8.3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） 地球上的金属资源 元素名称 质量分数/% 铝 7.73 铁 4.75 钙 3.45 钠 2.74 钾 2.47 镁 2.00 锌 0.008 铜 0.007 银 0.000 01 金 0.000 000 5 地壳中含量最高的金属元素是 。 年产量最高的是 。 铝 金属元素在地壳中的含量 铜的含量并不高，为什么普遍使用于日常生活和工农业生产呢？ 铁、铝、铜 铜的活动性比铁和铝 ，容易冶炼。 弱 新知探究 　　地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单 质形式存在（如下图），金属多以化合物的形式存在。 金、银的金属活动性 。 自然界中以单质形式存在的金和银 弱 新知探究 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 Al2O3） 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） 一些金属矿石 　　金属矿物 　　大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。 矿产名称 单位 2023 年储量 铁　矿 矿石 亿吨 169.17 铝土矿 矿石 万吨 70 752.22 锰 矿 矿石 万吨 26 129.79 锌　矿 金属 万吨 5 992.71 铜　矿 金属 万吨 4 064.79 金　矿 金属 吨 3 203.77 银　矿 金属 吨 66 866.44 新知探究 　　我国金属矿物种类比较齐全，矿物储量也很丰富。 数据源自《中国矿产资源报告 2024 》 金属单质 提炼 新知探究 　　稀土资源的利用和保护 　　稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称，有“工业的维生素” 的美誉，是重要的战略资源，广泛应用于新能源、新材料、航空航天、 电子信息等尖端科技领域。 徐光宪（1920—2015） 　　徐光宪院士，2008 年度国家最高科学技术奖 获得者。徐光宪和他的团队研发了稀土分离技术， 使我国能够自主分离稀土产品，到目前为止，我国的稀土储量居世界第一位，稀土的年生产量和年 消费量也都居世界前列。 新知探究 　　以矿石为原料提炼金属，其中，提炼量最大的是？　　 赤铁矿（主要成分是 Fe2O3） 磁铁矿（主要成分是 Fe3O4） 一些铁矿石 《天工开物》记载的 我国古代炼铁示意图 北京首钢园 ——铁 新知探究 　　铁的冶炼 　　 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 　　该反应被应用于实际生产时，生产工艺和生产设备需要注意哪些问题？ 炼铁的主要原理是一氧化碳与氧化铁反应，其化学方程式如下： 设备 高炉 原理 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 原料 铁矿石：提供铁元素 焦炭：提供还原剂， 提供能量 空气：提供所需氧气 石灰石：除去铁矿石中 的杂质 设备 高炉 产物 生铁（主要含铁，混合物） （供热、CO2） 1、C+O２ CO2 点燃 （制还原剂） 2、C+CO2 2CO 高温 3、3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 4、ＣaCO3 CaO+CO2 (与杂质反应，除杂) 高温 CaO＋SiO2 = CaSiO3硅酸钙(炉渣） 高温 新知探究 　　设备与工艺——提高 CO 的利用率 　　适当增加炉体高度，延长反应物接触时间 　　热空气密度较小， 从下方鼓入 剩余 CO 回收利用;高炉气体回收利用 　　赤铁矿石、焦炭和石灰石密度较大，粉碎后从上方加入 液态的生铁从下方流出 炉渣从下方排出 新知探究 新知探究 　　 　　用 1 000 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（计算结果保留一位小数）？ 　　相对原子质量：C 12　O 16　Fe 56 含杂质物质的化学方程式的计算 在实际生产中，所用的原料或产物一般含有杂质。而在计算用料和产量时，只有纯净物才能代入化学方程式进行计算。 混合物 纯净物 纯净物 合 金 （混合物） 生 铁（主要含铁） 铁矿石 Fe2O3 Fe 物质的纯度 = ×100% 不纯物的总质量 纯净物的质量 （纯净物的质量分数） Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 解：1 000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000t ×80%＝800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。 