最新初中化学人教版九年级下课题3 金属资源的利用和保护学案优质教案.docx
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最新初中化学人教版九年级下课题3金属资源的利用和保护学案优质教案
最新初中化学人教版九年级下-课题3金属资源的利用和保护学案-优质教案
知识点1:
金属资源的存在形式及矿石
1.金属的存在
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属主要以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。
其中地壳中含量最高的金属元素是铝。
2.几种重要的矿石
（1）工业上把能用来提炼金属的矿物叫做金属矿石。
（2）几种常见的金属矿石的名称和主要成分如表1:
表1
金属矿物
赤铁矿
黄铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
FeS2
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
拓展延伸 冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则是:
（1）所需提炼金属的含量高;
（2）矿石中含对环境有害的元素少;（3）冶炼途径能够尽可能简便。
【例】 常见的铁矿石有:
磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）,其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为 ,理由是 。
答案：
磁铁矿和赤铁矿;这两种矿石中铁元素含量高,且含对环境造成污染的有害元素少
点拨：
选择适宜炼铁的矿石要从两个方面考虑:
①铁元素含量高;②有害元素少。
黄铁矿中含有硫元素,冶炼时产生SO2,对环境污染严重;磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿中,磁铁矿和赤铁矿中铁元素的含量高。
所以最适宜炼铁的两种矿石为磁铁矿和赤铁矿。
知识点2:
一氧化碳还原氧化铁实验
实验设计
1.实验目的:
通过实验探究铁的冶炼原理。
2.实验原理:
3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
3.实验装置:
如图1所示。
图1
4.实验步骤:
（1）检查装置的气密性。
（2）将适量的氧化铁（用磁铁靠近时不能被磁铁吸引）放入硬质玻璃管中,并固定装置。
（3）点燃酒精灯。
（4）向玻璃管中通入CO气体。
（5）点燃酒精喷灯,给玻璃管内盛放药品的部位加热。
（6）当红色粉末全部变黑后,停止加热。
（7）当玻璃管内的固体冷却后,先停止通CO,后熄灭装置最后面的酒精灯。
分析论证
5.实验现象:
（1）红色粉末变为黑色（用磁铁靠近时能被磁铁吸引）。
（2）澄清石灰水变浑浊。
6.实验结论:
实验前的红色粉末不能被磁铁吸引而反应后得到的黑色粉末能被磁铁吸引,说明实验得到的黑色粉末为不同于实验前物质的一种新物质,根据它能被磁铁吸引的性质可推断出所得黑色粉末为铁粉;澄清石灰水变浑浊表明反应产生二氧化碳,即该反应中,生成了铁和二氧化碳。
实验点拨
1.CO气体有毒,由于反应中有残留的CO气体排出,为避免CO排入空气污染环境,所以做该实验时一定要进行尾气处理,图1中是将尾气燃烧掉,也可以用集气瓶（或气球）将尾气收集起来再利用等;
2.实验前应先点燃装置最后面的酒精灯,以防止CO排入空气污染环境;
3.实验开始时,一定要先通一段时间的CO,然后再加热,这样可以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸;
4.当红色粉末全部变黑后,应先停止加热,继续通CO直到玻璃管冷却,这样可以让得到的还原铁粉在CO气流中冷却,防止被空气中的氧气再次氧化;
5.当玻璃管冷却后,先停止通CO,最后熄灭装置最后面的酒精灯,以保证不让残留的CO气体排入空气。
【例】 早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。
工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。
某化学兴趣小组利用图2装置进行实验探究,请按要求填空:
图2
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ;
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ;
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ;
（4）实验开始时要先通入CO,把装置中的空气排尽后再加热,以防发生爆炸。
检验装置中的空气已排尽的方法是 。
答案：
（1）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
（2）石灰水变浑浊 （3）燃烧多余的CO（或消除CO对空气的污染） （4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出轻微的爆鸣声,证明空气已经排尽
点拨：
（1）一氧化碳在高温条件下将氧化铁还原成铁,反应的化学方程式是:
3CO+Fe2O32Fe+3CO2;
