人教版初中化学九年级下册第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护 学案

课题3　金属资源的利用和保护第1课时　炼铁1．高炉炼铁时的原料为焦炭和铁矿石等，虽然焦炭也具有还原性，但炼铁的主要反应原理是在高温下，CO夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，该反应不属于置换反应。2．CO还原金属氧化物的操作步骤可以巧记为“气→灯→灯→气；前防爆炸、后防氧化”。CO具有可燃性，在实验操作时要先通CO排净装置内的空气，然后再加热，以免加热时CO与空气混合可能会发生爆炸。在实验完毕后应先停止加热，继续通入CO至装置冷却，其目的是防止生成的铁在较高温度下重新被空气中的氧气氧化。 1．工业炼铁与实验室“炼铁”的比较：(1)还原剂不同。工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气，焦炭和空气发生一系列化学反应，得到一氧化碳，同时放出大量的热，为反应提供高温条件，而实验室“炼铁”采用直接通入还原剂一氧化碳气体的方法。(2)设备不同。工业炼铁使用高炉，可实现连续投料、连续生产，而实验室“炼铁”使用硬质玻璃管，用酒精喷灯来实现“高温”条件。(3)产物不同。工业炼铁的产物是含碳量较高的生铁，实验室“炼铁”能得到较纯净的铁。2．实验室用一氧化碳还原氧化铁时装置一定不能漏气。因为一氧化碳有剧毒，故尾气要处理，一般用点燃的方法，也可以用气球收集。3．化学方程式表示的是各物质间的关系，因此，在计算时，必须用纯净物的质量。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点一　金属的冶炼1．地球上的金属资源除________等少数以单质形式存在以外，其余都以化合物形式存在。2．一氧化碳还原氧化铁的实验：(1)实验现象：红色粉末逐渐变成________色；澄清的石灰水________；尾气燃烧产生________色火焰。(2)化学方程式：____________________________。(3)实验结论：红色的氧化铁被一氧化碳还原成________。3．工业炼铁：(1)设备：____________；(2)原料：______________________________；(3)炼铁高炉中发生反应的三个化学方程式为_____________________________。 知识点二　混合物、纯净物和纯度之间的关系4．(1)纯净物的质量＝____________________________________；(2)混合物的质量＝_______________________________________；(3)纯净物的质量分数(又称纯度)＝_________________________________。 1．人类开发利用金属单质的年代与金属活动性顺序有着某种联系，因此下列金属中，人类开发利用的年代最迟的是(　　)A．铜  B．铁  C．铅  D．铝2．下列有关Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的认识中，正确的是(　　)A．Fe2O3是磁铁矿石的主要成分B．体现了CO的还原性C．Fe2O3发生了氧化反应D．该反应常用于在实验室里制取CO23．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．②③④4．某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，    假设在炼制过程中损失10%的铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是(　　)A．120 t  B．108 t  C．96 t  D．84 t　　　　　　　5．化学造福人类。如图中金属材料的冶炼和应用体现了人类社会不断发展、进步的是(　　)A．①②③④  B．只有②③④C．只有①③④  D．只有③④6．在反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2中，铁元素的化合价由＋3价变为0价，碳元素的化合价由＋2价变为＋4价。这类在化学反应前后有化合价变化的反应属于氧化还原反应。据此判断，下列反应不属于氧化还原反应的是(　　)A．2H2＋O22H2OB．Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuC．2H2O22H2O＋O2↑D．Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O 7．用如图所示装置还原氧化铁，已知实验过程中除生成铁外还可能生成四氧化三铁、氧化亚铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是(　　)A．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B．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C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成D．右端酒精灯点燃的目的是为了减少空气污染8．竖炉炼铁也是一种重要的炼铁方法，其工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　)A．催化反应室中发生的反应为2CH4＋CO2＋H2O3CO＋5H2B．该工艺流程中，甲烷的作用只是生产合成气的原料C．该流程中，可循环利用的物质是CH4和CO2、H2OD．