九年级化学下册 题3 金属资源的利用和保护件 新版新人教版

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课题 3 金属资源的利用和保护 （第 课时） [ 导入 1] 如图 1 表示金属活动性顺序表中铜、铁和铝被人类大规模开发、利用的大致年限。 提疑：为什么铜的开发使用比铁和铝早数千年？金属被大规模开发、利用主要和金属的哪些性质和特点有关？钠、镁等金属为什么在自然界中不能以单质形式存在，而是以化合物形式存在于各种矿物之中？ [ 导入 2] 为纪念 1996 年中国钢产量突破 1 亿吨而发行的邮票。自然界以单质形式存在的金银。 我们知道自然界中只有金、银等少数金属以单质形式存在，大部分的金属是以化合物形式存在的，那么我们在生产、生活中用到最多的金属 — 铁是怎样炼成的？ [ 导入 3] 《 钢铁是怎样炼成的 》 是前苏联作家尼古拉 · 奥斯特洛夫斯基所著的一部长篇小说。有一名钢铁厂的工人误把这本书当成介绍钢铁是怎样炼成的科技书籍。 同学们读过了 《 钢铁是怎样炼成的 》 ，你知道钢铁是怎样炼成的的吗？钢铁有哪些元素组成的？ 一、金属资源概况 1. 人类目前普遍使用的金属有哪些 ? 2. 这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢 ? 地壳中各种元素的含量（质量分数） 工业上把能用来提炼金属的矿物叫 __ __ 矿石 二、铁的冶炼 比较 Fe 2 O 3 与 Fe 的组成差异，设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼。 钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。 铁的冶炼 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元 1 世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 1. 有哪些物质可以把铁从它的氧化物中还原出来？ 2. 观察图 8-20 ，并结合 学习的一氧化碳还原 氧化铜 的知识，思考： （ 1 ）实验室还原氧化铁的原理： （ 2 ）现象： 比较 Fe 2 O 3 与 Fe 的组成差异 , 设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼 H2 , C, CO 红色的 Fe 2 O 3 变黑 . 同时产生使石灰水变浑浊的气体 思考 工业上铁矿石冶炼成铁的相关知识 1. 原料： 2. 原理： 3. 设备： 4. 过程 ： 铁的冶炼（以赤铁矿为例） 焦炭、石灰石、铁矿石 在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来 高炉 点燃 C + O 2 === CO 2 高温 C + CO 2 === 2CO Fe 2 O 3 + 3CO === 2Fe + 3CO 2 高温 问题：在实验过程中应注意哪些安全事项？ 实验中的注意事项。 1 ．先通 CO ，再加热，目的是将玻璃管中的空气排尽。 2 ．实验完毕后，先停止加热继续通 CO 至冷却，目的防止石灰水倒吸。 3 ．用酒精灯点燃尾气的作用是：防止一氧化碳污染空气。 实验室用一氧化碳还原氧化铁 尾气处理：① 用燃着的酒精灯将尾气点燃或 ② 用气球收集尾气 CO 还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止 CO 污染空气。 证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸 ( 或加稀盐酸 ) 2CO + O 2 2CO 2 （尾气处理） 点燃 将铁矿石中的 SiO 2 转变为炉渣 点燃 ⑴ C + O 2 === 2CO 2 高温 ⑵ C + CO 2 === 2CO （ Fe 2 O 3 ） 生铁 出铁口 炉渣 出 渣 口 ⑶ Fe 2 O 3 + 3CO ===== 2Fe + 3CO 2 高温 高炉气体 高炉气体 ① 产生一氧化碳 ② 提供热量 例 1. 1000t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石，理论上炼出中含铁 96% 的生铁多少吨？ 解：设理论上可炼出铁的质量为 x 代入方程式计算时一定要纯净的质量 160 2×56 800t x x= 560 t Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2 高温 方法一：分步法 答：理论上练出含铁 96% 的生铁 583t 。 560t ÷96% = 583 t 氧化铁的质量： 1000t× 80% =800t 160 2×56 800 t X 三、有关杂质问题的计算 例 1 ：用 1000 t 含氧化铁 80 ％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96 ％的生铁多少吨 ? 解：设理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量为 x 。 160 2×56 1000t×80 ％ x×96% 160 2×56 1000t×80 ％ x×96% x= 2×56× 1000t×80 ％ 160×96% = 583 t Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2 高温 答：理论上可以练出含铁 96% 的生铁 583t 。 