（2）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,所以观察到的现象是石灰水变浑浊;（3）由于一氧化碳是有毒的气体,点燃的酒精灯的目的是燃烧多余的CO;（4）由于一氧化碳是可燃性的气体,与空气或氧气的混合气体点燃时易发生爆炸。
检验装置中的空气已排尽的方法是:
在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出轻微的爆鸣声,证明空气已经排尽。
知识点3:
铁的冶炼
1.工业炼铁的原料、主要反应原理、设备见表2:
表2
原 料
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
主要原理
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2
设 备
高炉
2.方法:
将铁矿石（如赤铁矿）、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高炉中,从炉的下部通入热空气,在高炉内发生复杂的化学反应,其中焦炭转变成一氧化碳,而一氧化碳在高温条件下与铁矿石反应生成铁,同时石灰石高温分解,将矿石中的杂质转化为炉渣排出。
此时炼出的铁为含有杂质的生铁。
3.炼铁过程中发生的化学反应:
（1）产生还原剂:
C+O2CO2 CO2+C2CO
（2）形成生铁:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）形成炉渣:
CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3
【例】 某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、空气等。
主要反应过程如图3所示。
焦炭 铁
图3
（1）在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式。
（2）写出②③两步反应的化学方程式:
② ;③ 。
答案：
（1）CO2;CO
（2）C+CO22CO;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
点拨：
解本题的关键是掌握炼铁的原理。
焦炭与过量空气在高温条件下,充分反应生成大量的二氧化碳气体;二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳;一氧化碳与赤铁矿在高温下反应生成铁和二氧化碳。
知识点4:
含杂质化学反应的计算
有关化学方程式的计算是根据参加反应的反应物和生成物的质量比来进行的,因此在计算过程中,不论是反应物还是生成物,代入化学方程式进行计算的都必须是纯净物的质量。
但在实际生产过程中,原料与产品都不可能是绝对纯净的,或多或少都含有杂质,因此,在计算时必须先将不纯物质的质量折算成纯净物质的质量,再代入化学方程式中计算。
1.有关计算公式:
（1）纯净物的质量=不纯物质的质量×纯净物的质量分数
（2）不纯物质的质量=纯净物的质量÷纯净物的质量分数
（3）物质的纯度=×100%
2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤为:
（1）将含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。
（2）将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质质量。
【例】 要炼出含杂质的质量分数为2%的生铁560t,至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨?
解:
生铁中铁的质量=560t×（1-2%）=548.8t。
设至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石的质量为x。
Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2
160 112
80%x 548.8t
=,x=980t
答案:
至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石980t。
点拨：
代入化学方程式进行计算的必须是参加反应或反应生成的纯净物的质量,因此,解本题时首先将生铁的质量换算成纯铁的质量,再代入化学方程式中进行计算。
知识点5:
探究铁生锈条件的实验
实验设计
1.实验目的:
探究铁钉锈蚀的条件。
2.实验用品:
铁架台、试管、橡皮塞、酒精灯、试管夹、铁钉、植物油、蒸馏水、干燥剂、棉花等。
3.实验步骤:
（1）在第一支试管中放入一枚光亮的铁钉,注入蒸馏水,不要浸没铁钉,然后将试管敞口放置,使铁钉既与空气接触又与水接触（如图4A）;
图4
（2）在第二支试管中放入一枚光亮的铁钉,注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水至浸没铁钉,然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触（如图4B）;
（3）将第三支试管烘干,放入一枚光亮的铁钉,再在试管中塞一团棉花,棉花上放一些氯化钙干燥剂,用橡皮塞塞紧试管口,使铁钉只与干燥的空气接触（如图4C）。
分析论证
4.实验现象:
数天后,A中的铁钉生锈,且在水面附近锈蚀最严重;B和C中的铁钉没有生锈。
5.实验结论:
分析实验现象能够得出:
铁钉在干燥的空气中和在水中都不会生锈,当铁钉与氧气和水同时接触时易生锈,由此可得出铁生锈的条件是铁与水和氧气同时接触。
实验点拨
1.煮沸蒸馏水是为了赶走水中溶解的氧气,以免影响实验效果。
