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课题三
金属资源的利用和保护
第八单元
金属和金属材料
2020-2021年人教版九年级下册化学
1．为验证Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（　　）
A．AlCl3溶液、FeCl2溶液、CuSO4溶液
B．Fe、Cu、AlCl3溶液C．Fe、AlCl3溶液、CuSO4溶液
D．Cu、AlCl3溶液、FeCl2溶液
2．[丹东·中考]下列物质可通过金属与稀盐酸反应直接得到的是（　　）
A．CuCl2
B．AgCl
C．ZnCl2
D．FeCl3
C
C
知识回顾
3.等质量、等浓度的稀硫酸分别与足量的镁、锌两种金属反应，下列图象能正确表示产生氢气质量与反应时间之间关系的是（　　）
B
4．根据金属活动性顺序，判断下列反应能否发生？如能发生，写出化学方程式；不能则说明原因。
（1）铜跟硝酸银溶液：　
　；（2）锌跟氯化铜溶液：　
　；（3）汞跟稀盐酸溶液：　
　；（4）铜跟硝酸汞溶液：　
　；（5）古籍记载：“曾青得铁化为铜”（曾青指硫酸铜溶液）：　　
。
Cu+2AgNO3═Cu（NO3）2+2Ag
Zn+CuCl2═ZnCl2+Cu
不能；汞的金属活动性比氢弱
Cu+Hg（NO3）2═Cu（NO3）2+Hg
Fe+CuSO4═Cu+FeSO4
同学们，我们一起来观察一组图片。
晾衣撑
护栏
你知道这些材料是什么材质的吗？是如何提炼出来的？为什么在表面要加一层保护膜呢？
新课导入
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。金属的存在主要有两种形式：
(1)单质形态：少数化学性质__________的金属，以单质形态存在，如________、________、______。
很不活泼
金
银
铂
自然界中以单质形态存在的金
自然界中以单质形态存在的银
一、金属资源概况
探究新知
(2)化合物形式：绝大多数金属都是以________的形式存在于矿石之中，如赤铁矿、钛铁矿等。
化合物
赤铁矿
主要成分Fe2O3
磁铁矿
主要成分Fe3O4
菱铁矿
主要成分FeCO3
一、金属资源概况
一、金属资源概况
铝土矿
主要成分Al2O3
黄铜矿
主要成分Cu2O
辉铜矿
主要成分Cu2S
工业上所需的金属都是从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼的。其中提取量最大的金属是铁。
铁是如何冶炼的呢？
【练一练】自然界中以单质形式存在的金属是（　　）A．金
B．铁
C．铝
D．铜
A
【练一练】金属化合物在自然界中大多以矿物形式存在，下列选项中不属于矿物的是（　　）A．黄铁矿
B．孔雀石
C．赤铜矿
D．碳素钢
D
【练一练】赤铁矿的主要成分是（　　）A．FeO
B．Fe3O4
C．Fe2O3
D．Fe
C
一、金属资源概况
针对练习
二、铁的冶炼
1.实验室炼铁
探究新知
（1）药品：
（2）原理：
Fe2O3
+
3CO
====
2Fe
+3CO2
高温
赤铁矿(Fe2O3)，一氧化碳(CO)
氧化反应：得到氧的反应；
还原反应：失去氧的反应。
Fe2O3：能提供氧，具有氧化性是氧化剂。
CO：能夺氧，具有还原性，是还原剂。
二、铁的冶炼
（3）实验装置：
二、铁的冶炼
（4）实验现象：
①红色粉末（氧化铁）逐渐变成黑色，②澄清的石灰水逐渐变浑浊，③尾气燃烧产生蓝色火焰。
（5）注意事项：
①首先检查装置的气密性；
②先通一氧化碳气体，排尽装置内的空气，然后再点燃最后的酒精灯，最后再点燃酒精喷灯。
③当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通一会CO，直至玻璃管冷却。
二、铁的冶炼
二、铁的冶炼
2.工业炼铁
（1）原料：
铁矿石(主要是赤铁矿）、焦炭、石灰石和空气。
（2）反应原理：
焦炭在高炉中被从炉下部通进的热风转变成一氧化碳，并利用它将铁矿石中的铁还原出来。
C+O2===CO2
点燃
CO2+O2===2CO
高温
Fe2O3
+3CO====2Fe
+3CO2
高温
1.石灰石的作用是什么？
使有矿石中二氧化硅转变成炉渣而除去。
思考：
2.工业上用该方法得到的是纯铁吗？
不是，高炉炼得的铁里含有2%~4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是铁的合金—生铁。它硬而脆，不利于加工。所以，人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气治炼，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去磷、硫等杂质，所得产品称为钢。
