1.2.3 金属的化学性质——金属的冶炼与防护（培优教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学课件聚焦金属的冶炼与防护，核心知识点包括冶炼原理及还原剂、工业炼铁、铁锈蚀条件及防护方法。课堂导入通过金属活动性顺序提问金、银与铁、铝存在形式差异，搭建从金属活动性到冶炼原理、从锈蚀现象到防护方法的学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于以科学观念为基础，通过科学思维设计控制变量实验探究锈蚀条件，结合探究实践规范化学方程式书写与实验操作。如工业炼铁原理分析、锈蚀条件的三组对比实验、冶炼计算的两种方法，提升学生实验设计与分析能力，为教师提供清晰的重难点突破路径。

2. 金属的化学性质 （第三课时） 第一章 材料及其利用 浙教版九年级下册 学习目标 科学观念 知道多数金属在自然界以化合物形式存在；理解冶炼的本质：用还原剂把金属从化合物中还原出来；知道铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果，了解常见防护方法 科学思维 通过分析冶炼反应，认识还原反应及还原剂（C、CO、H₂）的作用；运用控制变量思想设计实验，探究铁生锈的条件 探究实践 能规范书写碳还原氧化铜、一氧化碳还原氧化铁的化学方程式；能设计“铁锈蚀条件”对比实验，分析现象并得出结论 态度责任 认识保护金属资源的重要性，树立节约资源的意识 重点难点 重点 1.金属冶炼的原理及还原剂 2.一氧化碳还原氧化铁的原理 3.铁生锈的条件及防护方法 难点 1.还原反应与氧化反应的辨析，还原剂“夺氧”的本质 2.铁锈蚀条件探究实验中的控制变量设计 学习内容 1. 金属的冶炼 2. 金属的防护 3. 课堂小结 4. 练习与应用 导入新课 1.金、银在自然界中能以单质形式存在，而铁、铝主要以化合物（矿石）形式存在，为什么？ 2.铁锈是铁的氧化物，铁制品在空气中为什么会生锈？人类又是如何从铁矿石中得到铁的？ 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 一、金属的冶炼 第2节 金属的化学性质 一、金属的冶炼 1.我国金属资源概况 我国属于金属矿产资源比较丰富的国家，世界上已经发现的金属矿产在我国基本上都有探明储量，其中，钨、锡、锑、钛、稀土等储量居世界前列，锌、铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 一、金属的冶炼 2.金属的存在 在自然界中，仅有金等少数金属是以游离态（即单质）的形式存在，而大多数金属是以化合态的形式存在。 一、金属的冶炼 3.金属的冶炼 什么是金属的冶炼？ 金属冶炼就是把金属从化合态变成游离态 如赤铁矿主要成分是Fe2O3，怎样冶炼成Fe呢？ 方法：用还原剂夺取金属氧化物中的氧 历史上是怎样进行金属的冶炼呢？ 一、金属的冶炼 科学·技术·社会·环境 我国古代的冶金技术 我国冶铜史可上溯到仰韶文化和龙山文化时期，新石器时代就使用红铜器，夏代进入青铜器时代，商代已用孔雀石由木炭还原炼钢，商中期使用锡青钢和铅青铜合金，并能制作精美的器具。如图为商后期制作的后母戊鼎，重达832.8kg，是世界上最大的古代青铜器。 一、金属的冶炼 4.常见还原剂与冶炼反应 （1）还原剂： （2）常见冶炼反应： 碳与氧化铜反应后可以得到单质铜，其反应的化学方程式为： C、CO、H₂ CO也能作为还原剂冶炼金属，实际冶炼时怎样得到CO气体呢？ 一、金属的冶炼 碳不完全燃烧可以得到一氧化碳，但由于其产物不纯、难以控制、能效低的缺点，故使用碳冶炼金属并不是理想选择。 炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧，产生游离态的金属单质。仍以炭与氧化铜反应为例，该过程的化学方程式为: 一、金属的冶炼 氢气也能将金属氧化物变成游离态金属。化学方程式为： 5.还原反应 在上述反应中，碳、氢等会夺取金属氧化物中的氧，使金属氧化物还原成金属单质，这种含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫作还原反应。 碳、氢气和一氧化碳能从氧化铜、氧化铁中夺取氧，表现出它们的还原性。这种具有还原性的物质可作还原剂。 一、金属的冶炼 实验室还原金属氧化物实验对比 黑→红，置换反应 红棕→黑，还原反应，非置换 操作要点 原因 ①先通气体，再加热/点灯 ②结束先熄灯/停热，继续通气至冷却 ③CO、H₂ 必须验纯 ④CO有毒，尾气必须处理（点燃/收集） 排尽装置内空气，防止可燃性气体与空气混合爆炸 防止热的金属又被空气中氧气重新氧化 不纯可燃气体遇火爆炸 CO剧毒、且可燃，不能直接排放 一、金属的冶炼 6.工业炼铁 原理：高温下利用还原剂CO从铁矿石里把铁还原出来。 