常见的金属矿物铁冶炼的化学原理一、知识目标1.认识常见的金属矿物，了解其主要成分和用途。2.掌握铁的冶炼原理和实验方法，能书写相关化学反应方程式。3.理解金属冶炼与环境保护的关系，知道选择炼铁原料的依据。4.能运用水溶液的性质解释生活中的相关现象，如融雪剂的使用、汽车水箱中加乙二醇等。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识常见金属矿物的外观特征和用途，从微观角度理解铁的冶炼原理中物质的转化和反应实质。2.证据推理与模型认知：通过对炼铁原料选择依据的分析，建立依据含铁量和产物环保性等因素进行物质选择的思维模型；通过对铁冶炼实验现象的分析推理出反应产物。3.科学态度与社会责任：培养可持续发展的意识，认识到金属资源的合理利用和环境保护的重要性。一、学习重点1.常见金属矿物的主要成分，铁的冶炼原理和实验方法，相关化学反应方程式的书写。二、学习难点1.理解铁的冶炼原理，掌握实验操作顺序及原因，选择炼铁原料的依据。常见的金属矿物1．金属资源的存在形式金属资源广泛地存在于和中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以的形式存在。2．常见的金属矿物矿物赤铁矿褐铁矿黄铁矿孔雀石铝土矿主要成分铁冶炼的化学原理1．实验室炼铁——一氧化碳与氧化铁反应的实验装置图实验现象红色粉末逐渐变为色，澄清的石灰水，尾气燃烧产生色火焰。实验注意事项（1），排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。（2）实验完毕后，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。（3）尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用的方法处理，以防污染大气。2．工业炼铁原料、、、空气等原理将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3在高温下反应生成Fe设备主要反应产品生铁：（1）含碳量2%~4.3%的铁合金（2）特点：硬而脆，不利于加工实验室模拟炼铁和工业炼铁比较3．金属的冶炼【拓展视野】（1）金属的氧化：___________________________________________________的过程。（2）金属氧化物的还原：________________________________________的过程。（3）钠、镁、铝等金属很难从其矿物中提取出来，需要用________的方法。如：________________。常见的金属矿物（一）新课导入问题思考：1.观看现代化钢铁厂的生产视频后，思考钢铁在生活中有哪些常见的应用？2.结合古代炼铁的记载，想一想古代炼铁和现代炼铁有什么联系和区别？（二）常见的金属矿物问题思考：1.阅读教材后，回答金属元素在自然界中的分布情况以及存在形式是怎样的？2.通过观察教材中金属矿物的图片，总结常见金属矿物的外观有哪些特点？3.分组讨论学校所在地区（或家乡）有哪些金属矿物？能识别它们吗？并收集金属矿物样品或查阅相关资料，与同学交流。二、铁冶炼的化学原理问题思考1.展示黄铁矿（主要成分FeS2，含铁量46.7%）、赤铁矿（主要成分Fe2O3，含铁量70%）、磁铁矿（主要成分Fe3O4，含铁量72.4%）、菱铁矿（主要成分FeCO3，含铁量48.3%）的相关信息，思考如何选择炼铁原料？2.展示一氧化碳还原氧化铁的实验装置图，思考实验步骤：在硬质玻璃管中放入少量氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再用酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。为什么要这样操作？1．常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是A． B． C． D．2．如图为实验室模拟工业炼铁的装置图，相关说法正确的是A．实验时先点燃酒精喷灯，再通COB．实验中可观察到黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊C．该装置缺少尾气处理，会产生污染D．该实验体现了CO的氧化性3．在密闭容器中，用碳还原氧化铜，下列相关说法正确的是A．反应前后，气体质量的增加等于固体质量的减少B．反应前后，固体中铜元素的总质量减少C．反应前后，容器内气体的分子总数不变D．反应前后，容器内气体所含氧原子数不变4．对于化学反应，下列说法不正确的是A．产物是一种空气污染物 B．此反应中碳元素有两种化合价C．此反应涉及两种氧化物 D．此反应为化合反应5．我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。根据图文回答下列问题。（1）常见的铁矿石有赤铁矿和（写一种）。（2）炼铁炉中生成铁的化学方程式为。（3）撒入潮泥灰主要作用是。一、金属矿物1．金属在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属如金等以单质形式存在，人类使用最早的金属是铜，目前，人类从矿石中提取量最大的金属是铁。2．地壳中含量位于前3位的金属元素：铝、铁、钙。3.铁矿石：赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)。二、铁的冶炼原理1、实验室模拟炼铁①检查装置气密性②装药品并固定装置③实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。④实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。）