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2018-2019学年九年级化学下册 第九单元 金属 第一节 常见的金属材料 第2课时 金属矿物及其

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知识管理归类探究当堂测评分层作业第九单元金属第一节常见的金属材料第2课时金属矿物及其冶炼知识管理1.铁、铝在自然界中的存在形式铝矿石:常见的有铝土矿、钾长石和明矾石等,它们的主要成分分别是Al2O3、KAlSi3O8和KAl3(SO4)2(OH)6。铁矿石:常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等,它们的主要成分分别是Fe2O3、Fe3O4、FeCO3和FeS2。2.工业炼铁的化学原理原理:一氧化碳和氧化铁反应,利用还原剂一氧化碳将铁从其氧化物的矿石中还原出来。反应:Fe2O3+_____CO___________。现象:红棕色的氧化铁粉末逐渐变成______,同时澄清石灰水逐渐变_______,尾气燃烧产生_______火焰。注意:因CO有毒,故不能随意排放到空气中;处理的原则是将CO点燃转化为无毒的CO2或收集备用。高温32Fe+3CO2黑色浑浊蓝色3.还原反应的概念概念:含氧化合物中的氧被夺去的反应。使氧化物发生还原反应的物质,具有还原性。举例:一氧化碳能使氧化铁失去氧而转化成铁,则一氧化碳就具有还原性,称为还原剂。4.工业炼铝的化学原理方法:电解法。反应:2Al2O34Al+3O2↑。通电5.根据化学方程式进行含杂质物质的计算关键:要将纯净物质量代入化学方程式进行计算。换算关系:混合物×纯度÷纯度纯净物质量归类探究类型之一工业炼铁的原理某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理,装置如下图所示。请回答有关问题:(1)为避免一氧化碳污染空气,并回收利用一氧化碳,方框中连接的是C和D,导管接口的连接顺序为a→()→()→()。C装置中NaOH的作用是____________________________。(2)实验开始时,应__________________(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”),目的是__________________________________。(3)实验进行一段时间后,A中玻璃管内出现的现象为_________________________,化学方程式为__________________________________。(4)除CO外,还有哪些物质可以还原Fe2O3?_________(请写一种物质的化学式)。dbe除去残余的二氧化碳先通CO再加热赶尽玻璃管内的空气,防止加热时爆炸固体由红棕色变成黑色3CO+Fe2O32Fe+3CO2C(或H2)【解析】(1)根据题图可以看出用来收集CO的方法是排液体法,而排液体法收集气体时气体的流向应是“短进长出”,故导管口的连接顺序是a→d→b→e。其中C装置中NaOH的作用是除去尾气中的二氧化碳,以收集到较纯净的一氧化碳。(2)因为CO是易燃性气体,为了防止试管内存在空气,与一氧化碳混合加热时发生爆炸,所以实验开始时,应先通一氧化碳再加热,目的是赶尽玻璃管内的空气,防止加热时爆炸。(3)A处发生的是一氧化碳还原氧化铁的反应,生成物为铁和二氧化碳,所以可以观察到的现象是固体由红棕色变成黑色。(4)一般情况下,利用具有还原性的物质可以还原Fe2O3,除CO外,可以还原Fe2O3的物质还有C和H2等。类型之二还原剂的判断金属钛(Ti)是重要的航空航天材料。Ti可以用TiO2与Si共熔制取,反应的化学方程式为:TiO2+SiSiO2+Ti。该反应中的还原剂是()A.TiO2B.SiC.SiO2D.Ti【解析】还原剂是夺取氧化物中的氧,使自己被氧化的物质。在该反应中Si夺取TiO2中的氧,变成SiO2,所以Si是还原剂。高温B类型之三含杂质物质的有关计算现有含Fe2O380%的赤铁矿石300t,用CO还原来冶炼生铁,请计算可以得到含铁97%的生铁多少吨?解:设可以获得生铁的质量为x。300t的赤铁矿石中含有Fe2O3的质量为:300t×80%=240t。