方法二： 解 :Fe 的质量为 1000 t×96%=960 t 。 设铁矿石的质量为 x , 则氧化铁的质量为 70% x 。 Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2 例 2 　某炼铁厂每天生产 1000 t 含 Fe 96% 的生铁 , 理论上需消耗含 Fe 2 O 3 70% 的赤铁矿石多少吨 ? x =1959.2 t 。 答 : 需消耗含 Fe 2 O 3 70% 的赤铁矿石 1959.2 吨。 160 　　　　　 112 70% x 　　　　　 960 t 160 　　　　　　 112 70% x 　　　　　 960 t 炼铁和炼钢的比较 炼铁 炼钢 目的 把铁从矿石中还原出来 通过氧化把碳硫等减少 原理 一氧化碳还原 氧气氧化 原料 铁矿石、石灰石、焦炭、空气 生铁、氧气，氧化钙 设备 炼铁高炉 转炉、平炉、电炉 【 拓展延伸 】 1. 下列矿石的主要成分表述错误的是 ( 　　 ) A. 黄铁矿 (FeS 2 ) B. 菱铁矿 (FeCO 3 ) C. 黄铜矿 (CuFeS 2 ) D. 辉铜矿 (CuS) 解析 : 辉铜矿的主要成分为 Cu 2 S. 故选 D. D 2.(2015· 启东市一模 ) 下图是实验室用 CO 还原氧化铁的装置 , 关于该实验 , 下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 实验时应先给玻璃管加热 , 后通 CO B. 实验时 , 试管中澄清的石灰水变浑浊 , 证明该反应有二氧化碳生成 C. 实验中能观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变成黑色 D. 为了减少空气污染 , 应增加尾气处理装置 解析 : 一氧化碳有可燃性 , 加热或点燃一氧化碳和空气或氧气的混合物可能发生爆炸 , 故一氧化碳还原氧化铁实验开始时要先通入纯净的一氧化碳 , 排净装置内的空气 , 然后再点燃酒精喷灯 ; 试管中澄清的石灰水变浑浊 , 证明该反应有二氧化碳生成 ; 一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳 , 故看到的现象为玻璃管中红棕色固体变为黑色 ; 尾气中有一氧化碳 , 一氧化碳有毒 , 所以一定要进行尾气处理 . 故选 A. A 3. 某工厂要用赤铁矿石 ( 主要成分是氧化铁 , 假设杂质不含铁元素 ) 来炼制生铁 . 若要炼制含铁 96% 的生铁 63 t, 假设在炼制过程中损失 10% 铁的元素 , 则理论上需要含杂质 20% 的赤铁矿石的质量是 ( 　　 ) A.120 t B.108 t C.96 t D.84 t 解析 :63 t 含铁 96% 的生铁中铁的质量为 :63 t×96%, 则理论上所炼铁的质量为 63 t×96%÷(1-10%)=63 t×96%×10/9 设需要含杂质 20% 的赤铁矿石的质量为 x , 则 : 3CO+Fe 2 O 3 　 　 2Fe+3CO 2 160 　　　　　 112 (1-20%) x 　 63 t×96%× 解得 x =120 t. 故选 A 160 　 112 (1-20%) x 　 63 t×96%× = A 4 . ( 2015 · 呼和浩特中考 ) 钢铁是使用最多的金属材料 . (1) 人类从自然界提取量最大的金属是铁 , 高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和 　　　　 .  (2) 铝的活动性比铁强 , 但在生活中常在铁的表面涂上铝粉 . 其原因是 　　　　　　　　　 　　　　 . ( 3 ) 金属钴 ( Co ) 与铁具有相似的化学性质 .CoCl 2 固体是蓝色的 , CoCl 2 溶液是粉红色的 . 现将金属钴投入稀盐酸中 , 发生化学反应 Co+2HCl CoCl 2 + H 2 ↑. 该反应的实验现象为 　　　 　 　　 　　 . 　　　 　 　　 　　 . 解析 :(1) 高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和焦炭 .(2) 铝的活动性比铁强 , 但在生活中常在铁的表面涂上铝粉 . 其原因是常温时 , 铝能和空气中的氧气反应 , 在表面生成致密的氧化物薄膜 , 保护里面的铁不被腐蚀 .(3) 金属钴投入稀盐酸中时 , 发生化学反应 : Co+2HCl CoCl 2 +H 2 ↑ . 随着反应的进行 , 金属不断溶解 , 表面产生气泡 , 溶液由无色变为粉红色 . 焦炭 金属不断溶解 , 表面产生气泡 , 常温时 , 铝在空气中表面生成致密的氧化物 薄膜 , 保护里面的铁不被锈蚀 溶液由无色变为粉红色 课题 3 　金属资源的利用和保护 第 1 课时 一、金属资源概况 二、铁的冶炼 1. 主要原理 :3CO+Fe 2 O 3 2. 原料 : 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 3. 设备 : 高炉 4. 实验室还原氧化铁 三、原料或产物有杂质的相关计算 2Fe + 3CO 2 一、教材作业 【 必做题 】 教材第 21 页练习与应用的 4 、 5 题 . 【 选做题 】 教材第 21 页练习与应用的 1 、 6 题 . 二、课后作业