九年级化学（第八单元 金属和金属材料）8.3 金属资源的利用和保护（人教版 学习、上课课件）

第八单元金属和金属材料8.3金属资源的利用和保护 逐点导讲练课堂小结作业提升学习目标课时讲解1课时流程2常见的金属资源铁的冶炼含杂质物质的化学方程式的计算铁生锈的条件及防护金属资源的保护 感悟新知知识点11.地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。金属资源的概况知1－讲 感悟新知2.工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。常见的金属矿石有：知1－讲呈黑色，具有磁性呈红棕色矿石赤铁矿磁铁矿菱铁矿黄铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeCO3FeS2Al2O3CuFeS2Cu2S 感悟新知提示：矿石均为混合物，赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿是常见的铁矿石，工业上常用赤铁矿和磁铁矿来炼铁，因为它们的铁元素含量较高，且不会造成环境污染。知1－讲 感悟新知特别提醒:化学性质比较活泼的金属在自然界以化合物形式存在，如铁、铝等，化学性质稳定的以单质形式存在，如金、银。知1－讲 知1－练感悟新知[改编·晋中]大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，以下四种矿石中，最适宜炼铁的是()A.赤铁矿(主要成分是Fe2O3)B.炉甘石(主要成分是ZnCO3)C.铝土矿(主要成分是Al2O3)D.黄铁矿(主要成分是FeS2)例1A考向金属矿石的选择 感悟新知解题秘方：从经济效益角度分析，要考虑铁矿石所含铁元素的质量分数；从环境保护角度分析，要考虑在炼铁生产中是否会产生污染环境的物质。解：可用于炼铁的矿石中必须含有铁元素。赤铁矿和黄铁矿中含有铁元素，但黄铁矿中含硫元素，冶炼时会生成污染空气的SO2，故最适宜炼铁的是赤铁矿。知1－练 感悟新知知识点2一、实验室炼铁——一氧化碳还原氧化铁的实验1.装置图：如图1所示。铁的冶炼知2－讲 感悟新知2.实验步骤检查装置的气密性→装入药品并固定装置→点燃酒精灯→向玻璃管内通入CO气体→点燃酒精喷灯，加热氧化铁→熄灭酒精喷灯，停止加热→继续通入CO气体至冷却至室温→熄灭酒精灯。3.实验现象红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。知2－讲 感悟新知4.实验注意事项(1)先通入一氧化碳气体，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)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳气体，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，炸裂玻璃管。(3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。知2－讲CO“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退” 感悟新知特别提醒:1.石灰石的主要作用：将矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去。2.工业炼铁炼出的不是纯铁，而是主铁；实验室炼出的为纯铁。3.工业炼铁的还原剂是CO，而不是焦炭。知2－讲 感悟新知二、工业炼铁知2－讲炼铁原理在高温条件下,利用高炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来原料及作用铁矿石(提供铁元素)空气(提供氧气)焦炭:提供反应所需热量，提供还原剂CO石灰石:使铁矿石中的脉石转变成炉渣而除去 感悟新知知2－讲主要设备高炉发生的有关化学反应(2)C+O2===CO2(3)C+CO2===2CO(1)3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2产品生铁(含碳量为2%~4.3%并含少量磷和硫的铁合金,不是纯铁)高温点燃高温 感悟新知拓展视野：冶炼金属的常用方法：1.电解法：适用于排在金属活动性顺序中铝及其前面的较活泼金属的冶炼。2.热还原法：适用于位于金属活动性顺序中从Zn至Cu的冶炼，如：2CuO+C===2Cu+CO2↑，CuO+H2===Cu+H2O。3.热分解法：适用于Ag、Hg等金属的冶炼，如：2HgO====2Hg+O2↑。△△△知2－讲 知2－练感悟新知[中考·丹东]在实验室里可以利用如图2所示的装置进行还原氧化铁的实验。(1)在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是_______________________________________。例2排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸考向铁的冶炼题型1一氧化碳还原氧化铁实验 知2－练感悟新知(2)玻璃管中反应的化学方程式为__________________________。(3)装置B的作用是_________________________。