人教版九年级下册第八单元 金属和金属材料综合与测试学案

这是一份人教版九年级下册第八单元 金属和金属材料综合与测试学案，文件包含1学用第八单元金属和金属材料docx、1教用第八单元金属和金属材料docx等2份学案配套教学资源，其中学案共36页， 欢迎下载使用。
第1课时 几种重要的金属
【学习目标】
1．认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2．了解常见金属的性质及用途。
3．了解物质的性质与用途的关系。
【学习重点】金属材料的物理性质及用途影响因素。
【学习过程】
一、自主学习
（温馨提示：以下内容与我们的生活和将要学习的新知识联系密切，请认真思考填写）
1．按要求填空：
（1）写出表格中金属对应的元素符号。
（2）暖瓶胆夹层内的银白色金属是银；常用作导线的金属是铜、铝；白炽灯泡内的灯丝通常是由钨制成的；温度计中填充的金属是汞。（均填金属名称）
（3）地壳中含量居于前四位的元素是氧、硅、铝、铁，含量最多的金属元素是铝（填金属名称）。
2．天然存在的最硬的物质是金刚石，由此性质，决定了它可用于玻璃钻头等。
3．我国文物“司母戊大方鼎”证明，早在商代，中国就开始使用铜器，春秋旧中国时已经开始冶铁，而铝的应用只有100多年的历史。由此可知人类利用金属铁、铝、铜由早到晚的时间顺序是铜、铁、铝。
4．物质的物理性质包括：状态、气味、颜色、熔点、沸点、硬度、密度、导电性、导热性、延展性、溶解性等。
新知导学
知识点一 金属材料
（学习引导：自学课本2-3页图表，结合生活经验，填写）
1．金属材料包括纯金属以及它们的合金。纯金属有铁、铜、铝、金等。合金有钢、青铜、铝合金等。
2．金属材料的发展：
（1）石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的利用时代。
（2）目前年产量居前三位的金属依次是铁、铝、铜。
（3）钛被称为21世纪第三大金属。
知识点二 金属材料的物理性质
【新知探究】【提出问题】观察课件图片，想一想。这些金属制品分别应用了金属的哪些性质？金属有哪些共性和特性呢？请同学们阅读教材P2~P4内容回答以上问题。
资料卡片
地壳中含量最高的金属元素——铝。
人体中含量最高的金属元素——钙。
目前世界年产量最高的金属——铁。
熔点最低的金属——汞。
导电、导热性最好的金属——银。
【归纳总结】金属的物理性质
知识点三 金属的性质和用途之间的关系
【活动与探究】阅读教材P3表8-1，分组讨论，然后回答下列问题：
1．为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？
铁的硬度大于铝，若菜刀、镰刀用铝制，容易卷刃；而锤子用铝制，易变形。
2．银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
尽管银的导电性比铜好，但银在自然界的含量少，价格昂贵。
3．为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
灯丝用钨制是由于钨是熔点最高的金属，高温时不易熔化。锡的熔点较低，如果用锡制灯丝，则易熔化断开。
4．为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
水龙头镀铬是因为①可增加水龙头的硬度，耐磨损；②不易生锈；③使水龙头美观大方。如果在水龙头表面镀金，金的价格高且硬度小，既增加了成本，又使水龙头不耐用。
【归纳总结】
1．金属的性质和用途的关系。
2．决定和影响金属用途的因素：
三、我的收获
四、当堂检测
1．人类使用材料的历史就是人类的进步史。下列物品的主要材质不是金属材料的是（ D ）

A．青铜器 B．龙泉宝剑 C．黄金首饰 D．塑料器具
2．下列有关金属的物理性质，不是铜、铝、铁共有的是（ B ）
A．常温下都是固体 B．都具有银白色金属光泽
C． 都是电与热的良导体 D．都具有延展性
3．下列关于金属之最的说法正确的是（ D ）
A．地壳中含量最多的金属元素是钙 B．熔点最高的金属是汞
C．导电性最好的金属是金 D．目前世界年产量最高的金属是铁
4．金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法中不正确的是（ D ）
A．钨的熔点高，可以用来作灯丝 B．铁有良好的导热性，可以用来制炊具
C．不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械 D．铅的熔点较低，常用于制成发热体
5．金属具有广泛的用途，下列金属的用途是利用了金属的哪些物理性质？
（1）古代人们将铜打磨成铜镜：有金属光泽；
（2）将铝压成铝箔做食品包装纸：延展性好；
（3）用钨作电灯泡灯丝：导电性、熔点高。
6．根据你的生活经验和学习过的知识，回答下列问题。
（1）家用电线常用铜制，但在高压远距离输电中，常用铝代替铜，为什么？铜的价格高。
（2）保险丝能用铜丝代替吗？为什么？不能；铜的熔点较高。
第2课时 合金
【学习目标】
1．认识合金与人类生活和社会发展的密切关系。