3CO+Fe2O32Fe+3CO2160112240tx×97%x≈173.2t答:可以获得生铁的质量为173.2t。160112=240tx×97%【点悟】也可根据Fe元素的质量守恒进行计算,列式如下:300t×80%×Fe的相对原子质量×2Fe2O3的相对分子质量÷97%=300t×80%×56×2160÷97%≈173.2t当堂测评1.有一种矿物叫做菱铁矿,常被用来冶炼金属铁。在菱铁矿中一定含有的是()A.金属铁B.铁的氢氧化物C.铁元素D.铁的氯化物2.炼铁的主要原料是()A.铁矿石、焦炭、石灰石B.铁矿石、焦炭、生石灰C.铁矿石、一氧化碳、二氧化碳D.铁矿石、一氧化碳、石灰石3.在自然界中铁元素大多以_______形式存在,原因是________________________;在铁合金中,铁元素以_____形式存在,铁元素的化合价为_____。CA化合物铁的化学性质比较活泼单质0分层作业1.从保护环境的角度来看,下列铁矿石最不适宜用于炼铁的是()A.磁铁矿B.赤铁矿C.黄铁矿D.菱铁矿2.下列铁矿石的主要成分含铁量最高的是()A.磁铁矿(Fe3O4)B.赤铁矿(Fe2O3)C.菱铁矿(FeCO3)D.黄铁矿(FeS2)CA3.[2018·重庆B]小明笔记中有处错误,你认为是图中的哪一处()A.a处B.b处C.c处D.d处B4.含氧化铁80%的赤铁矿,铁元素的质量分数是()A.63%B.56%C.70%D.80%5.下列叙述中不符合实验设计意图的是()A.说明CO具有还原性B.说明生成物CO2的密度比空气大C.说明CO和Fe2O3的反应需要加热D.可以防止有毒的CO气体对空气的污染BB6.下列变化过程不属于金属冶炼的是()A.电解氧化铝B.铁在氧气中燃烧C.金属氧化物与焦炭在高温下反应D.高温下CO还原CuO【解析】金属冶炼就是把金属从金属化合物中提炼出来,形成金属单质的过程。常见的冶炼方法有:还原法(金属氧化物与还原剂共热)、置换法(金属盐溶液中加入活泼金属)、电解法和热分解法等。B项是铁反应生成铁的氧化物,故不属于金属冶炼。B7.工业上将赤铁矿炼成铁是一个复杂的过程,炼铁高炉中主要发生了下列反应:①C+O2CO2②CO2+C2CO③CaCO3CaO+CO2↑④Fe2O3+3CO2Fe+3CO2其中属于化合反应的是()A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④A点燃高温高温高温8.下列反应中,一氧化碳不是还原剂的是()A.CuO+COCu+CO2B.CO2+C2COC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2【解析】还原剂指的是反应物,而B选项中的一氧化碳是生成物,故不是还原剂。B高温高温高温9.[2018·杭州]如图为氢气还原氧化铜的实验装置图,下列有关分析正确的是()A.装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了利于通入氢气B.在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验B10.[2017·自贡]A~G是初中化学中常见的物质,其相互反应及转化关系如图所示,部分反应条件省略。已知A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体,B是赤铁矿的主要成分,C是相对分子质量最小的氧化物,F是最轻的气体。(1)G的化学式为____________。(2)反应③的实验现象是___________________________________________________________________。(3)写出相应的化学方程式:①____________________________;②___________________________________。Fe3O4火星四射,剧烈燃烧,生成黑色固体、放出大量的热3CO+Fe2O32Fe+3CO22H2O2H2↑+O2↑【解析】(1)根据题干可知A是一氧化碳,B是氧化铁,C是水,F是氢气,氧化铁和一氧化碳反应会生成铁和二氧化碳,水分解生成氢气和氧气,所以E是氧气,D会与氧气反应生成G,所以D是铁,G是四氧化三铁;(2)反应③是铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁,实验现象是火星四射,剧烈燃烧,生成黑色固体、放出大量的热;(3)反应①为3CO+Fe2O32Fe+3CO2;反应②为2H2O2H2↑+O2↑。