第八单元课题3金属资源的利用和保护第1课时-2024-2025学年九年级化学人教版（2024）下册

第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护(第1课时) 1 一、金属资源的概况 【自主学习】阅读课本P14-15 1.人类所利用的金属资源在地球上主要存在于哪些地方? 2.金属在自然界的存在方式是怎样的? 3.常见的金属铁、铝、铜在自然界中是以化合物还是以单质存在的? 4.我国矿物的种类和储量情况是怎样的? 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 一、金属资源的概况 1、金属资源的存在及形式 存在区域 和 中 存在形式 少数 形式,多数 形式 自然界存在的单质金 自然界存在的单质银 地壳 海洋 单质 化合物 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 一、金属资源的概况 2、常见的金属矿石 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 CuFeS2 Cu2S Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 赤铁矿 主要成分Fe2O3 磁铁矿 主要成分Fe3O4 菱铁矿 主要成分FeCO3 铝土矿 主要成分Al2O3 黄铜矿 主要成分CuFeS2 辉铜矿 主要成分Cu2S 孔雀石 主要成分 Cu2(OH) 2CO3 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 含有矿物的岩石称为矿石。 4 矿石是如何冶炼变成金属的呢? 1、人类利用金属的年代与金属的活动性及冶炼的难易程度有关。越活泼的金属越难冶炼,被开发利用的年代也越晚。 2、冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则: (1)所需提炼金属的含量高 (2)矿石在冶炼过程中对环境污染小 (3)冶炼途径尽可能简便 大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中,提取量最大的是铁。如何从铁矿石中提取铁呢? 5 铁矿石 生铁 怎样从铁矿石中得到生铁呢? 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 二、铁的冶炼 1.炼铁的原理:利用_与_的反应。 CO Fe2O3 (1)查:检查装置气密性 (2)装:将适量的氧化铁装入玻璃管 (6)点:点燃右边酒精灯 (4)通:通入一氧化碳气体 (7)热:点燃酒精喷灯给氧化铁加热 (9)熄:停止通入CO后再熄灭右边酒精灯 (8)通:实验结束后,停止加热,继续通入CO至玻璃管冷却 (3)定:固定装置 (5)验:对一氧化碳气体进行验纯 2.实验步骤: ① ② ③ 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 二、铁的冶炼 实验装置图 实验现象 化学方程式 ①硬质玻璃管内:_ ②试管内: _ ③酒精灯处:_ _ 红棕色粉末逐渐变黑 3CO + Fe2O3 2Fe +3CO2 高温 澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2= CaCO3 +H2O 气体燃烧并产生蓝色火焰 2CO + O2 2CO2 点燃 ① ② ③ 3.实验室利用一氧化碳还原氧化铁的实验: 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 二、铁的冶炼 【讨论】(1)装置尾部酒精灯的作用是 。 (2)实验开始时,要先 ,一段时间后再 , 目的是 。 (3)实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,目的是_。 (4)在CO还原Fe2O3的反应中,CO具有 性,作 剂。 通入CO 点燃酒精喷灯 排出装置内空气,防止加热时发生爆炸 防止生成的铁高温时再被氧化,同时防止石灰水倒吸炸裂玻璃管 还原 还原 点燃尾气,防止污染空气 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 4.工业炼铁(高炉炼铁) (1)设备:_。 (2)原料:_ 、 _ 、 _ 、空气。 (3)焦炭的作用: ① _ ; ② _ 。 (4)石灰石的主要作用是_ 。 (5)高炉内从投入焦炭到生成还原剂CO,A区发生反应 的化学方程式为 _、 _。 (6)B区发生反应的化学方程式_ _。 (7)工业炼铁得到的产品是_。 高炉 铁矿石 焦炭 石灰石 燃烧提供热量 生成还原剂CO 将矿石中的二氧化硅转变成炉渣 C + O2 CO2 点燃 C + CO2 2CO 高温 生铁 3CO+Fe2O3 高温 ==== 2Fe+3CO2 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 炼铁时各物质的作用:石灰石:把杂质转化为炉渣焦炭:燃烧放热提高炉温,并将生成的CO2还原为具有还原性的CO,因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO,优点是气体还原剂具有流动性,能与矿石充分接触,使反应更彻底。