2．了解常见合金的性质及用途。
【学习重点】合金的定义及性能。
【学习过程】
一、自主学习
1．在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特征的物质，我们称之为合金。
2．生铁和钢的机械性能不同，主要是因为含碳量不同。生铁的含碳量大于钢的含碳量。
3．被认为是21世纪最重要的金属材料之一的是钛合金。
二、新知导学
知识点 合金及其利用
【提出问题1】上节课我们学习了金属材料，知道了金属材料性质与用途的关系。那么日常生活中使用的金属制品是由纯金属制成的吗？究竟什么是合金？为什么要生产和使用合金？阅读教材P4~P6回答。
1．合金的概念：合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而制成具有金属特征的物质。
易错警示
合金是一种 混合 物；合金可能含有非金属元素；合金至少含有一种金属元素。
2．几种常见的合金。
①生铁和钢：生铁和钢是铁的两种含碳量不同的合金，其中生铁的含碳量为2%~4．3%，钢的含碳量为0．03%~2%。
②钛合金：与人体具有很好的“相容性”，可用于制造人造骨等。
3．合金的性质。
【合作探究】【提出问题2】合金和纯金属的性能有哪些差异性？
（1）比较纯金属与它们的合金的硬度大小关系。
归纳总结
与纯金属相比，合金色泽不固定、硬度一般都比纯金属更高、熔点一般都比纯金属更低、抗腐蚀性更强 、拉伸强度更大、用途更广。
（2）比较纯金属与它们的合金的熔点大小关系。
【提出问题3】钛和钛合金有哪些优越性能？广泛应用于哪些场合？（阅读教材P6最后一段回答）
钛和钛合金具有熔点高、密度小（钛的密度仅为4.5 g/cm3）、可塑性好、易于加工、机械性能好等优点。广泛用于航天、航空、船舶、化工和通信设备等。
三、我的收获
四、当堂检测
1．下列物质不属于合金的是（ D ）
A．钢 B．18K黄金 C．黄铜 D．C60
2．下列关于合金的说法正确的是（ C ）
①合金至少含两种金属 ②合金中元素以化合物形式存在 ③合金的熔点比其组成成分低
④合金一定是混合物 ⑤铁锈是一种铁合金
A．①② B．②③⑤ C．③④ D．③
3． 用铝合金制作飞机外壳而不用纯净的铝，是因为铝合金与纯净的铝相比较（ C ）
A．熔点低 B．不易被腐蚀 C．硬度大 D．密度大
4． 金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法中不正确的是（ D ）
A．钨的熔点高，可以用来作灯丝 B．铁有良好的导热性，可以用来制炊具
C．不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械 D．铅锑合金的熔点较低，常用于制成发热体
5．生铁和钢都是铁的合金。下表对生铁和钢的成分、性能作了比较。
根据表中提供的信息，回答下列问题：
（1）与生铁相比，钢有什么优良性能？（答出一条即可）
有韧性、可锻轧、可延压。
（2）写出钢的一条用途：钢可以制作机器零件、菜刀等。
（3）比较生铁与钢的成分，说明生铁与钢在性能上有较大差异的主要原因。
含碳量不同。
（4）根据你的生活经验，你若到废品回收公司辩认生铁和钢，说出你的一种方法：
①看部件的用途（即曾用作什么）；②用铁锤敲击，看其韧性、脆性等；③看断面的颜色。
课题2 金属的化学性质
金属与氧气、稀酸的反应
【学习目标】
1．知道Fe、Al、Cu等常见金属与氧气的反应。
2．初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应。
【学习重点】金属与氧气、酸的反应；置换反应。
【学习难点】活泼金属与酸反应的化学方程式书写；置换反应的判断。
【学习过程】
一、自主学习
1．金属材料包括纯金属和合金。
2．合金一般比组成它们的纯金属硬度更大、熔点更低、用途更广。
3．生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。
4．写出下列反应的化学方程式。
（1）镁在空气中燃烧： 2Mg+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO；
（1）铝在空气中生成致密氧化铝保护膜： 4Al+3O2===2Al2O3；
（3）铁在氧气中燃烧：3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4；
（4）铜在空气中加热：2Cu+O2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO；
（5）实验室用锌与稀硫酸制取氢气： Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。
二、新知导学
知识点一 金属与氧气的反应
【引导自学】大多数金属能与氧气反应，但反应的难易与剧烈程度不同。阅读教材P9，比较镁、铝、铁、铜、金与氧气的反应:
1．金属与氧气的反应
