第八单元 课题3 金属资源的利用和保护-【教材笔记】2026-2027学年九年级下册化学课前预习笔记（人教版·新教材）

课题3金属资源的利用和保护 学习目标， ·知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，认识常见的金属矿物。 ·以铁生锈为例，探究金属锈蚀的条件，了解防止金属锈蚀的常用方法。重点© ●认识金属资源保护的重要性，形成保护和节约资源的可持续发展观念。 新知解读 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（如图8-13）， 金属多以化合物的形式存在。 自然界中金属的存在形式包括游离态（以单质形式存 在)和化合态（以化合物形式存在） 知识点1》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。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。一些金属矿石 银 如图8-14所示。 图8-13自然界中以单质形 式存在的金和银 赤铁矿（主要成分是FeO,) 磁铁矿（主要成分是FeO) 铝土矿（主要成分是A10) 赤铜矿（主要成分是Cu0) 金红石（主要成分是Ti02) 软锰矿（主要成分是MnO2) 图8-14一些金属矿石 16 教材笔记化学九年级下册RJ 大自然为人类提供了丰富的金属矿物资源，人 知识拓展 人类开发利用金属的先后 类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金 与金属的活动性有关。一 属，用于工农业生产和其他领域。其中，提炼量最 般地，金属越活泼，越难合 大的是铁。 炼，利用就越晚。 )铁是目前世界年产量最高的金属 知识点2》铁的冶炼 早在春秋时期，我国已生产和使用铁器。战国 时期，铁制工具的大量使用提高了生产力水平。随 后，铁逐渐成为最主要的金属材料。《天工开物》 中有我国古代炼铁的记载（如图8-15)。 敲黑板 1.高炉炼铁的原料：赤铁矿 石、焦炭、石灰石和空气。 2.焦炭的作用是燃烧提供热 量和产生一氧化碳。 3.高炉炼铁一般得到生铁。 赤铁矿石、焦炭和石灰石 高炉气体 高炉气体 图8-15《天工开物》记载的我国古代炼铁示意图 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： 3C0+Fe0,高遇 2Fe+3C02 高温 Fe203+3C0 2Fe 3CO, 开始生成生铁 形成炉渣 把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把赤铁 C0,+c商2c0 进风口 矿石、焦炭和石灰石①一起加入高炉，在高温下， C+0,高温c02 热空气 进风口 炉渣 利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁里还 飞出渣口 出铁口 生铁 原出来。炼铁高炉及炉内的主要化学反应如图8-16 图8-16炼铁高炉及炉内主要 所示。 化学反应示意图 ①石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 第八单元金属和金属材料 7 在实际生产时（如图8-17)，炼铁用的原料 误区警示 或所得的产物一般都含有杂质，在计算用料和产量 含杂质的计算问题，要先 将含杂质物质的质量换算 时，应考虑到杂质问题。 成纯物质的质量，再代入 化学方程式进行计算。 敲黑板 纯物质质量与含杂质物质质量的换算 关系 含来质物质质量纯度纯物质质量 ÷纯度 图8-17宝钢炼铁高炉 其中，纯度= 纯物质质量 含杂质物质质量 :×100%。 【例题】用1000t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)？ 【解】1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为： 将含恭质物质的质量换算为纯 物质的质量 1000t×80%=800t 设未知数《… 设：800t氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为x。 