二、铁的冶炼
【练一练】实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是（　　）
C．实验结束时，应先停止通一氧化碳气体，后停止加热
D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C
二、铁的冶炼
针对练习
【练一练】有关Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2，下列说法不正确的是（　　）A．CO具有还原性
B．Fe2O3发生了还原反应
C．反应后铁元素的化合价升高
D．工业上可利用该反应炼铁
C
【练一练】下列关于工业炼铁的叙述中错误的是（　　）
A．使用的设备是高炉
B．主要原料为铁矿石、石灰石、焦炭和热空气等
C．主要原理是：2Fe2O3+3C
4Fe+3CO2↑
D．主要产物为生铁
C
二、铁的冶炼
在实际生产中，所用的原料或产物一般都有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。
【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吨？
分析：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量：
解：1000t赤铁矿石中含有的氧化铁的质量为：
1000t×80%=800t
二、铁的冶炼
探究新知
160
2×56
800t
x
Fe2O3+3CO
===
2Fe+3CO2
高温
设理论上可以炼出铁的质量为x
x=560t
160
2×56
=
800t
x
折合成含铁96%的生铁的质量为：
560t÷96%
=
583.3t
答：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583.3
t
。
二、铁的冶炼
【练一练】如图是拟赤铁矿炼铁的装置图。
（1）B处发生反应的化学方程式为　　
。
CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O
（2）从环保角度考虑，装置中存在明显的不足，改进的方法是　
　
。
（3）工业上用60t含氧化铁80%的赤铁矿炼铁，理论上可以练出含铁95%的生铁的质量是　
　t。
在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集
35.4
二、铁的冶炼
针对练习
·早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。从1世纪起，铁便成了最主要的金属材料。
生熟炼铁炉
·解放前，我国的钢铁生产发展缓慢，1949年，钢的年产量仅15.8万吨，人均不足0.25kg。新中国成立之后，特别是改革开放以来，钢铁工业飞快发展，近年来年产量都居世界首位，钢材的品种也大大增加。
二、铁的冶炼
·1996年中国钢产量突破1亿吨。
·2010年中国粗钢产量已超过6亿吨。
为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票
二、铁的冶炼
据统计，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%
~
40%，其中最容易锈蚀的是钢铁材料和设备。钢铁是如何锈蚀的呢？
1.钢铁锈蚀的条件
探究实验
铁制品锈蚀的条件
三、金属资源保护
探究新知
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
实验条件
实验图示
实验现象
实验结论
铁钉生锈
铁钉不生锈
铁钉不生锈
铁生锈的条件是同时与氧气、水接触
三、金属资源保护
同时与氧气、水接触
只与水接触
只与氧气接触
思考：
1.铁生锈的原理是什么？
铁在有氧气、水等物质的条件下发生复杂的化学反应生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，铁锈疏松多孔结构，吸收水分，加速铁制品的生锈（缓慢氧化）。
2.铝比铁活泼，为什么铝不容易锈蚀？
因为铝与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化。
三、金属资源保护
3.根据铁生锈的原理，你认为防止钢铁锈蚀的基本原理和方法是什么？
原理：隔绝空气或水