⑤实验现象：硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的气体燃烧，发出蓝色火焰，体现了一氧化碳的可燃性。⑥相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O、2CO+O22CO2⑦如何判断反应中生成了什么物质？取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生证明含铁粉；或用磁铁吸引。⑧装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气。2.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考点1金属矿物1．在自然界中以单质形式存在的是A．金和铜 B．锡和铁 C．铜和银 D．金和银2．金的单质通称黄金，是一种贵金属，下图是金元素在元素周期表中的部分信息。下列说法正确的是A．金原子的质子数为79B．金原子的核外电子数是118C．金的相对原子质量是197.0gD．在自然界中，金通常以化合物的形式出现于各岩石中3．常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是A． B． C． D．4．宋代绢本《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石[主要成分为]，深红色来自赭石(赤铁矿)，黑色来自炭黑。下列说法错误的是A．炭黑由松枝烧制，该过程是物理变化B．从元素组成看，孔雀石可以冶炼出金属铜C．赭石主要成分是D．《千里江山图》历经千年色彩依然，是因为常温下所用颜料的化学性质不活泼5．下列矿石中，主要成分不属于氧化物的是A．赤铁矿 B．磁铁矿 C．菱铁矿 D．铝土矿6．我国是世界上已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，下列金属矿石主要成分对应错误的是A．磁铁矿（Fe3O4） B．赤铜矿（CuO） C．金红石（TiO2） D．铝土矿（Al2O3）7．广西百色是我国重要的铝业基地，其中用于炼铝的铝土矿是A．磁铁矿（主要成分是Fe3O4） B．铝土矿（主要成分是Al2O3）C．菱锌矿（主要成分是ZnCO3） D．黄铜矿（主要成分是CuFeS2）考点2铁的冶炼原理8．下列现象主要是由化学变化引起的是A．人工降雨 B．工业炼铁 C．过滤除杂 D．苹果榨汁9．工业上将赤铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行炼铁。下列有关炼铁的说法正确的是A．赤铁矿石的主要成分为Fe3O4B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣C．工业炼铁得到的是生铁，其含碳量比钢低D．炼铁的原理是：在高温下，利用焦炭将铁从铁的氧化物中还原出来10．实验室利用如图装置模拟工业炼铁，有关说法错误的是A．澄清石灰水可检验生成的B．将尾气点燃，可防止污染空气C．“炼铁”的化学方程式为D．实验得到的固体产物能被磁铁吸引11．钢铁是使用最多的金属材料。某化学小组利用如图装置模拟工业炼铁的实验。（1）写出玻璃长管中发生反应的化学方程式。（2）检验CO还原Fe2O3反应的气体生成物的实验现象是，该反应的化学方程式为。（3）a处尾气被点燃作用是，写出反应的化学方程式。（4）如果没有酒精喷灯，可以用酒精灯加网罩，网罩作用。（5）实验前先通一氧化碳的作用是。12．化学小组的同学利用实验室制取氧气以及工业炼铁的化学原理进行实验探究。请根据题目要求，回答下列问题：制取氧气的实验原理。（1）用溶液(作催化剂)制氧气的化学方程式为。（2）收集氧气时可以用(填“向上”或“向下”)排空气法。催化剂对分解的影响。小组同学设计的实验装置如图1所示，用电子秤称量0.04g、0.08g、0.12g的粉末，分别加入三只锥形瓶中，用注射器各量取8mL3%的溶液，连接装置，将溶液注入锥形瓶中，用压强传感器测量各锥形瓶中压强，压强随时间(前)的变化曲线如图2。（3）根据图2提供的信息，从控制合适的反应速率和节约试剂的角度分析，催化分解的溶液制氧气时，的最佳用量为(填“”“”“”之一)。（4）催化制氧气时，氧气的最终产量与的用量(填“有关”或“无关”)。（5）金属铂也可以催化制氧气。小组同学设计如图3所示装置制取氧气，实验过程中，若观察到安全管内液面不断上升，说明锥形瓶内压强过大，此时可采取的合理安全措施是(写出两条即可)。用(含少量和水蒸气)测定某样品(杂质为固体且不反应)中的质量分数。实验装置如图所示，检查装置的气密性，进行实验。(假设发生的化学反应都充分反应)（6）装置B的作用是。（7）在装置C的硬质玻璃管中加入该样品15g，充分反应后继续通至硬质玻璃管冷却，测得装置A质量增加2.2g，装置D质量增加8.8g，此时装置C的硬质玻璃管中固体的总质量为(精确至0.1g)，该样品中的质量分数为(精确至)。（8）从环保角度考虑，该实验装置存在的不足之处是。13．《天工开物》是我国古代一部综合性的科技巨著，被誉为是“中国17世纪的工艺百科全书”。详细记载了我国古代炼铁和锌的冶炼方法。（1）锌的冶炼方法∶将炉甘石（主要成分为ZnCO3）与煤炭饼混合后装入炼锌罐，罐口用泥密封（杂质不参与反应），[提示∶ZnCO3受热分解可生成ZnO等]。①流程中“粉碎”属于变化。（填“物理”还是“化学”）。②将矿石粉碎的目的是：增大接触面积，使反应更充分，并。③炉甘石与煤炭饼混合后高温，写出其中置换反应的化学方程式。（2）根据下图回答问题：①写出图A中右侧试管内发生反应的实验现象：澄清石灰水变。②写出图B中直玻璃管内发生反应的化学方程式。③图C中高炉炼铁的原料是赤铁矿石、石灰石、和热空气。④若图A和图B中澄清石灰水中产生白色沉淀的质量相等，则图A和图B中参加反应氧化铁的质量比为。14．高炉炼铁的工艺流程如