石灰石:把矿石中的SiO2杂质转化为炉渣 铁矿石:提供铁矿石 焦炭:燃烧提供热量;产生还原剂CO。 思考:高炉炼铁过程中的还原剂只要是一氧化碳,为什么不直接用焦炭? 焦炭是固体,与铁矿石接触不充分. 10 三、含有杂质的反应物或生成物的有关计算 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%的生铁多少吨? 解: 1000 t赤铁矿石含氧化铁的质量为: 1000 t 80%=800 t Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 含铁96%的生铁质量为 560t 96%=583 t 答:1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583 t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。 112 800t X 160 112 800t x = x =560t 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 三、含有杂质的反应物或生成物的有关计算 纯净物的质量=混合物的质量 该纯净物的质量分数(纯度) 混合物的质量=纯净物的质量 该纯净物的质量分数(纯度) 「 平凡的事做到极致就是伟大!」 一、金属的存在形式:单质和化合物 二、铁的冶炼 1.实验室用一氧化碳还原氧化铁(实验现象、注意事项) 2.工业炼铁(原料、设备、反应原理、产物) 三、有关杂质的计算 化学方程式中的计算,一定要以纯物质的质量来进行计算! 小结 13 1、预习课本第17—21页 2、完成《新课程》第15—19页 3、完成《新课程》第20页自主知识导学 作业 1、 下列有关金属资源的叙述错误的是( ) A.金属资源广泛存在于地壳和海洋中,目前提取量最大的金属 是铝 B.“沙里淘金”说明金在自然界中能以单质形式存在 C.地壳中的金属资源大多数以化合物形式存在 D.我国矿物储量丰富,钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列 A 第八单元 金属和金属材料 化学 2.钢铁冶金行业正向“绿色企业”发展,从环保角度分析最不宜炼铁的矿石是( ) A.赤铁矿(Fe2O3) B.黄铁矿(FeS2) C.磁铁矿(Fe3O4) D.菱铁矿(FeCO3) B 第八单元 金属和金属材料 化学 3.下列关于工业炼铁的说法,错误的是( ) A.工业炼铁得到生铁 B.石灰石的作用是除去二氧化硅,形成炉渣 C.工业炼铁还原铁矿石中,作还原剂的是焦炭 D.工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石 C 第八单元 金属和金属材料 化学 4.如图实验室模拟炼铁的实验装置,下列说法不正确的是( ) A.该实验能观察到红色粉末变黑,澄清的石灰水变浑浊 B.一氧化碳还原氧化铁的反应不属于置换反应 C.该实验的三个反应中,碳元素的化合价都发生了变化 D.导管末端的酒精灯是进行尾气处理,防止污染空气 C 第八单元 金属和金属材料 化学 5.工业上炼铁、炼钢和轧制钢材的主要流程如图: (1)写出焦炭在高炉中发生反应的化学方程式:_、_。在整个冶炼过程中,碳元素一共表现出_种化合价。 (2)欲提高高炉炼铁的速率,可采取的措施是_ _(写一条)。 C+O2 CO2 高温 ==== CO2 +C 2CO 高温 ==== 3 将矿石粉碎(或升高 温度等) 第八单元 金属和金属材料 化学 19 5.工业上炼铁、炼钢和轧制钢材的主要流程如图: (3)炼钢炉中,通入纯氧的目的是_。将钢锭轧成钢板,体现了金属的_性。 (4)《自然》杂志刊载“绿色炼铁”技术:电解熔融的氧化铁能得到铁和氧气,该反应的化学方程式为_,与高炉炼铁相比,该反应具有的优点是_(写一条)。 降低碳的含量 延展 2Fe2O3 4Fe+3O2 通电 ==== 没有污染(或节省焦炭和石灰石) 第八单元 金属和金属材料 化学 20 ⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。 解:⑴生铁中含纯铁:3000t (1-5%)=2850t。 高温 答:⑴该3000 t生铁中含纯铁2850t。 ⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。 6.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t,试计算: ⑴该3000 t生铁中含纯铁多少吨? ⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨? $$