第八章第三讲 金属资源的利用和保护-2024-2025学年九年级化学第六、七、八单元同步教学导学案（人教版2024）

光阴给我们经验 读书给我们知识 第八章 第三讲 金属资源的利用和保护 【教学目标】 1. 知道一些常见的金属（铁）等矿物；掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计算； 2. 了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。 【知识框架】 【知识点】 1、 常见的金属矿物 1. 存在形式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在，少数不活泼的金属（如金、银等）以单质的形式存在。 2. 矿石 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主成分化学式 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 3. 地壳中金属元素排名：Al Fe Ca Na K Mg 【例题】 1. 从效益与环保角度考虑，以下矿石中最不适宜炼铁的是（ C ） A赤铁矿（Fe2O3） B磁铁矿（Fe3O4） C黄铁矿（FeS2） D菱铁矿（FeCO3） 2. 从化学的角度对下列诗句、成语进行解释，错误的是（ A ） A．“点石成金”—化学反应改变了元素种类 B．“满架蔷薇一院香”—分子在不停地运动 C．“热胀冷缩”—粒子间的间隙发生变化 D．“沙里淘金”—金在自然界中可以单质形式存在 3. 下列是4种矿石(括号中为主要成分)，其主要成分属于单质的是（ B ） ．铝土矿 B．金矿 C．白钨矿 D．辉铜矿 2、 铁的冶炼 1. 高炉炼铁 原料 赤铁矿石 焦炭 石灰石 空气 作用 提供铁元素 提供热量，与CO2反应生成还原剂CO 除SiO2 提供氧气 设备 高炉 主反应原理 出铁口产品 生铁（还有P、C、S等元素）→混合物 高炉炼铁示意图 2. 实验室模拟 冶炼原理 在高温下，利用CO和Fe2O3反应，把铁从铁矿石中还原出来。 相关反应 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 ==== CaCO3↓+ H2O 2CO + O2 2CO2 实验装置 与仪器 实验步骤 ①检查装置气密性；②装入药品并固定装置；③先通入纯净的CO，点燃酒精灯；④后点燃酒精喷灯加热；⑤先熄灭酒精喷灯停止加热；⑥后停止通入CO（“早出晚归”），熄灭酒精灯。 实验现象 红棕色粉末逐渐变黑（铁粉）；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。 【实验中注意事项及原因】 （1）为什么要先通CO后加热？ 排净玻璃管内的空气，防止高温加热不纯净的一氧化碳引起爆炸。 （2）实验完毕，熄灭酒精喷灯后为何还要继续通CO至冷却？ 防止生成的铁在高温条件下被再次氧化。 （3）为什么要用酒精灯点燃尾气？ 防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。 （4）酒精喷灯、酒精灯的点燃、熄灭顺序是？ 通入一氧化碳一段时间后点燃酒精灯，然后再点燃酒精喷灯；结束后先熄灭酒精喷灯，等试管冷却后再熄灭酒精灯。 （5）如何检验该实验生成了铁单质？ 试验得到的黑色粉末能否被磁铁吸起。 3. 相关计算 在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时要使用纯量计算。 1　 纯净物质的质量 = 含杂质物质的总质量×纯度 2　 含杂质物质的总质量 = 纯净物质的质量÷纯度 【例题】用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少? 【解】1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000 t×80%=800t 设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 160 112 800t x = x= 560 t 折合成含铁96%的生铁的质量为：560 t÷96%=583t 答：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583t。 【例题】 4. 如图是实验室中模拟炼铁的实验装置，完成下列问题 (1)实验过程中先进行的是________。(填“加热”或“通一氧化碳”) (2)写出A中反应的化学方程式：________，可观察到的现象是________； (3)B中观察到的现象是________，B中反应的化学方程式是________； (4)该装置的不足之处是________。 【答案】 (1)通一氧化碳 (2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 红色粉末变成黑色 (3)澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O (4)没有尾气处理装置 5. 内蒙古矿产资源丰富，某炼铁厂利用当地的煤炭和赤铁矿作为高炉炼铁的主要原料，其主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）。 据此回答问题： (1) A的化学式为 CO2 。高温 (2) 用化学方程式表示一氧化碳炼铁的原理 3CO+Fe2O3 = 2Fe+3CO2 ，实际上高炉炼的铁是生铁，生铁属于 混合物 （填“纯净物”或“混合物”）。 6. 将一氧化碳和铁的氧化物FexOy置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是（ C ） A．m的值为19.6 B．参加反应的铁的氧化物的质量为16g C．当CO2质量为4.4g时，容器内CO的质量为14g D．铁的氧化物中x:y=2:3 7. 某炼铁厂月产含铁96%的生铁21000t，若用含75%Fe3O4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁铁矿？ 【答案】解：设磁铁矿的质量为x x=37120t 答：至少需要37120t磁铁矿。 8. 某炼铁厂欲利用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，杂质不含铁元素，也不参与反应)来炼铁。若要炼制含铁96%的生铁63t，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是（ B ） A．120t B．108t C．96t D．84t 3、 金属资源的保护 1. 金属腐蚀的条件 1　 铁生锈实验探究 实验操作 ① ② ③ 实验现象 生锈(水面附近锈蚀更严重) 不生锈 不生锈 实验分析 对比①②，可知铁生锈与氧气有关；对比①③，可知铁生锈与水有关。 实验结论 铁生锈的条件：铁与氧气、水同时接触 2　 思考与探究 （1）蒸馏水为何要经煮沸并迅速冷却？ 除去蒸馏水里溶解的氧气，并防止氧气再溶于水。 （2）为什么铁制品易生锈且可以全部锈蚀，而铝制品不易生锈？ 铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以被全部锈蚀。 【例题】 9. 判断下列说法的正误。 (1) 如图所示实验可以探究铁生锈的条件（ × ） (2) 用布擦干的自行车，防止铁部件生锈（ √ ） (3) 铁制品表面刷漆可防止生锈（ √ ） (4) 铁器在干燥的空气中不易生锈（ √ ） (5) 钢铁在海水中不易锈蚀（ × ） 10. 下列说法错误的是（ B ） A铁钉是由铁合金制成的 B图1中，铁钉生锈过程中O2的体积不变 C图2中，铁钉在潮湿的环境更容易生锈 D图2中，铁钉生锈过程中温度升高 11. 对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是（ C ） A对比①、②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一 B对比②、③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C对比①、④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一 D对比③、④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一 12. 将 4 枚洁净无锈的铁钉分别放入试管中，如图所示进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是（ D ） A．①②③④ B．②③①④ C．③④①② D．④②①③ 【详解】铁生锈的条件是铁与氧气、水直接接触，①铁与水、少量氧气接触，生锈速度较慢； ②铁与水、氧气充分接触，生锈快； ③隔绝氧气，不易生锈； ④与②相比，食盐水会加快铁生锈的速度，生锈最快； 试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是：④②①③。 13. 为探究铁生锈的条件，同学们在实验室里用铁钉和其他物质设计了如图实验(提示：CaCl2做干燥剂) (1)一段时间后，U形玻璃管中红墨水左侧液面______(填“升高”或“下降”)，原因是______。 (2)对比a试管和b试管中铁钉生锈情况，得出铁生锈的条件是______。 【答案】(1) 升高 a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小 (2)需要与水接触 【分析】(1)铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果，一段时间后，由于a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小，U型玻璃管中红墨水左侧液面升高，故填：升高；a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小。 (2)试管a中铁钉与氧气和水充分接触，试管b中铁钉只能与干燥的空气接触，一段时间后，a试管中的铁钉生锈，而b试管的铁钉没有生锈，可以得出铁生锈的条件是需要与水接触，故填：需要与水接触。 二、金属锈蚀的防护措施 1. 防护原理 ① 隔绝空气（氧气） ② 隔绝水 2. 防锈措施 1　 保持铁制品表面干燥和洁净； 2　 在铁制品表面涂一层保护膜如刷油漆、涂油，电镀等； 3　 经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝； 4　 制成合金钢，如不锈钢等。 三、金属资源的保护 1. 保护金属资源的有效途径： ① 防止金属腐蚀； ② 金属的回收利用； ③ 合理地开采金属矿物； ④ 寻找金属替代品。 2. 回收利用废旧金属目的 1　 可以减少环境污染 2　 可以节约金属资源 【例题】 14. 下列做法不能有效保护金属资源的是（ D ） A．防止金属腐蚀 B．寻找金属的代用品 C．回收利用废旧金属 D．肆意开采金属矿物 15. 化学源于生活，生活中蕴含着许多化学知识。利用你学到的化学知识解释下列问题： (1) 喷漆是防止铁制品生锈的常用方法，写出其防止铁生锈的原理。 使铁制品同时隔绝水和氧气。 (2) 我国古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色的原因。 常温下，碳的化学性质不活泼。 16. 下列关于金属资源的说法中，不正确的是( A ) A．地球上的金属资源是取之不尽的 B．回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约资源和能源 C．合理开采矿藏是保护金属资源的有效途径 D．寻找金属的代用品也是保护金属资源的有效途径 金属资源的利用和保护 金属矿物 铁的冶炼 原料、设备 高炉炼铁 实验室模拟 相关计算 金属资源的保护 金属腐蚀条件 防锈措施 保护途径 学科网（北京）股份有限公司 $$光阴给我们经验 读书给我们知识 第八章 第三讲 金属资源的利用和保护 【教学目标】 1. 知道一些常见的金属（铁）等矿物；掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的化学方程式的计算； 2. 了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。 【知识框架】 【知识点】 1、 常见的金属矿物 1. 存在形式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属以化合物的形式存在，少数不活泼的金属（如金、银等）以单质的形式存在。 2. 矿石 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主成分化学式 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 3. 地壳中金属元素排名：Al Fe Ca Na K Mg 【例题】 1. 从效益与环保角度考虑，以下矿石中最不适宜炼铁的是（ ） A赤铁矿（Fe2O3） B磁铁矿（Fe3O4） C黄铁矿（FeS2） D菱铁矿（FeCO3） 2. 从化学的角度对下列诗句、成语进行解释，错误的是（ ） A．“点石成金”—化学反应改变了元素种类 B．“满架蔷薇一院香”—分子在不停地运动 C．“热胀冷缩”—粒子间的间隙发生变化 D．“沙里淘金”—金在自然界中可以单质形式存在 3. 下列是4种矿石(括号中为主要成分)，其主要成分属于单质的是（ ） ．铝土矿 B．金矿 C．白钨矿 D．辉铜矿 2、 铁的冶炼 1. 高炉炼铁 原料 赤铁矿石 焦炭 石灰石 空气 作用 提供铁元素 提供热量，与CO2反应生成还原剂CO 除SiO2 提供氧气 设备 高炉 主反应原理 出铁口产品 生铁（还有P、C、S等元素）→混合物 高炉炼铁示意图 2. 实验室模拟 冶炼原理 在高温下，利用CO和Fe2O3反应，把铁从铁矿石中还原出来。 相关反应 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 ==== CaCO3↓+ H2O 2CO + O2 2CO2 实验装置 与仪器 实验步骤 ①检查装置气密性；②装入药品并固定装置；③先通入纯净的CO，点燃酒精灯；④后点燃酒精喷灯加热；⑤先熄灭酒精喷灯停止加热；⑥后停止通入CO（“早出晚归”），熄灭酒精灯。 实验现象 红棕色粉末逐渐变黑（铁粉）；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。 【实验中注意事项及原因】 （1）为什么要先通CO后加热？ 排净玻璃管内的空气，防止高温加热不纯净的一氧化碳引起爆炸。 （2）实验完毕，熄灭酒精喷灯后为何还要继续通CO至冷却？ 防止生成的铁在高温条件下被再次氧化。 （3）为什么要用酒精灯点燃尾气？ 防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。 （4）酒精喷灯、酒精灯的点燃、熄灭顺序是？ 通入一氧化碳一段时间后点燃酒精灯，然后再点燃酒精喷灯；结束后先熄灭酒精喷灯，等试管冷却后再熄灭酒精灯。 （5）如何检验该实验生成了铁单质？ 试验得到的黑色粉末能否被磁铁吸起。 3. 相关计算 在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时要使用纯量计算。 1　 纯净物质的质量 = 含杂质物质的总质量×纯度 2　 含杂质物质的总质量 = 纯净物质的质量÷纯度 【例题】用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少? 【解】1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000 t×80%=800t 设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 160 112 800t x = x= 560 t 折合成含铁96%的生铁的质量为：560 t÷96%=583t 答：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583t。 【例题】 4. 如图是实验室中模拟炼铁的实验装置，完成下列问题 (1)实验过程中先进行的是________。(填“加热”或“通一氧化碳”) (2)写出A中反应的化学方程式：________，可观察到的现象是________； (3)B中观察到的现象是________，B中反应的化学方程式是________； (4)该装置的不足之处是________。 