8.3.1 金属资源的利用和保护 第1课时 导学案-2024～2025学年九年级化学人教版（2024）下册

九年级化学导学案 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 班级：__________姓名：______________计分：_______________ 【学习目标】 1.知道金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。 2.掌握铁的冶炼方法和原理，会计算含杂质物质的有关化学方程式的计算。 3.认识金属矿物是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识与社会责任。 【重点难点】 重点：从常见铁矿石中提炼铁的原理和方法。 难点：冶炼铁的原理、有关杂质问题的计算。 【学习过程】 【导入新课】 1.地球上的金属资源广泛的存在于地壳和海洋中。你知道这些金属资源是如何变成我们生产生活中广泛使用的纯金属和合金的吗？ 2.[思考]：俗话说：“大浪淘沙沙去尽,沙尽之时见真金”，金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在呢？为什么？ 金以______形式存在，因为_____________________________。 【探究新知】 任务一、金属矿物 1.金属资源的存在形式： （1）少数金属以单质形式存在，例如：_____、_______、______（因其金属活动性弱） （2）大部分金属以_______形式存在，例如：大多数金属都是以金属矿物形式存在的，这些金属矿物（混合物）的主要成分是金属化合物。 2.一些金属矿石的主要成分：阅读P16 图8-14识记并填表： 矿石名称 主要成分(化学式) 颜色 矿石名称 主要成分 颜色 赤铁矿 红色 赤铜矿 红色 磁铁矿 黑色 金红石 黄色至浅褐色‌ 铝土矿 灰色 软锰矿 MnO2 浅灰到黑色 ***金属矿石中一般都含有杂质，属于混合物。 3.我国是金属矿物比较齐全的国家之一，矿物储量也很丰富，其中_____、_____、_____、_____、_____等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。目前世界上提炼量最大的金属是______，而地壳中储量最大的金属元素是________。 （练习） 1.（2023·常州）同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是（ ） A.赤铁矿 B.磁铁矿C.孔雀石 D.铝土矿 任务二、铁的冶炼 活动1.如何选择炼铁原料？（选择合适的铁矿石） 铁矿石名称 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 黄铁矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 FeS2 含铁量(理论值) 70% 72.4% 48.3% 46.7% 优缺点 储量大，含铁量高 储量大，含铁量高 储量大，但含铁量铁低 储量大，含铁量铁，且有SO2污染 从“含铁量”和“环保”两个方面考虑，你认为比较合适的工业炼铁矿石原料是：________或______________。 活动2.工业冶铁 阅读教材P17~18，填空 我国在______时期就已生产和使用铁器,战国时期，铁制工具大量使用提高了生产力水平，明代科学家宋应星的著作《________》记载了我国古代冶铁技术。 工业冶铁的原理：，高温下，__________和___________发生反应氧化还原反应，利用CO的还原性，还原出氧化铁中铁，其化学方程式为：_______________________________ (*若用磁铁矿，则其方程式为：4CO+Fe3O4 高温 3Fe +4CO2） 工业冶铁的原料是：赤铁矿、焦炭、石灰石。焦炭一方面作为燃料充分燃烧提供冶炼所需的热量，方程式为：________________________________，另一方面作为反应原料和炉内产生的CO2气体发生还原反应生成还原剂CO，方程式为：__________________________。石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为___________。 ***焦炭主要成分是C，也有还原性，高温下也可与氧化铁反应冶炼出生铁，但焦炭是固体，与铁矿石中的氧化铁很难充分反应，工业上通常是将其作为燃料和转化为CO的原料。 工业冶铁的设备：_______________。 工业冶铁的产品：_________，属于混合物。（含碳量2%~4.3%的铁合金）。生铁可经过吹氧冶炼等工序进一步加工生产出含碳量为0.03%~2%的钢 ***实验室用CO还原Fe2O3的实验在新版教材中未做介绍，有兴趣的可课后阅读： 实验原理：3CO+Fe2O3 高温 2Fe +3CO2 实验装置：如右图 实验现象：玻璃管中红色固体变成黑色（因铁粉为黑色），澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 注意事项：实验前先点燃最右侧酒精灯，后通入CO排尽装置内空气，防止爆炸；实验结束后，继续通入CO直到玻璃管冷却，防止高温的铁又被氧化。 活动3.涉及杂质的计算 在实际生产中，冶铁所用的原料和所得的产物中均含有杂质，在进行用料和产量计算时，必须考虑杂质问题。 [预备练习] （1） 已知有1000t某氧化铁矿石原料，经测算其中含有Fe2O3的质量为700t,则此批铁矿石原料中含Fe2O3的质量分数（纯度百分比）为：__________________________________ （2） 已知某冶铁厂生产了600t生铁产品，经测算该批生铁中含铁（纯铁所占的质量分数）96%，则该批生铁产品中铁的质量为：_________________________________________ [方法归纳] 含杂赤铁矿石质量 × Fe2O3含量百分比=_______________________ 生铁质量（含杂） × Fe含量百分比 =____________________ 一般的，含杂混合物质量 × 纯净物所占百分比（纯度） = ___________________ 纯净物质量 ÷ 所含纯净物百分比（纯度）=_______________________ 【例题】P18.用1000t含氧化铁80%赤铁矿，理论上可以炼出含铁96%生铁质量是多少？(已知：Fe－56 O－16)（已知杂质不参加反应，计算结果保留一位小数） 解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：____________________________________ 设：这些氧化铁理论上可以练出的铁的质量为X。 3CO+Fe2O3 高温 2Fe +3CO2 1× 160 2×56 _____ _____ X=________________ 折合为含铁96%的生铁的质量为：_________________________ 答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是_______t。 [点拨]一般杂质不参加化学反应，计算时必须先求出含杂混合物中涉及化学反应的纯净物的质量代入方程式计算，切不可将混合物质量直接代入方程式计算。 （练习） 2.P23T8.某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿是，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少？（计算结果保留一位小数）(已知：Fe－56 O－16) *3.某炼钢厂日产含杂质4%的生铁3500t，试计算： （1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？ （2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数） 【归纳小结】 【巩固练习】 1.请完成教材P22页T1,P23页T4.T5.T7题。（略） 2.《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列说法正确的是( ) A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素 B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水 C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化 D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高 3.（2023·山东临沂·二模）下列有关金属材料的说法正确的是（ ） A．合金中至少含有两种金属 B．在自然界中，大多数金属以化合物的形式存在 C．生铁和钢都是铁合金，但钢的含碳量比生铁的高 D．“真金不怕火炼”说明黄金的熔点非常高 4.联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下： 请回答下列问题： （1）写出设备A的名称： 。 （2）写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式： 。 （3）炼铁时焦炭的作用是：①产生热量（或“提高炉温”）；② 。 （4）应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是： 。 （5）在古代，人们把在高温下烧红的铁反复锤钉，最终使生铁转化为钢，这也是所谓“百炼成钢”的来历。写出上述转变过程中最关键一步反应的化学方程式： 。 5.（2024·内蒙古赤峰）赤铁矿是重要的炼铁原料，其中的Fe2O3的含量直接影响到炼铁的效率和成本。某兴趣小组用一氧化碳还原10g赤铁矿样品，充分反应后得到5.6g铁单质，计算该赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。（可能用到的相对原子质量：C-12 O-16 Fe-56） 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$