写出化学方程式<… Fe03+3C0 高温 2Fe+3C02 160 2×56 标已知量和未知量《…一 800t 160 800t 列比例式《 2×56 2×56×800t x= 解比例式，求未知 160 =560t 折合为含铁96%的生铁的质量为： 将铁的质量折合为含杂质的 560t÷96%=583.3t 生铁的质量 简要作答《 答：理论上可以炼出含铁%的生铁的质量是 583.3to 18 教材笔记化学九年级下册RJ 知识点3》金属资源保护 方面，人类每年要从自然界获取大量的金属 矿物资源以提炼金属；另一方面，世界上每年又有 大量的金属设备和材料因腐蚀而报废。如何防止金 属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。 1.金属的腐蚀与防护 回探究©冷③ 铁钉生锈的条件” 【问题】 铁钉容易生锈（铁锈的主要成分是FO3·xH0)。那么，铁钉生锈需要 哪些条件呢？ →猜想：铁钉生锈可能与氧气和水有关 【实验】 防止水中溶解的氧气千扰实验 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水（思考：为什么要 用蒸馏水？)、植物油、棉花和氯化钙（千燥剂）。你还可以选用其他物品。 >浮在水面形成油层液封，隔绝空气 (1)仔细观察并参考图8-18所示的装置，设计实验并探究铁钉生锈的 条件。散口，将铁钉效 敬口，将铁钉被入水 密封，将铁钉置于 入水中 中：用植物油液封 空气中：加千燥剂 油层液封 隔绝氧气 铁钉生锈< 铁钉不生锈< 铁钉不生锈< 实验I 实验Ⅱ 实验Ⅲ 图8-18铁钉生锈条件的探究实验（放置一周后) 实验序号 实验条件 实验现象 实验结论 铁钉与氧气和水同时接触 铁钉生锈 工 铁钉只与水接触 铁钉不生锈 铁钉生锈需要与氧 气和水同时接触 Ⅲ 铁钉只与氧气接触 铁钉不生锈 ①本探究中的实验应提前一周开始进行。 第八单元金属和金属材料 19 (2)每天观察铁钉生锈的现象，连续观察约一周，认真做好记录。 【分析与结论】 (1)上述实验设计是如何控制变量的？ 利用植物油隔绝空气，利用干燥剂吸收水蒸气。 (2)对铁钉生锈的条件，你能得出哪些结论？ 铁钉生锈的条件是铁钉与氧气和水同时接触。 知识拓展 以上探究中铁钉生锈的过程，实际上是铁与空 铜在空气中也会生锈，是 气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。铁生 因为铜与空气中的氧气、 锈需要条件。例如，要有能够与铁发生反应的物 水蒸气和二氧化碳作用生 质，反应物要能相互接触，生成物不会对反应起阻 成Cu2(OH),CO3(藏式碳 酸铜)。 碍作用，等等。铁与氧气、水等反应生成的铁锈很 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。 了解了铁生锈的条件，就可以根据这些条件， 寻找防止铁制品锈蚀的方法。 @)思考与讨论 (1)通过对铁钉生锈条件的探究， 你对防止铁制品锈蚀有什么建议？ 防止铁制品与水或氧气接触。 (2)自行车的构件如支架、链条 钢圈等（如图8-19)，分别采取了哪些 防锈措施？支架喷漆，链条涂油，钢图电镀等。 图8-19自行车 2.保护金属资源 金属矿物的储量有限，而且不能再生。怎样保护金属资源呢？ 除了防止金属腐蚀，保护金属资源的第二条有效途径是回收利用废旧金 属。例如，回收利用铝质饮料罐与制造新的铝质饮料罐相比，既能节约金属资 源，又能节约能源。目前，世界上已有50%以上的铁和90%以上的金得到了回 收利用。 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有 铅、镍、镉、钴等，如果将废旧电池随意丢弃，这些金属渗出会污染地下水和 20 教材笔记化学九年级下册RJ 土壤，危害人类健康。而将这些金属回收利用，既 可以减少其对环境的危害，又可以节约金属资源。 敲黑板 如从汽车用过的铅酸蓄电池中回收铅，从废旧锂离 保护金属资源的猎施： 1.防止金属腐。 子电池中回收锂、钴、镍等，对保护环境和实现金 2.回收利用废旧金属。 属资源的循环利用均具有重要的意义。 3.有计划、合理地开采金属 矿物。 保护金属资源的第三条有效途径是有计划、合 4.寻我金属的代用品等。 理地开采金属矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。 此外，还有寻找金属的代用品等途径。例如，目前 已经广泛使用塑料来代替钢和其他合金制造管道、 齿轮和汽车零部件等。 @)思考与讨论 查阅资料，了解我国的稀土储量、稀土生产 量，以及我国稀土资源的合理利用与保护，并与同 学交流。 