还原反应室内炼铁的原理只有3CO＋Fe2O32Fe＋3CO29．如图所示的炼铁高炉中发生了许多化学反应，其中就涉及碳及其化合物的相互转化。请回答下列问题：(1)空气通过进风口与原料中的焦炭充分反应，其化学方程式为______________________。(2)由(1)中产生的气体与炽热的焦炭会继续反应，其化学方程式为______________________。(3)生成铁的主要反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，该反应中发生氧化反应的物质是________(填字母)。A．Fe2O3　　B．CO　　C．Fe　　D．CO210．在工业制取硫酸的过程中，有发生如下反应：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。现有含FeS260%的黄铁矿100 t(假设杂质不参加反应)，最多可生产SO2多少吨？      
第2课时　金属资源保护1．铁生锈条件：与氧气、水同时接触，发生化学反应。2．防止铁生锈常采用的方法：(1)干：保持铁制品表面洁净和干燥。(2)膜：在铁制品表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，机械表面涂油，在杯子表面烧涂搪瓷等。(3)镀：在铁制品表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等。(4)烤：用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝。(5)改：改善金属的本质，添加合金元素，如在铁制品中加入镍制成不锈钢，可以增强铁制品的耐腐蚀性能。3．金属资源的保护：(1)保护金属资源的原因：①金属资源是有限的，而且不可再生；②废旧金属的随意丢弃不仅造成资源的浪费，还会造成环境的污染。(2)保护金属资源的有效途径：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；④寻找金属的替代品。1．铁燃烧与铁生锈的实质相同，发生的都是氧化反应。但也有区别：铁燃烧是剧烈的氧化反应，条件是铁丝在氧气(并非空气)中燃烧，其产物是Fe3O4，呈黑色，其中部分铁元素显＋2价，部分铁元素显＋3价；而铁生锈则属于缓慢氧化，条件是铁与氧气、水同时接触，其产物是铁锈，主要成分是Fe2O3，呈红褐色，其中的铁元素显＋3价。2．铁生锈与铝生锈的区别：(1)铁锈(主要成分是Fe2O3)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。(2)铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝制品比铁制品耐腐蚀。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点一　铁制品的锈蚀1．(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的________、________等发生化学反应的过程。(2)铁锈主要成分是________，很________，不能阻止里层的铁被腐蚀。知识点二　防止铁生锈的方法2．(1)隔绝________和________，如在铁制品表面________、________、电镀等。(2)改变铁的组织结构，可制成耐腐蚀的合金，如________。 知识点三　金属资源的保护3．(1)防止金属________；(2)金属的________；(3)________、________地开采矿物；(4)寻找____________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．我们在日常生活中，经常会见到许多铁制品表面都喷上了油漆，其目的是(　　)A．防止铁生锈，而且美观  B．增加厚度，防止磨损C．增大硬度，防止被破坏  D．增大铁制品的强度3．下列有关资源、能源的说法正确的是(　　)A．空气和水取之不尽用之不竭，我们可随意利用，而不需要加以保护B．化石燃料是不可再生能源，我们要合理开发与利用C．怎样利用资源是国家的事，与我们学生无关，不需要我们去关心和学习D．废旧金属可以回收利用，所以金属是可再生资源，金属矿藏可任意开采4．下列防锈措施合理的是(　　)A．经常用水冲洗自行车链条  B．在铁制暖气片上刷“银粉”C．用“钢丝球”打磨铝锅表面  D．用过的菜刀及时用盐水清洗5．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，应该用银全面取代铜、铝作导线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6．某同学把一根铁丝用砂纸打磨过后弯成螺旋状放入试管中，放置2～3周时间后。(1)结合右图判断装置中出现的现象应该是：________；______________。(2)产生上述现象的原因是__________________________________________。　　　　　　　　　　　　　　　　(3)谈一谈防止该现象发生的措施有哪些？________、____________。(4)铁丝表面的铁锈________(填“是”或“不”)能作为防止金属锈蚀的保护层。7．下列措施不能在一定程度上防止金属生锈的是(　　)A．在金属表面涂油或刷漆B．在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬C．制成耐腐蚀的合金D．用砂纸擦去铝表面的氧化膜8．下列说法中正确的是(　　)A．废旧电池可以随意丢弃B．