(4)实验中还需补充的一个装置C是___________________________________________________________。检验有无二氧化碳生成在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集尾气Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2高温 感悟新知解题秘方：了解实验原理、实验步骤、实验现象及尾气处理的目的是解题关键。解：(2)一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳。(3)二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，装置B的作用是检验有无二氧化碳生成。(4)一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集尾气。知2－练 知2－练感悟新知[中考·成都]我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”，其生产过程可用下图表示。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。例3题型2钢铁冶炼工艺 知2－练感悟新知(1)常见的铁矿石有赤铁矿和____________(合理即可)。(2)不断鼓入空气的目的是______________。(3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为_________________________________________________。磁铁矿提高炉温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2(或Fe3O4+4CO===3Fe+4CO2)高温高温 知2－练感悟新知(4)撒入潮泥灰的主要作用是_______________________________________。不断翻炒液态生铁，是为了降低___________元素的含量。(5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁_____，易于加工。将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去碳(或C)低 感悟新知知2－练解题秘方：结合工艺流程，全面了解钢铁冶炼的原理及各原料的作用是解题的关键。解：(1)常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿。(2)不断鼓入空气的目的是使碳与氧气反应，提高炉温。(3)高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2。高温条件下四氧化三铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为Fe3O4+4CO====3Fe+4CO2；高温高温 感悟新知(4)撒入潮泥灰的主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去，生铁和钢的主要区别是含碳量不同，不断翻炒液态生铁，使生铁中碳与氧气接触反应生成二氧化碳，降低碳元素的含量。(5)合金的熔点一般低于组成它的纯金属，钢的熔点比纯铁低，易于加工。知2－练 感悟新知知识点31.化学方程式表示的各物质的质量关系是纯净物间的质量关系。实际生产中，原料和产物常为混合物，当已知量中含有杂质时，必须先将它们换算成纯净物的质量，再代入化学方程式进行计算。含杂质物质的化学方程式的计算知3－讲 感悟新知2.含杂质物质的有关化学方程式的计算步骤(1)将含杂质物质质量换算成纯净物的质量；(2)将纯净物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的质量。知3－讲 感悟新知知3－讲知识链接:计算时涉及的公式有：含杂质物质质量×纯净物质量分数÷纯净物质量分数纯净物质量；物质的纯度=×100%=1-杂质的质量分数。 知3－练感悟新知[中考·青海]根据Fe3O4+4CO====3Fe+4CO2的反应原理，工业上可用来冶炼铁。现用100t含四氧化三铁为46.4%的某铁矿石冶炼金属铁。请完成下列问题，写出必要的计算过程。(1)100t该铁矿石中含四氧化三铁的质量是多少？(2)理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？例4考向含杂质物质的相关化学方程式的计算高温 知3－练感悟新知解：(1)铁矿石中含四氧化三铁的质量是100t×46.4%=46.4t。(2)方法一：设理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是x。Fe3O4+4CO====3Fe+4CO223216846.4t96%·xx=35t高温 知3－练感悟新知方法二：本题还可利用“守恒法”即化学反应前后元素的质量不变，根据化学式进行计算。即四氧化三铁中所含铁元素的质量等于炼制的生铁中铁元素的质量，则有：46.4t××100%÷96%=35t。