5. 内蒙古矿产资源丰富，某炼铁厂利用当地的煤炭和赤铁矿作为高炉炼铁的主要原料，其主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）。 据此回答问题： (1) A的化学式为 。 (2) 用化学方程式表示一氧化碳炼铁的原理 ，实际上高炉炼的铁是生铁，生铁属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 6. 将一氧化碳和铁的氧化物FexOy置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．m的值为19.6 B．参加反应的铁的氧化物的质量为16g C．当CO2质量为4.4g时，容器内CO的质量为14g D．铁的氧化物中x:y=2:3 7. 某炼铁厂月产含铁96%的生铁21000t，若用含75%Fe3O4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁铁矿？ 8. 某炼铁厂欲利用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，杂质不含铁元素，也不参与反应)来炼铁。若要炼制含铁96%的生铁63t，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是（ ） A．120t B．108t C．96t D．84t 3、 金属资源的保护 1. 金属腐蚀的条件 1　 铁生锈实验探究 实验操作 ① ② ③ 实验现象 生锈(水面附近锈蚀更严重) 不生锈 不生锈 实验分析 对比①②，可知铁生锈与氧气有关；对比①③，可知铁生锈与水有关。 实验结论 铁生锈的条件：铁与氧气、水同时接触 2　 思考与探究 （1）蒸馏水为何要经煮沸并迅速冷却？ 除去蒸馏水里溶解的氧气，并防止氧气再溶于水。 （2）为什么铁制品易生锈且可以全部锈蚀，而铝制品不易生锈？ 铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以被全部锈蚀。 【例题】 9. 判断下列说法的正误。 (1) 如图所示实验可以探究铁生锈的条件（ ） (2) 用布擦干的自行车，防止铁部件生锈（ ） (3) 铁制品表面刷漆可防止生锈（ ） (4) 铁器在干燥的空气中不易生锈（ ） (5) 钢铁在海水中不易锈蚀（ ） 10. 下列说法错误的是（ ） A铁钉是由铁合金制成的 B图1中，铁钉生锈过程中O2的体积不变 C图2中，铁钉在潮湿的环境更容易生锈 D图2中，铁钉生锈过程中温度升高 11. 对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是（ ） A对比①、②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一 B对比②、③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C对比①、④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一 D对比③、④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一 12. 将 4 枚洁净无锈的铁钉分别放入试管中，如图所示进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是（ ） A．①②③④ B．②③①④ C．③④①② D．④②①③ 13. 为探究铁生锈的条件，同学们在实验室里用铁钉和其他物质设计了如图实验(提示：CaCl2做干燥剂) (1)一段时间后，U形玻璃管中红墨水左侧液面______(填“升高”或“下降”)，原因是______。 (2)对比a试管和b试管中铁钉生锈情况，得出铁生锈的条件是______。 二、金属锈蚀的防护措施 1. 防护原理 ① 隔绝空气（氧气） ② 隔绝水 2. 防锈措施 1　 保持铁制品表面干燥和洁净； 2　 在铁制品表面涂一层保护膜如刷油漆、涂油，电镀等； 3　 经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝； 4　 制成合金钢，如不锈钢等。 三、金属资源的保护 1. 保护金属资源的有效途径： ① 防止金属腐蚀； ② 金属的回收利用； ③ 合理地开采金属矿物； ④ 寻找金属替代品。 2. 回收利用废旧金属目的 1　 可以减少环境污染 2　 可以节约金属资源 【例题】 14. 下列做法不能有效保护金属资源的是（ ） A．防止金属腐蚀 B．寻找金属的代用品 C．回收利用废旧金属 D．肆意开采金属矿物 15. 化学源于生活，生活中蕴含着许多化学知识。利用你学到的化学知识解释下列问题： (1) 喷漆是防止铁制品生锈的常用方法，写出其防止铁生锈的原理。 (2) 我国古代书法家、画家用墨（用炭黑等制成）书写或绘制的字画能够保存很长时间而不变色的原因。 16. 下列关于金属资源的说法中，不正确的是( ) A．地球上的金属资源是取之不尽的 B．回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约资源和能源 C．合理开采矿藏是保护金属资源的有效途径 D．寻找金属的代用品也是保护金属资源的有效途径 金属资源的利用和保护 金属矿物 铁的冶炼 原料、设备 高炉炼铁 实验室模拟 相关计算 金属资源的保护 金属腐蚀条件 防锈措施 保护途径 学科网（北京）股份有限公司 $$