方法：（1）保持铁制品表面洁净、干燥。
（2）在铁制品表面喷涂油漆、油脂或搪瓷等；
（3）在铁制品表面镀上其他耐腐蚀的金属,
如镀锡或铬等
（4）改变金属的内部结构，如加入铬、镍等做成不锈钢。
三、金属资源保护
镀铬的汽车轮
在铁制盆外表加一层搪瓷
汽车表面喷涂一层油漆
不锈钢盆
三、金属资源保护
【练一练】某博物馆藏有一柄古代铁剑，为防止其生锈，下列做法合理的是（　　）
A．定期用清水冲洗，除去灰尘
B．放于体验区，让观众触摸C．放在充满氮气的展览柜中
D．用盐水除去铁剑上的锈斑
【练一练】在以下几种情况下铁最容易生锈的是（　　）
A．干燥的空气中
B．蒸馏水中
C．浴室里
D．沙漠中
C
C
三、金属资源保护
针对练习
地球上的金属资源是有限的，而且不能再生。为了社会的可持续发展，我们应自觉保护金属资源。
一些矿物可供开采的年限
如何保护金属资源呢？
有效途径1:防止金属锈蚀。
有效途径2:回收利用废旧金属。
三、金属资源保护
探究新知
据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金属得到了回收利用。
铝合金的回收
三、金属资源保护
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。
三、金属资源保护
有效途径3:有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。
有效途径4:开发研究金属的代用品；
高密度承压塑料管道
塑料齿轮
塑钢
三、金属资源保护
【练一练】保护金属资源的有效途径，不包括下列的（　　）A．回收利用金属
B．寻找金属替代品
C．禁止使用铁制品
D．合理开采矿物
【练一练】下列做法错误的是（　　）A．煤气泄漏，应关阀开窗
B．限放鞭炮，以保护环境
C．深埋电池，能减少污染
D．金属回收，使资源再生
C
C
三、金属资源保护
针对练习
一、金属资源概况
金属的存在主要有两种形式：(1)单质形态：少数化学性质很不活泼的金属，以单质形态存在，如金、铂、银。(2)化合物形式：绝大多数金属都是以化合物的形式存在于矿石之中，如赤铁矿、钛铁矿等。
二、铁的冶炼1.实验室炼铁
（1）药品：
（2）原理：
Fe2O3
+
3CO
====
2Fe
+3CO2
高温
赤铁矿(Fe2O3)，一氧化碳(CO)
（3）实验现象：
①红色粉末（氧化铁）逐渐变成黑色，②澄清的石灰水逐渐变浑浊，③尾气燃烧产生蓝色火焰。
2.工业炼铁
（1）原料：
铁矿石(主要是赤铁矿）、焦炭、石灰石和空气。
（2）反应原理：
焦炭在高炉中被从炉下部通进的热风转变成一氧化碳，并利用它将铁矿石中的铁还原出来。
3.有关含杂质物质的计算
（1）钢铁锈蚀的条件：
三、金属资源保护
同时与氧气、水接触
（2）防止钢铁锈蚀的基本方法：
·保持铁制品表面洁净、干燥。
·在铁制品表面喷涂油漆、油脂或搪瓷等；
·在铁制品表面镀上其他耐腐蚀的金属,
如镀锡或铬等
·改变金属的内部结构，如加入铬、镍等做成不锈钢。
1.防止金属锈蚀。
2.回收利用废旧金属。
3.有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。
4.开发研究金属的代用品；
课堂小结
1．有关金属资源的叙述错误的是（　　）
A．地球上金属资源大多数以化合物形式存在
B．目前世界年产量最高的金属是铁
C．铁锈的主要成分是四氧化三铁
D．及时擦干被雨水淋湿的自行车可防止自行车生锈
2．把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行冶炼，得到的产物是（　　）
A．生铁
B．铜
C．纯铁
D．钢
C
A
课堂练习
3．下列做法，能防止菜刀生锈的是（　　）
①在菜刀表面镀锌；②喷刷银粉漆；③切完菜后，尽快将菜刀洗净擦干；④菜刀用完后，至于干燥的环境中；⑤经常用醋浸泡菜刀；⑥在菜刀表面涂上一层油。
A．①②③④
B．①②③④⑤⑥
C．③④
D．③④⑤⑥
C
4．下列说法不正确的是（　　）
A．生产中使用最多的金属材料是合金
B．金属资源广泛存在于地壳和海洋
C．废旧金属的回收利用可以减少环境污染
D．铁制品在干燥的空气中容易生锈
D
5．实验室用如图装置模拟炼铁，下列说法正确的是（　　）
A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B．氧化铁发生了氧化反应
C．红棕色粉末逐渐变黑
D．实验结束时，先停止通CO，再停止加热
C

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