主要原料： 主要设备： 反应原理： 焦炭的作用： 石灰石作用： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 高炉 提供热量并产生还原剂一氧化碳； 造渣除脉石（SiO2）； 一、金属的冶炼 7.金属冶炼相关计算 100t含Fe2O3的质量分数为85%的铁矿石中，可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁多少吨？ 方法一：化学方程式计算 解：设可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁的质量为m。 m≈62t 方法二：质量守恒 解：设生铁质量为x。 根据铁元素守恒，可列式 x≈62t 二、金属的防护 第2节 金属的化学性质 二、金属的防护 金属材料在使用过程中，因锈蚀而废弃或因设备陈旧而淘汰的数量相当人，达到金属年产量的20%~40%，金属的防腐、废旧金属的回收和再利用成为工农业生产中的一个重要课题。 探索活动 铁制品在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容易生锈。铁锈蚀的条件是什么？请利用带塞子的试管（若干支）、普通铁片（或铁钉）、蒸馏水、干燥剂（生石灰）等器材，探究铁锈蚀的条件。 水、空气 二、金属的防护 实验方案（控制变量法） 编号 处理方法 所处环境 现象 ① 铁钉半插入少量蒸馏水 同时接触水和空气 铁钉水面交界处出现红棕色铁锈，其余部分少量生锈 ② 煮沸冷却的蒸馏水完全浸没铁钉，水面加一层植物油隔绝空气 只有水 铁钉无变化，不生锈 ③ 铁钉+足量干燥剂，塞紧试管塞 只有干燥空气 铁钉无变化，不生锈 铁锈蚀的条件：铁必须同时与空气中的氧气和水蒸气共同作用， 二者缺少任意一个都无法生锈。 二、金属的防护 金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。如果有盐、酸性物质存在（比如沾了盐水的铁锅），会大幅加快铁的锈蚀速度。 思考与讨论 1.表面的铁锈能否保护铁制品免受进一步生锈? 2.根据金属锈蚀的条件，讨论金属防锈蚀的常用方法。 不能；铁锈是疏松多孔的结构，它完全无法隔绝内部的铁与氧气、水蒸气接触，反而会吸附更多的水分，加快锈蚀。 二、金属的防护 金属防锈蚀的常用方法 核心逻辑：破坏锈蚀条件，阻止金属同时接触空气和水，常用方法分三类： 1.日常保养法：保持金属制品表面洁净干燥； 2.物理隔绝法：在金属表面加一层防护层，隔绝水和氧气： ①涂有机层：刷防锈漆、涂防锈油； ②无机覆盖层：表面烧制搪瓷、高温烤蓝； ③镀耐腐蚀金属：表面电镀/热镀锌、铬。 3.根本改良法：改变金属内部结构，制成抗腐蚀合金， 比如普通铁中加入铬、镍制成不锈钢，从根本上提升 抗锈蚀能力，适合餐具、医疗设备等场景。 二、金属的防护 金属矿物储量有限，不可再生，我国人均占有矿物资源量较少。目前，保护金属资源主要有4条途径： 一是：防止金属的腐蚀； 二是：做好废旧金属的回收和再利用； 三是：有计划、科学合理地开采矿物； 四是：寻找金属材料的代用品， 如用特种塑料和特种陶瓷来代替钢和合金材料。 三、课堂总结 第2节 金属的化学性质 三、课堂总结 金属冶炼与金属防护 金属的冶炼 金属冶炼原理与方法 还原反应与还原剂 实验室还原金属氧化物与工业炼铁 金属的防护 探究铁生锈的条件 金属防锈方法 四、练习与应用 第2节 金属的化学性质 1．结构决定性质，性质决定用途。铜在潮湿的空气中易生锈，我国古人，在加热熔融后制成青铜合金，可适当增强防锈能力（　　） A．隔绝水 B．隔绝空气 C．改变金属内部结构 D．改变铜原子的结构 四、练习与应用 C 【解析】往铜中加入锡，在加热熔融后制成青铜合金，可适当增强防锈能力，其原理是改变金属内部结构，没有隔绝水和空气，铜原子的结构没有改变。 故选C。 四、练习与应用 2．如图所示，通过实验探究铁钉锈蚀的条件。下列说法不正确的是（ ） A．对比实验①②③，得出结论：铁生锈的条件是与空气、水同时接触 B．①②中使用煮沸并迅速冷却的蒸馏水，目的是除去水中的氧气 C．②中植物油的作用是隔绝空气，③中氧化钙的作用是作干燥剂 D．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的是丙处 四、练习与应用 D 【详解】A．第一组实验中铁钉同时接触水和空气而生锈，另两支试管分别缺少氧气和水，可探究铁生锈是否需要氧气和水，故A正确； B．蒸馏水煮沸后可除去水中溶解的氧气，冷却后再使用能减小氧气对实验的影响，故B正确； C．植物油能隔绝空气，生石灰能吸收水分，分别用于形成缺少氧气和缺少水的环境，故C正确； D．铁钉在水面附近同时接触水和氧气，锈蚀通常最严重的部位是乙处，不是丙处，故D错误。 由于题目要求选择不正确的。 故选D。 四、练习与应用 3．甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ ） A．甲实验中，应先使试管均匀受热，再通入气体，以防止爆炸 B．甲实验试管口向下倾斜可防止反应生成的水倒流 C．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生 D．乙实验中，应在装置后加上一个盛有氢氧化钠的洗气装置 四、练习与应用 B 【详解】A．甲实验是氢气还原氧化铜，若先加热再通氢气，试管内的空气和氢气混合受热会引发爆炸，正确操作是先通入氢气排尽试管内空气，再加热，故A错误； B．氢气还原氧化铜生成铜和水，甲实验试管口向下倾斜，可避免反应生成的冷凝水倒流回热的试管底部，防止试管骤冷炸裂，故B正确； C．乙实验除了通过澄清石灰水变浑浊（证明生成二氧化碳）判断反应发生，还能观察到黑色的氧化铜固体逐渐变为红色的铜，这也是反应发生的明显现象，故C错误； D．乙实验的尾气中含有有毒的一氧化碳，一氧化碳不和氢氧化钠溶液反应，氢氧化钠洗气装置无法除去CO，不能达成尾气处理的目的，需要在装置末端增加点燃的酒精灯或者气球收集尾气，故D错误。 故选B。 四、练习与应用 4．国家非物质文化遗产“章丘铁锅”表面光滑如镜，炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序，上万次捶打。 （1）工业炼铁常用热还原法。一氧化碳在高温条件下还原氧化铁的 化学方程式是______________________________ 。 （2）铁锅制作要先裁料，在钢板上划线，沿线切出锅怕坯。传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，该蓝色溶液可能是______________溶液。 （3）铁锅胚锻打成型，是利用铁具有__________（填性质）。 （4）在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀，其原理是______________。 四、练习与应用 硫酸铜 延展性 隔绝空气和水 【详解】（1）一氧化碳在高温条件下还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，化学方程式为 。 （2）传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，说明该蓝色溶液能与铁发生置换反应生成红色的铜，该蓝色溶液可能是硫酸铜（或氯化铜或硝酸铜），铁与硫酸铜（或氯化铜或硝酸铜）反应生成硫酸亚铁（或氯化亚铁或硝酸亚铁）和铜。 （3）铁锅胚锻打成型，是利用铁具有 延展性，能在捶打下改变形状而不破裂。 （4）铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀，其原理是 隔绝氧气和水，使铁无法与氧气（空气 ）和水充分接触，从而减缓生锈速度。 四、练习与应用 5．被蚊虫叮咬会痒，是因为蚊虫叮咬时会分泌出蚁酸，化学名叫做甲酸，化学式为HCOOH。 （1）向蚁酸溶液中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液变成红色，说明蚁酸溶液显_________。 （2）蚁酸在一定条件下分解成两种氧化物。两种产物是什么？因为蚁酸含有氢元素，推测会生成水。另一种生成物在常温下是气体，小科对此提出了两种猜想： 猜想①：该气体是CO； 猜想②：该气体是_____。 操作：将蚁酸分解产生的气体通入如图装置（铁架台已略去）。 现象：装置A中不变浑浊，装置B中黑色固体逐渐变红，装置C中液体变浑浊。 结论：蚁酸分解的另一种产物是CO。写出B中反应的化学方程式为_________________________ 。 【反思】从环保角度看，该装置的缺陷是______________________________________________________。 四、练习与应用 酸性 CO2 缺少尾气处理装置，未反应的一氧化碳会污染空气 【详解】（1）根据酸碱指示剂的性质：紫色石蕊试液遇酸性溶液变红，蚁酸使紫色石蕊变红，因此蚁酸显酸性。 （2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，蚁酸含C、H、O三种元素，分解生成水（含H、O）后，另一种含C、O的气体氧化物，除了CO就是CO2，所以猜想②是二氧化碳（CO2）； A中澄清石灰水不变浑浊，说明原气体没有CO2，B中黑色氧化铜变红，C中澄清石灰水变浑浊，证明生成了CO2，说明原气体是CO，CO和氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：； CO有毒，会污染空气，该装置没有对未反应完的CO进行处理，因此环保角度存在缺陷。 四、练习与应用 $