《第八单元 金属和金属材料整理与提升（二）》-2024-2025学年九年级化学下册人教版2024

人教版九年级化学同步教学课件 第八单元 金属和金属材料 整理与提升 （二） 学习目标： 1.了解金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。 2.学习并掌握铁的冶炼方法和原理。 3.学会计算含杂质物质的有关化学方程式的计算。 4.知道铁制品锈蚀的条件。 5. 能说出防止铁制品锈蚀的方法。 6.知道保护金属资源的必要性以及有效途径。 知识网络图 一. 金属矿物 1．在金属自然界中的存在形式 (1)极少数有单质形式存在，如______、____等。 (2)绝大多数以化合物形式存在。 金　 银　 2. 我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 赤铁矿(主要成分是Fe2O3) 磁铁矿(主要成分是Fe3O4) 铝土矿(主要成分是AI2O3) 赤铜矿(主要成分是Cu2O) 金红石(主要成分是TiO2) 软锰矿(主要成分是MnO2) 3. 大自然为人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提炼量最大的是铁。 赤铁矿石（主要成分Fe2O3） 磁铁矿石（主要成分Fe3O4） 菱铁矿石（主要成分FeCO3） 二、铁的冶炼 1. 我国的炼铁史 早在春秋战国时期，我国就开始生 产和使用铁器，公元1世纪起，铁便 成了一种最主要的金属材料。 1996年中国钢产产量突破1亿吨， 居世界第一位。 2011年我国钢产量达6.8亿吨， 2012年突破7亿吨。已超过世界 其他前十个国家的总和。 （一氧化碳还原氧化铁[Fe2O3]） 2. 实验室炼铁 （1）. 反应装置 （2）实验现象 红色粉末变成黑色， 澄清石灰水变浑浊 点燃尾气有蓝色火焰 （3）用酒精灯点燃尾气的作用： 防止一氧化碳污染空气 （4）有关化学方程式： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓+ H2O 高温 2CO + O2 2CO2 点燃 防止高温下的生成物铁与空气接触重新被氧化；同时还可防止石灰水倒吸入热的玻璃管，使之炸裂。 ①先通CO后点燃酒精喷灯。 ②先熄灭酒精灯后停止通CO。 防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。 ③尾气处理的酒精灯，在实验之前点燃，实验结束后熄灭。 （5）操作中应注意事项 （1）、原料： 黄铁矿 FeS2 赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 磁铁矿 Fe3O4 （2）、原理： 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 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 石灰石、铁矿石 焦炭、空气 （3）化学方程式： 70% 48.27% 46.67% 72.41% 含铁量 3.工业炼铁： CO是还原剂； Fe2O3是氧化剂 （4）工业上炼铁时各物质的作用 ①焦炭: ③产品：生铁 a.燃烧放热,提高炉温； b.提供还原剂。 ②石灰石： 把杂质转化为炉渣 三.含杂质的物质的化学方程式的计算： 示例：用1000t含 Fe2O3 80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96 ％ 的生铁多少？ 分析：在进行化学方程式的计算中，一定要用纯物质的量来进行计算。 因此，本题可分为三步进行计算： 第一步：计算赤铁矿石中氧化铁的质量； 第二步：计算氧化铁反应后生成铁的质量； 第三步：根据铁的质量，计算生铁的质量。 解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为 1000t×80%=800t 设：800t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x 160 112 800t x 折合为含铁96％的生铁的质量为 560t÷96％＝583t 答：理论上可炼出含铁96％的生铁583t。 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 160 800t 112 x x＝560t 注意： 带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量 纯物质的质量= 不纯物质的质量×纯物质的质量分数 不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯物质的质量分数 在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。 列比例时，一定要用纯量。 1. 铁制品锈蚀条件的探究 四、金属的腐蚀和防护 铁 ↓ 铁锈（Fe2O3·XH2O） （1）提出问题：铁制品锈蚀的条件是什么？ （2）猜想假设：铁制品的锈蚀可能与空气中的氧气、水有关 （3）实验用品：洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙（你还可以选择其他物品） （4）设计实验： 取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管中进行下面的实验 步骤一、在试管1中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸入水中 步骤二、在试管2中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使铁钉完全浸没，再向试管中加入少量植物油 步骤三、在试管3中加入少量干燥剂，再放入一团棉花，塞紧橡皮塞 现象 分析 结论 试管Ⅰ 试管Ⅱ 　 试管Ⅲ 现象与分析 生锈 不生锈 不生锈 铁既与水接触，又与氧气接触 铁只与水接触 铁只与氧气接触 在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈（缓慢氧化） 2. 铁生锈的条件归纳 （1）与氧气（或空气）接触 （2）与水接触 （同时满足） 3. 铁锈的主要成分是： Fe2O3·XH2O 铁锈是一种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。 （注：酸和氯化钠能使铁在氧气和水存在的环境中加速锈蚀） 想一想：应如何防止铁生锈？ （可借助已学过的燃烧条件与灭火原理的关系） 五、金属防腐蚀的措施： ①使铁制品隔绝氧气。 ②防止铁制品与水接触 （满足之一即可） 1. 防止铁生锈的原理 想一想？ 自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？ 擦干 刷油漆 镀铬 涂油 2. 金属防腐蚀的方法 在车船的表面涂油漆 在机械表面涂油 在面盆、杯子等表面烧涂搪瓷 镀铬 制成合金 金属防腐蚀的方法归纳： （1）原理：破坏金属腐蚀的条件 （2）方法： ①干：保持金属制品表面洁净和干燥（改善腐蚀环境） ②膜：加保护膜，如刷油漆，涂油，电镀等。 ③合：制成合金，提高金属抗腐蚀的能力。 回收废弃金属：可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染。 六、金属资源的保护 1. 防止金属的腐蚀 2. 回收利用废旧金属 3.合理有效开采矿物 4.寻找金属的代用品 代替 金属资源的保护归纳 经典例题 例1．下列有关实验现象描述正确的是（ ）A．细铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成白色固体B．红磷在空气中燃烧产生大量白色烟雾C．将一氧化碳通入灼热的氧化铁粉末，一段时间，黑色粉末变红D．将铜丝放入硝酸银溶液中，溶液由无色变为蓝色 【解析】A、细铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体，选项错误；B、红磷在空气中燃烧产生大量白色烟，选项错误；C、将一氧化碳通入灼热的氧化铁粉末，一段时间，红棕色粉末变黑，选项错误；D、将铜丝放入硝酸银溶液中生成银和硝酸铜，溶液由无色变为蓝色，选项正确。故选D。 D 25 例2．如下图实验，放置1~2周时间后，装置中能出现的现象是（ ） A．铁丝逐渐消失 B．光亮的铁丝不发生变化C．试管中的液面上升 D．试管口会有气泡产生 【解析】A、铁丝与氧气和水生成氧化铁，铁丝不会消失，故A不正确； B、光亮的铁丝表面生锈，发生变化，故B不正确；C、铁丝生锈消耗氧气，试管内压强变小，外界压强较大，试管中的液面上升，故C正确； D、铁生锈不生成气体，试管口不会有气泡产生，故D不正确；故选C。 C 26 例3．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁，下列说法正确的是（ ） A．实验时应先点酒精灯后通COB．充分加热，a处固体由黑色变为红色C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2D．a处固体减少的质量等于生成的CO2的质量 【解析】A、实验时应先通CO排空气，再点燃酒精灯加热，防止爆炸，错误；B、氧化铁被还原成铁时，实验现象为：a处固体由红色变成黑色，错误；C、一氧化碳还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，检验二氧化碳可用澄清石灰水，正确；D、a处固体减少的质量，即氧化铁被还原后损失的氧元素质量，等于生成的CO2的质量减去反应消耗的一氧化碳的质量，错误；故选C。 C 27 【解析】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3，选项铁矿石的名称与主要成分相符；B、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其化学式为Fe3O4，故选项铁矿石的名称与主要成分不符；C、菱铁矿的主要成分是碳酸亚铁，其化学式为FeCO3，故选项铁矿石的名称与主要成分相符；D、铝土矿的主要成分是氧化铝，其化学式为Al2O3，故选项铁矿石的名称与主要成分相符。