答：(1)100t该铁矿石中含四氧化三铁的质量是46.4t；(2)理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是35t。 感悟新知解题秘方：(1)根据混合物中某物质的质量＝混合物的质量×该物质的质量分数分析解答。(2)由四氧化三铁的质量、生铁中铁的质量分数，根据化学方程式可以列式计算出炼出生铁的质量。知3－练 感悟新知知识点41.探究铁制品锈蚀的条件金属的锈蚀与防护知4－讲试管1试管2试管3实验装置 感悟新知金属的锈蚀与防护知4－讲试管1试管2试管3反应条件与O2、水接触只与水接触只与O2接触实验现象铁钉生锈铁钉不生锈铁钉不生锈实验结论铁生锈的条件是铁和氧气、水同时接触 感悟新知2.铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，结构疏松，呈红棕色。铁制品生锈后，应及时清除铁锈。3.防止铁生锈的措施(1)根据钢铁生锈的条件，防止钢铁生锈的基本思路是破坏其锈蚀的条件，使铁制品隔绝氧气和水。(2)在生产生活中防止钢铁生锈的方法主要包括：知4－讲 感悟新知知4－讲干保持钢铁制品表面洁净和干燥膜在钢铁表面覆盖保护层，如在车、船的表面喷涂油漆，在机械表面涂油，在铁制品表面烧制搪瓷等镀在钢铁表面镀一层耐腐蚀的金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等烤用化学方法使钢铁表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝等改加入其他金属，改变金属组成，如在钢铁中加入镍制成不锈钢，可以增强其耐腐蚀能力 感悟新知知识拓展:1.铁在与氧气和水同时接触时才能生锈，因此在设计实验探究铁生锈的条件时，可采用控制变量法，使铁钉只与氧气、只与水、与氧气和水同时接触，比较现象得出结论。知4－讲 感悟新知2.铁制品表面的铁锈应及时清除，而铝“生锈”时表面形成的致密的氧化膜可以隔绝空气，可防止金属腐蚀，不能除去。3.铁在食盐水中生锈的速率会加快。4.破坏铁生锈的任一条件即可防锈，如隔绝水或隔绝氧气。知4－讲 知4－练感悟新知[中考·日照]如图4是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。例5考向铁生锈的条件及防锈措施题型1探究铁生锈的条件 知4－练感悟新知下列说法不正确的是()A.①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲B.①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水C.③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂D.四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉A 感悟新知解题秘方：根据铁生锈的条件(与O2、H2O同时接触)，运用控制变量法对照实验条件分析得出结论。解：①中的铁钉与氧气和水同时接触，特别是乙处，所以①中铁钉生锈，乙处生锈最明显，A错误；②中铁钉只与水接触，不易生锈，③中氯化钙吸收空气中的水分，铁钉只与氧气接触，未生锈，C正确；①②对比说明铁生锈需要氧气，①③对比说明铁生锈需要水，B正确；④是往水中通入氧气，使铁钉与氧气和水充分接触，所以生锈最快，D正确。知4－练 知4－练感悟新知[中考·柳州]柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成了“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是()A.经常用浓盐酸清洗金属材料B.在金属材料表面刷油漆C.在金属材料表面镀保护层D.改变金属内部结构制成防腐合金例6A题型2防止铁生锈的方法 感悟新知解题秘方：破坏铁生锈的条件(使铁与O2或H2O隔绝)即可防止铁生锈。解：大桥的桥体使用的金属(主要是铁)能与浓盐酸反应，经常用浓盐酸清洗金属材料，金属材料易锈蚀，A不正确；在金属材料表面刷油漆、镀保护层，能隔绝氧气和水，能防止金属材料生锈，B、C正确；改变金属内部结构制成防腐合金，能防止金属材料生锈，D正确。知4－练 感悟新知知识点5金属资源是不可再生的，且储量有限。金属资源的保护措施：(1)防止金属锈蚀。(2)回收利用废旧金属。(3)有计划合理地开采矿物。(4)寻找金属替代品。金属资源的保护知5－讲节约资源及冶炼成本，减少污染 感悟新知特别提醒:废旧金属的随意丢弃、乱开采矿物资源不仅会造成资源浪费，还会造成环境污染。知5－讲 知5－练感悟新知[中考·长沙]我国的矿物种类比较齐全，储量很丰富，但是矿物不能再生。下列能保护金属资源的是()A.废旧金属不需要回收利用B.矿物资源无限，可以任意开采C.寻找金属代用品D.将铁钉放置于潮湿的空气中例7C考向保护金属资源的措施 感悟新知解题秘方：从防止金属腐蚀，合理开发矿物，回收利用废旧金属，寻找金属代用品等方面来分析判断。解：回收利用废旧金属能保护金属资源，减少环境污染，A错误；矿物资源是有限的，要合理开采，B错误；寻找金属代用品，可以节约金属资源，保护金属资源，C正确；将铁钉放置于潮湿的空气中，铁钉易生锈，不能保护金属资源，D错误。知5－练 课堂小结金属资源存在与分布利用(铁的冶炼)腐蚀(铁生锈)保护