160 112 800t x 160 800t = 112 x x＝560t 折合含铁96%的生铁的质量为560t÷ 96%＝583.3t（纯化杂 ） 用 1 000 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（计算结果保留一位小数）？ 　　相对原子质量：C 12　O 16　Fe 56 方法2：根据化学式：（铁元素质量守恒） 1 000t×80%×70%÷96% = 583.3 t 1．某钢铁厂每天需消耗5000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是多少？ 2．冶炼2000 t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？ 3. 用“W”型管进行微型实验，如图所示，下列说法错误的是（ ） A. a处红褐色粉末变为黑色 B. a 处实验结束时先停止通入CO，后停止加热 C. b处澄清石灰水变浑浊证明有二氧化碳生成 D. 可利用点燃的方法进行尾气处理 B 基 础 巩 固 题 课堂检测 4.小明的笔记中有一处不符合题意，你认为是图中的哪一处（ ） 　　 A. a处　 B. b处　 C. c处 　 D. d处 B 能力提升题 课堂检测 （1）实验前要先通入一氧化碳，然后再加热； 实验过程中观察到硬质玻璃管内的红色物质 逐渐变为______色，写出反应的化学方程式 。 （2）实验过程中必须对尾气进行处理，利用支架调节酒精灯的高度，用酒精灯火焰的_________点燃。 （3）通过上述实验探究，同学们总结一氧化碳的化学性质有_____________________。 5．兴趣小组的同学利用下图装置探究工业炼铁的化学原理。 能力提升题 黑 3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2 外焰 还原性、可燃性 课堂检测 金属的锈蚀与防护 知识点 2 人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！ 金属腐蚀在生活中非常普遍 探究新知 铁制品锈蚀的条件 【探究实验】 实验仪器： 铁钉、试管、蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙 实验方法： 控制变量法、对照试验 ② ① ③ 　　②中为什么要用煮沸过的蒸馏水并在水面上覆盖植物油？ 　　③中为什么要放入棉花并在棉花上放上氯化钙干燥剂？ 探究新知 新知探究 进行实验 新知探究 ①②对比可知，铁生锈需要与 接触。 H2O O2 现象 ① ② ③ 多物质体系中控制变量做对比实验的研究模型 分析推理 ① 部分浸 在水中 ② 浸没在水中 （植物油封） ③ 干燥的 空气中 √ √ ╳ √ ╳ √ 生锈 不生锈 不生锈 ①③对比可知，铁生锈需要与 接触。 氧气 水 课堂小结 铁同时与空气中氧气、水蒸气发生反应 Fe＋H2O＋O2　　　　　　Fe2O3 • xH2O 铜锈：生成铜绿，主要成分Cu2(OH)2CO3)碱式碳酸铜，结构比较疏松，说明铜生锈条件是与空气中 、 、 。抗腐蚀性能较 。 红棕色 　　铁生锈需要什么条件？ 氧气 水 二氧化碳 弱 新知探究 　　铁锈为什么不能起保护作用？ 反思与评价 　　铝、铬抗腐蚀性能好 　铝、铬表面有致密的氧化膜，可阻止内层金属被氧化 　　铁与氧气、水等反应生成的铁锈很疏松，不能阻碍里面的铁接触氧气和水。 课堂小结 Fe＋H2O＋O2　　　　　　　　Fe2O3 • xH2O 控制反应物 控制生成物 及时除锈 镀铬 隔绝氧气 隔绝水 改变金属内部结构 　　如何防止铁制品生锈？ 【防锈原理】 隔绝水 隔绝氧气 改变金属内部结构 学以致用 Fe＋H2O＋O2　　　　　　Fe2O3 • xH2O 具体措施 保持干燥 形成保护层以 隔绝水和氧气 改善金属内部结构 洗后擦干或晾干 刷漆 涂油 使用不锈钢 学以致用 　　思考：海边的桥梁为什么更重视防锈？ 加快反应速率 拓展提升 Fe＋H2O＋O2　　　　　　Fe2O3 • xH2O 放热 加入 NaCl 溶液 　　铁生锈的应用：加速铁的锈蚀 拓展：NaCl 可加速铁的锈蚀 金属的回收和利用 课堂小结 寻找金属代用品 有计划合理地开采矿物 防止金属腐蚀 金属资源保护 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$