故选B。 B　 例4.矿石的名称与其主要成分的化学式不一致的是( ) A. 黄铁矿(FeS2) B. 赤铁矿(FeO) C. 辉铜矿(Cu2S) D. 铝土矿(Al2O3) 例5．炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁;②高温煅烧石灰石;③灼热的焦炭和二氧化碳反应;④焦炭充分燃烧;其中属于化合反应的是( ) A. ①和④ B. ②和③ C. ③和④ D. 只有④ 【解析】化合反应是两种或两种以上的物质反应生成一种物质，其特征是：“多变一”A、一氧化碳和铁矿石反应生成铁和二氧化碳不符合“多变一”的特征，不属于化合反应．B、石灰石生成二氧化碳和氧化钙的反应不符合“多变一”的特征，符合一变多的分解反应特征．C、焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应．D、焦炭充分燃烧生成二氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应．故选C． C 29 【解析】A项，元素的存在形式由其化学性质决定，多数金属以化合物的形式存在；B项，地球上的金属资源是有限的；C项，防止金属腐蚀、回收利用废旧金属均可以保护金属资源和环境；D项，合理开采矿物、寻找替代品都是保护金属资源的有效途径。故选B。 B　 例6.下列关于金属资源的说法中，你不赞成的是（ ） A. 多数金属在地壳中都是以化合物形式存在 B. 地球上的金属资源是取之不尽的 C. 防止金属腐蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境 D. 合理开采矿物、寻找替代品都是保护金属资源的有效途径 例7．下列关于金属物品使用的描述中，正确的是（ ） A. 铁制车棚定期喷涂油漆 B. 在铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰水配制杀菌剂 C. 常用自来水冲洗自行车可防止生锈 D. 铝合金门窗变旧暗后用砂纸或钢丝球打磨 【解析】A、铁制车棚定期喷涂油漆可以防止铁锈蚀，正确；B、铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，从而造成药效降低，错误；C、常用自来水冲洗自行车会加速铁的锈蚀，错误；D、铝合金门窗变暗是因为表面形成了致密的氧化铝保护膜的缘故，用砂纸或钢丝球打磨会破坏保护膜，错误。故选A。 A 31 C　 例8.下列说法中正确的是( ) A. 铁锈能形成一层保护膜，使里面的铁不再生锈 B. 硫在空气中燃烧比在氧气中燃烧更旺 C. 单质碳在常温下化学性质稳定 D. 生铁是一种纯净物 【解析】A、根据铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀，错误；B、硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更旺，错误；C、根据碳原子的最外层电子数为4，不易得失电子，所以常温下化学性质稳定，正确；D、根据由同种物质组成的称为纯净物；生铁中除含碳外，还含有硅锰，因此生铁属于混合物，错误。故选C。 例9.实验室模拟炼铁的实验装置如图所示． 试回答下列问题： （1）写出有标号仪器的名称：a ______ ，b _____ 。 （2）实验中看到的实验现象为：玻璃管中的粉末 _______ ，试管里的澄清石灰水 ___________ 。 （3）玻璃管中反应的化学方程式为 _____________________ 。 （4）加热氧化铁之前，先通一会儿一氧化碳的作用是 ____________ 。 （5）该实验设计装置C的目的是 ______________ 。 【答案】(1). 铁架台 导管 (2). 由红色逐渐变黑 变浑浊   (3). Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2    (4). 排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸    (5). 燃烧未反应的一氧化碳，防止污染空气 【解析】（1）题中标号仪器的名称为a为铁架台、b为酒精灯； （2）一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验中看到的实验现象为：玻璃管中的粉末由黑色变红色，试管里的澄清石灰水变浑浊；（3）玻璃管中反应的化学方程式为3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2；（4）CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再点燃酒精灯加热氧化铁。加热氧化铁之前，先通一会儿一氧化碳的作用是排进装置内的空气防止发生爆炸；（5）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，该实验设计装置C的目的是处理尾气，防止污染空气。 34 例10.将6.96g铁的某种氧化物在高温下与足量的一氧化碳充分反应，生成5.28g二氧化碳，求这种铁的氧化物的化学式 yCO+ FexOy xFe + yCO2 解：设这种铁的氧化物的化学式为FexOy 56x+16y 44y 6.96g 5.28g 所以这种铁的氧化物为Fe3O4 1.了解金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。 2.学习并掌握铁的冶炼方法和原理。 3.学会计算含杂质物质的有关化学方程式的计算。 4.知道铁制品锈蚀的条件。 5. 能说出防止铁制品锈蚀的方法。 6.知道保护金属资源的必要性以及有效途径。 课堂小结：我们复习了金属和金属材料性质和用途，你掌握了吗？ 1．工业炼铁的主要原料中，正确的一组是（ ） ①铁矿石；②焦炭；③一氧化碳；④石灰石；⑤空气 A. ①②⑤ B. ①②④⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④ 【解析】工业炼铁的主要原料中：铁矿石能够提供铁元素，是炼铁的主要原料；焦炭在点燃条件下和氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳在高温条件下能被焦炭还原成一氧化碳，一氧化碳能够把铁矿石中的铁还原出来；石灰石在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能和铁矿石中的杂质二氧化硅反应生成硅酸钙，从而除去二氧化硅；空气能够提供氧气；工业炼铁的主要原料包括铁矿石、焦炭、石灰石和空气。故选B． B　 提优训练 2.用下列矿石冶炼金属时，排放的废气容易引起酸雨的是（ ） A. 辉铜矿(主要成分Cu2S) B. 赤铁矿(主要成分Fe2O3) C. 磁铁矿(主要成分Fe3O4) D. 铝土矿(主要成分Al2O3) 【解析】酸雨主要是由排放到空气中的SO2和氮氧化物造成的，辉铜矿中含有硫元素，冶炼金属时会生成二氧化硫，故排放的废气中含有二氧化硫气体，易引起酸雨。故选A。 A　 3.下图是甲是初中化学炼铁的基本原理。乙是工业炼铁高炉的结构图。下列说法错误的是( ) A. 由甲图加热装置可知炼铁需要高温 B. 乙图中焦炭燃烧产生高温也可以反 应产生一氧化碳 C. 乙图中出铁口应该比出渣口高一些 D. 甲图中b处在操作时应该接尾气处理装置 【解析】A.从图中可以看出，该实验用的是酒精喷灯，故知炼铁需要高温；B.焦炭的作用有两个，一是和氧气反应放出大量的热生成二氧化碳，二是生成的二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁中的还原剂；C.因为生铁的密度比炉渣大，故出铁口应该比出渣口低一些；D.实验前和实验后通入的一氧化碳都不参加反应，而一氧化碳会污染空气，故甲图中b处在操作时应该接尾气处理装置； C　 39 【解析】A、生成的Fe能与盐酸反应生成氢气，有气泡，故A正确；B、反应中红色的氧化铁变为黑色的铁，故B不正确；C、不符合客观事实，故C不正确；D、产生的尾气中含量未反应完的CO，有毒，需要进行尾气处理，故D不正确。故选A。 A　 4．下图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是( ) A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO+ CO Fe+ CO2 D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 40 5.下列有关金属材料的说法正确的是(　　) A. 硬铝片比纯铝片硬度小 B. 钢的性能优良，是很纯的铁 C. 沙漠地区的铁制品锈蚀较快 D. 为防止钢铁生锈，可在其表面涂油漆 【解析】根据所学知识可知，A．硬铝片比纯铝片硬度大；B．钢的性能优良，是铁的合金；C．沙漠地区的铁制品锈蚀较慢，因为空气干燥；D．为防止钢铁生锈，可在其表面涂油，是正确的叙述，这样可以隔绝氧气；故答案选择D D　 B　 6.下列有关金属资源的利用和保护不合理的是（ ） A. 废旧金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一 B. 银是导电性最好的金属，可全面取代铜、铝做导线 C. 车船表面涂油漆可防止生锈 D. 炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石 【解析】A、回收废旧的金属属于保护金属资源，是保护金属资源的有效途径之一，正确；B、根据常温下物体的导电和绝缘能力排序表进行判断，银的导电性最好，但造价高，错误；C、汽车金属外壳表面喷漆形成保护层，可防止金属外壳生锈，有利于保护金属资源，正确；D、工业上炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石，正确。故选B。 42 【解析】随意丢弃废旧电池可造成水和土壤的污染，A错误；金属资源有限，要合理开采矿物，B错误；被腐蚀的铁制品应回收利用，节约资源，C正确；铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，D错误；故选C。 C　 7．下列说法中正确的是（　　） A. 废旧电池可以随意丢弃 B. 铁矿石可以随意开采 C. 被腐蚀的铁制品应该加以回收利用 D. 铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁 43 【解析】试管中的铁钉与水、空气同时接触，一端时间后，铁钉与空气中的氧气和水反应生锈，消耗了试管中的氧气，使试管中的氧气含量减少，内压降低，故U型管中的液面左高右低，故选C。 C　 8．如图所示，在盛水的试管中放入一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内水面处于同一高度，一周后观察铁钉和U型管内水面变化( ) A. 铁钉未锈蚀，水面一样高 B. 铁钉未锈蚀，水面左低右高 C. 铁钉锈蚀，水面左高右低 D. 铁钉锈蚀，U型管内水从右边全部溢出 44 8.金属具有广泛的应用。 (1)下列金属制品中，利用金属 导热性的是________(填字母)。 (2)波尔多液是一种农业上常用的杀菌 剂，它由硫酸铜、生石灰加水配制而 成，不能用铁质容器配制波尔多液的原因是__________________。 (3)防止金属锈蚀是保护金属资源的有效途径之一。洁净的铁钉在下列情况下容易生锈的是________(填字母)。 A．在干燥的空气中 B．在潮湿的空气中  C．浸没在植物油中 (4)铝具有良好的抗腐蚀性能，原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。氧化铝难溶于水，却能溶于酸。写出氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水的化学方程式：____________________________________________。 (5)向铁粉和氧化铜粉末的混合物中加入一定量的稀硫酸，微热，充分反应后过滤，得滤渣和滤液，向滤液中加一洁净铁片，未看到铁片有任何变化。则滤液中含有的溶质是__________(填化学式，下同)，滤渣中一定含有的物质是__________。 【解析】（1）铜制火锅是利用金属导热性；（2）波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂，它由硫酸铜、生石灰加水配制而成，不能用铁质容器配制波尔多液的原因是铁比铜活泼，能将铜从其溶液中置换出来，反应的化学方程式是：Fe+CuSO4= FeSO4 +Cu：（3）铁生锈的条件是能与水、氧气接触，洁净的铁钉在潮湿的空气中容易生锈；（4）氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的化学方程式是：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O。（5）向铁粉和氧化铜粉末的混合物中加入一定量的稀硫酸，微热，铁与稀硫酸反应生成了硫酸亚铁和氢气，氧化铜能与稀硫酸反应生成了硫酸铜和水，铁能与硫酸铜反应生成了硫酸亚铁和铜。过滤得滤渣和滤液。向滤液中加一洁净铁片，未看到铁片有任何变化，说明了硫酸铜和稀硫酸都完全反应了，则滤液中含有的溶质是FeSO4，滤渣中一定含有的物质是Cu。 【答案】 (1). C    (2). Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu    (3). B    (4). Al2O3＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2O    (5). FeSO4　   Cu 10. 把盛有等质量盐酸的两个等质量的烧杯分别置于托盘天平的两端，分别在两烧杯中各放入一定量的铁粉和碳酸钙粉末，完全溶解后，天平仍保持平衡，则所加入的铁粉和碳酸钙粉末的质量比是多少？ 解：设加入铁粉的质量为x，生成氢气的质量为m Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 56 2 X m 反应后增加的质量为： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 设加入碳酸钙的质量为y，生成二氧化碳的质量为n 100 44 y n 反应后增加的质量为： 因为加入固体完全溶解后天平仍保持平衡，则 答：所加入的铁粉和碳酸钙粉末的质量比是392:675。 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You $$