铁矿可以随意开采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9．“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。分析以下铁钉生锈实验的设计，得出的结论不正确的是(　　)A．对比①②可以说明铁生锈一定要有氧气参加B．对比②③可以说明铁生锈一定要有水参加C．对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加D．对比①②③可以说明铁生锈必须要有水和氧气同时参加10．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11．如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是(　　)A．b管中铁钉不会锈蚀B．L端与R端液面高度仍然保持一致C．该实验说明铁锈蚀与水有关D．若将a管中注满水会减慢铁的锈蚀12．某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示：(1)一周后观察，试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与________直接接触，其中②中铁钉的A、B、C三处中________处锈蚀最严重。(2)试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是______________。(3)沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是________。13．兔首和鼠首均为青铜器(铜、锡合金)，某些铜器表面呈绿色，这是因为铜器长期暴露在空气中生成了铜锈(铜锈俗称铜绿)。为了弄清铜绿的组成和铜生成铜绿的条件，某化学实验小组进行了如下探究：探究铜生成铜绿的条件。【查阅资料】铜绿的化学式是Cu2(OH)2CO3，它受热会分解生成三种氧化物。铜绿分解的化学方程式为________________________________。【猜想与假设】依据铜绿的组成和查阅的资料判断，铜绿可能是铜与氧气及________________________________________________________________________共同作用而形成的。【设计与实验】借鉴课本“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小梁设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验，实验如图所示(所用铜片洁净、光亮)。实验较长时间后，发现________(填试管字母编号)试管中铜片最先生锈。【评价与改进】小风认为小梁设计的实验还不够完善，要得出正确的结论，还要补充一个实验。你认为要补充的一个实验是_________________________________________________________(用图表示亦可)【拓展与应用】小明发现从不同地点收集到的两个铜器(一个是纯铜做的，一个是青铜做的)中，纯铜器的铜绿比青铜器的少，他据此分析认为青铜比纯铜易锈蚀。小明的分析是否全面？请你说明理由。______________________________________________________________________________。                      参考答案第1课时　炼铁课前预习1．金、银　2.(1)黑　变浑浊　蓝　(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　(3)单质铁　3.(1)高炉　(2)铁矿石、焦炭、石灰石、空气　(3)C＋O2CO2，CO2＋C2CO，3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　4.(1)混合物的质量×纯净物的质量分数　(2)纯净物的质量÷纯净物的质量分数　(3)×100%当堂训练1．D　2.B　3.B　4.A　5.(1)红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊　(2)没有尾气处理装置　(3)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2课后作业6．A　7.D　8.C　9.A　10.(1)C＋O2CO2　(2)CO2＋C2CO　(3)B　11.设最多可生产SO2的质量为x。4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2480　　　　　　　　 　　512100 t×60%　　　　　　　x＝　　　x＝64 t答：最多可生产SO2的质量为64 t。第2课时　金属资源保护课前预习1．(1)氧气　水　(2)Fe2O3　疏松　2.(1)空气　水　刷漆　涂油　(2)不锈钢　3.(1)腐蚀　(2)回收利用　(3)有计划　合理　(4)金属的替代品当堂训练1．A　2.B　3.B　4.B　5.B　6.(1)铁丝生锈　试管内液面上升　(2)铁丝与试管内的氧气、水反应而生锈，使试管内压强减小，液面上升　(3)刷油漆　镀金属保护膜　(4)不课后作业7．D　8.C　9.B　10.D　11.B　12.(1)空气和水　B　(2)除去水中的氧气　(3)空气干燥　13.Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑　水、二氧化碳(或H2O、CO2)　D　在一个干燥试管内放入铜片并通入氧气和二氧化碳混合气体并塞上橡皮塞，放置对比观察　不全面，不同地点条件不同，无法比较