圆科学·技术·社会 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 稀土资源是不可再生的，过度开采会 的统称，有“工业的维生素”的美誉，是 面临枯竭。我国针对稀土资源开采已有相 重要的战略资源，广泛应用于新能源、新 应的措施，如制定并实施了稀土行业发展 材料、航空航天、电子信息等尖端科技 规划，对稀土出口实行配额管理等。 领域。 说到我国的稀土，必须感谢一位国际 著名的中国化学家，他就是2008年度国 家最高科学技术奖获得者徐光宪院士（如 图8-20)。徐光宪和他的团队研发了稀士 分离技术，使我国能够自主分离稀土产 品，打破了发达国家在国际稀土市场上的 垄断地位。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 图8-20徐光宪(1920一2015) 量也都居世界前列。 第八单元金属和金属材料 21 @调查与研究 第28页妆 调查你的家庭及所在社区废旧金属的主要品种、 跨学科实践活动 回收情况和回收价值等，对如何回收利用废旧金属 提出建议。 学完本课题你知道了什么… 1.把赤铁矿石冶炼成铁的主要原理是在高温下， 一氧化碳把铁从氧化铁里还原出来： Fe,0,+3C0高温2Fe+3C0, 2.在实际生产时，所用的原料或所得的产物一般 都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑杂 质问题。 3.铁生锈的主要条件是铁与空气和水（或水蒸气） 直接接触，如果隔绝了空气或水，就能在一定 程度上防止铁生锈。在铁制品表面涂油、刷漆、 镀耐磨和耐腐蚀的铬，以及制造耐腐蚀的合金 等，都能防止铁制品锈蚀。 4.保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回 收利用废旧金属、合理开采金属矿物，以及寻 找金属的代用品等。 练习与应用 1.下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是(D)。 A.铝 B.金 C.银 D.铁 2.下列有关保护金属资源的措施中，不合理的是（D)。 A.回收利用废旧金属 B.防止金属腐蚀 C.有计划、合理地开采金属矿物 D.用导电性最好的银取代铜、铝制作导线 22 教材笔记化学九年级下册RJ 3.要证明铁钉生锈的过程中一定有氧气参加了反应，则下列实验中必须完成的是（A)。 氧气 蒸馏水 铁钉 铁钉 铁钉 -蒸馏水 ① ② ③ A.①② B.①③ C.②③ D.①②③ 4.某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中F03的质量分数为（C)。 A.95% B.85% C.90% D.80% 提示假设孩样品的质量为100g,则其中铁元素的质量为63g,Fe,0,的质量为63g÷160=90g 5.写出下列金属矿石主要成分的化学式。 (1)磁铁矿：FeO (2)赤铜矿：Cu2O (3)铝土矿：Al2O3 6.回答下列问题。 (1)为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ 沙漠地区气候干燥。 (2)金属在自然界存在的形式有哪些？请举例说明。 大多戴金属在自然界中以金属矿物形式存在，如候以赤铁矿、磁铁矿等形式存在。 少数金属有单质形式存在，如金、银等。 7.我国古代将炉甘石（ZC03)、赤铜(Cu,0)和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种 外观似金子的锌和铜的合金，试写出相关反应的化学方程式（提示：ZCO,受热分解可 生成Zn0等)。 ZnC0,高温zn0+C02↑：2Zn0+C高温2Zn+C02↑：2Cu,0+C高溢4Cu+C0,1。 8.某钢铁厂每天需消耗5000t含FO376%的赤铁矿石，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)？ 解：设该厂理论上可日产含Fe98%的生缺的 160- 5000t×76% 质量是X。 112 x×98% Fe2O +3C0高温 x≈2714.3t 2Fe+3C02 答：该厂理论上可日产含Fe98%的生铁 160 112 的质量约为2714.3t。 5000t×76% X×98% 9.查阅资料，了解我国金属矿物的种类和储量，并写成小论文，与同学交流。 答案略。（提示：此题为开放性题目，可以借助网络、书籍等查阅相关资料作答） 第八单元金属和金属材料 23