11.某同学在实验室用一氧化碳与氧化铁反应,若得到5.6g铁,则消耗的一氧化碳的质量是()A.等于4.2gB.大于4.2gC.小于4.2gD.不大于4.2g【解析】一氧化碳与氧化铁反应时,要得到5.6g铁需要4.2g一氧化碳,但因实验前与实验后都需要通入一氧化碳,即一氧化碳在实验过程中是过量的,故通入一氧化碳的质量大于4.2g。B12.[2017·南京]按如图所示装置,持续通入气态物质X,可以看到玻璃管中有红色物质生成,无水CuSO4变蓝,澄清石灰水变浑浊,则X不可能是()A.氢气和水蒸气B.氢气和二氧化碳C.一氧化碳和氢气D.一氧化碳和水蒸气A【解析】持续通入气态物质X,可以看到玻璃管中有红色物质生成,说明有还原性物质通入,无水CuSO4变蓝说明有水生成,澄清石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成。故选A。13.[2018·广州]金属锰(Mn)及其化合物用途广泛。铁锰合金(锰钢)可用作大型体育场馆的网封架屋顶材料、铁轨、桥梁等。部分锰的化合物的颜色及溶解性见下表,回答下列问题。物质KMnO4MnO2MnSO4Mn(OH)2MnO(OH)2颜色暗紫色黑色白色白色棕色溶解性易溶难溶易溶难溶难溶(1)KMnO4读作__________,广泛用作医药杀菌剂和防臭剂。(2)将适当比例的铁矿石(Fe2O3)、软锰矿(MnO2)、焦炭混合加入高炉,通入热空气熔炼,可得到铁锰合金。用化学方程式表示生成金属锰的过程:①C+O2CO2②__________________________③______________________________高锰酸钾C+CO22CO2CO+MnO2Mn+2CO2高温(3)已知:①MnSO4+2NaOH===Mn(OH)2↓+Na2SO4;②2Mn(OH)2+O2===2MnO(OH)2。若向盛有MnSO4溶液的试管中加入少量NaOH溶液,静置,预测可观察到的现象是________________________________________________。产生白色沉淀,静置后,白色沉淀逐渐变棕色【解析】(1)KMnO4读作高锰酸钾。(2)生成金属锰的过程:①C+O2CO2;②碳和二氧化碳高温条件下反应生成一氧化碳,产生还原剂,方程式为C+CO22CO;③一氧化碳和二氧化锰在高温条件下反应生成锰和二氧化碳,反应方程式为2CO+MnO2Mn+2CO2。(3)由题中信息可知Mn(OH)2↓是白色沉淀,MnO(OH)2是棕色沉淀,若向盛有MnSO4溶液的试管中加入少量NaOH溶液,静置,可能观察到的现象是先产生白色沉淀,静置后,白色沉淀逐渐变棕色。14.[2018·重庆B]某未知气体X可能含有CO、CH4中的一种或两种,某同学设计实验进行探究。查阅资料:Ⅰ.加热时,CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O;Ⅱ.20℃时,Ca(OH)2和Ba(OH)2溶解度分别为0.165g,2.1g。(1)仪器M的名称是________,CH4与CuO反应的化学方程式为__________________________________。(2)气体X成分的猜想与探究。猜想1:只有CO;猜想2:只有CH4;猜想3:既有CO又有CH4。①实验时,先往装置中通一段时间的N2,再通入气体X后加热,实验中有下列变化:变化1:A中玻璃管内黑色粉末逐渐变红;变化2:B瓶增重;变化3:C中出现浑浊。根据变化______(填“1”“2”或“3”),可知猜想1不成立。酒精灯CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O2②根据上述变化仍无法确定气体X的成分,还需要测定____(填字母序号),并进行定量分析才能得出结论。a.实验前A中CuO的质量b.B瓶增重的质量c.C瓶增重的质量(3)讨论和反思。①C中用Ba(OH)2溶液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