2.加热试管或放入干燥剂的目的是防止试管内有水蒸气影响实验效果。
3.铁与氧气和水接触,同时在酸性环境或有盐（如NaCl）存在时,铁制品锈蚀更快。
【例】 如图5所示,光亮的铁钉在下列几种情况下,锈蚀速率由快到慢的顺序为（ ）
图5
A.①②③ B.①③② C.②③① D.②①③
答案：
B
点拨：
铁与氧气和水同时接触时易生锈。
分析图中①②③三种情况可以判断出:
①中的铁钉与氧气、水同时接触,最易生锈;③中的铁钉与空气中的氧气接触,同时也和空气中的少量水蒸气接触,也较易生锈;②中的铁钉只与水接触,不与氧气接触,最不易生锈,故B项正确。
知识点6:
防止铁制品锈蚀的方法
铁制品的锈蚀实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生复杂的化学反应,生成铁锈（主要成分是Fe2O3）,因此根据铁制品锈蚀的条件不难推出防止铁制品锈蚀的基本措施为:
使铁制品隔绝空气或水。
具体的方法有:
（1）保持铁制品表面的洁净和干燥;
（2）在铁制品表面覆盖保护层,如涂油、刷漆、搪瓷、电镀、烤蓝等;（3）改变金属内部结构,制成合金,如不锈钢等。
拓展延伸 许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。
铜在潮湿的空气中也能生“锈”,铜锈即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜,化学式为Cu2（OH）2CO3,是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。
金属铝也易“生锈”,但铝锈同铁锈、铜锈不同,它是一层致密的氧化物薄膜,覆盖在金属铝的表面,能防止铝继续与氧气反应,起到自我保护的作用。
铝锈的成分为氧化铝,即Al2O3。
【例】 世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大,防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大问题。
下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是（ ）
A.铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化
B.同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀
C.在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀
D.铝的抗锈蚀性能比铁强,生活中可用钢丝球洗刷铝锅
答案：
D
点拨：
铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化生成铁锈,故A项说法正确;铁在潮湿的空气中容易生锈,海南气候湿润,而兰州气候干燥,所以同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀,故B项说法正确;铁表面刷油漆能使铁与水或氧气隔绝,从而达到防锈的目的,故C项说法正确;铝的抗锈蚀性能比铁强,是因为铝易与空气中的氧气反应,生成一层致密的氧化铝保护膜,用钢丝球擦洗铝锅会破坏保护膜,故D项说法错误。
知识点7:
金属资源的保护
金属资源是有限的,而且不能再生,因此,保护金属资源非常重要。
保护金属资源的有效途径有:
（1）防止金属腐蚀;
（2）回收利用废旧金属;（3）合理、有效地开采矿物;（4）寻找金属的代用品。
巧记速记 金属资源的保护:
有效防腐蚀;回收再利用;有计划开采;寻找代用品。
【例】 下列关于金属资源的说法中,不正确的是（ ）
A.地球上除少数极不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外,其余都以化合物的形式存在
B.防止金属锈蚀、回收利用废旧金属是保护金属资源的有效方法
C.合理开采矿物,寻找金属代用品是保护金属资源的有效途径
D.金属资源是可以再生的
答案：
D
点拨：
金属矿物的储量是有限的,而且不能再生,故D说法错误。
考点1:
一氧化碳还原氧化铁实验
【例1】 在图6中,甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图,乙图是高炉炼铁示意图。
请回答下列问题:
图6
（1）写出甲图中的实验现象:
。
（2）甲图中装置的不足之处是:
。
（3）请写出高炉中生成铁的化学方程式:
。
答案：
（1）红色粉末变黑,澄清石灰水变浑浊
（2）没有尾气处理装置 （3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
点拨：
（1）甲图玻璃管中发生反应3CO+Fe2O32Fe+3CO2,生成黑色铁粉及CO2气体,故现象是红色粉末变黑,澄清石灰水变浑浊。
（2）CO有毒,没有完全反应的CO必须进行尾气处理。
考点2:
日常生活中金属生锈的原因以及能根据实际情况正确选择防锈方法
【例2】 菜刀在生活中有重要应用。
下列情况中,菜刀腐蚀由快到慢的是（ ）
①切青菜后用清水冲洗 ②切湿咸菜后未清洗 ③切肥猪肉后放置
A.①③② B.②①③ C.③①② D.③②①
答案：
B
点拨：
铁与氧气和水直接接触容易生锈,氯化钠会加快铁的生锈速率;而在铁制品表面涂油（肥肉主要含油脂）能隔绝铁与氧气和水接触,能防止铁生锈。
综上分析可
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