2．结论：大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易程度不同，由此也可以在一定意义上反映金属的活泼程度：镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。
知识点二 金属与盐酸、稀硫酸的反应
【提出问题】金属与盐酸、稀硫酸反应，反应现象是否也像金属与氧气反应一样存在差异呢？
【师生合作】完成教材P10的“探究:金属与盐酸、稀硫酸的反应”。
【小组讨论】得出结论：
（1）镁、铁、锌都能与稀盐酸、稀硫酸反应产生氢气，铜不与盐酸、稀硫酸反应。据此说明镁、铁、锌的金属活动性比铜强。
（2）根据镁、铁、锌与等质量、浓度的酸反应的剧烈程度或产生气泡的快慢，可判断它们的金属活动性强弱：镁＞锌＞铁。
知识点三 置换反应
【小组讨论】观察上表中镁、锌、铁与盐酸、稀硫酸的反应方程式:
1．【分析】镁、锌、铁与盐酸（或稀硫酸）的反应：
2．概念：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应叫作置换反应。
易错警示
①有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应，如甲烷燃烧；②有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如一氧化碳还原氧化铜；③置换反应中一定有元素化合价发生变化。
3．通式：A+BC→AC+B或A+BC→BA+C。
三、我的收获
四、当堂检测
1．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”是刘禹锡的予人以哲理的诗句。下面与该诗句的本意有关的说法错误的是（ C ）
A．淘金过程只涉及物理变化 B．“漉”相当于化学实验操作中的过滤
C．金元素以化合物的形式存在于自然界中 D．金的化学性质稳定，能长久保存
2．下列化学反应方程式中，属于置换反应的是（ C ）
A．NH3+H2O+CO2===NH4HCO3 B．2CuSO4EQ \* jc2 \* hps14 \\ad(\s\up 9(△),===)2CuO+2SO2↑+O2↑
C．2Ag+2HClEQ \* jc2 \* hps14 \\ad(\s\up 9(通电),===)2AgCl+H2↑ D．ZnCO3+H2SO4═==ZnSO4+H2O+CO2↑
3．不法分子常用金光闪闪的“金元宝”(铜锌合金)来蒙骗人们，下列鉴别方法中错误的是（ D ）
A．加盐酸 B．测密度 C．用火烧 D．看颜色
4．一般情况下，金属越活泼，与酸反应速度越快。为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下实验（如图所示）：
实验步骤：
①取A、B、C三支试管，分别加入2 mL浓度相同的盐酸溶液；
②分别加入足量的、大小相等的Mg、Zn、Fe，立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。
实验预测与分析：
（1）写出铁与盐酸反应的化学方程式：Fe+2HCl===FeCl2+H2↑。
（2）气球膨胀速度最快的是A。（填试管编号）
（3）该实验表明，实验室一般用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是锌反应速率适中，容易控制。
（4）步骤②是实验获得成功的关键，你认为在操作过程中小组成员之间应该：迅速并同时完成加入金属和套上气球的操作。
金属活动性顺序
【学习目标】
1．能用金属活动性顺序对有关置换反应进行判断，并能解释日常生活中的一些化学现象。
2．实验探究酸溶液、盐溶液与金属发生的置换反应及其规律。
【学习重点】熟记常见金属的活动性顺序，了解常见金属的活动性顺序的应用并能举例。
【学习难点】金属活动性顺序的应用。
【学习过程】
一、自主学习
1．默写锌、铁分别与稀盐酸、稀硫酸反应的化学方程式。
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
2．金属与金属化合物溶液的反应：铁钉放入硫酸铜溶液中时，铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色，反应的化学方程式为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。若铝丝具有和铁钉相似的性质，则铝丝放在硫酸铜溶液中反应的化学方程式为2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu，以上反应的反应类型是置换反应。
3．金属活动性顺序
（1）规律：
（2）在金属活动性顺序里：
①金属的位置越靠前，它的活动性越强。
②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
③位于前面的金属一般能把位于它后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。（K、Ca、Na除外）
二、新知导学
知识点一 金属与金属化合物溶液的反应
【师生合作】完成教材P11的“探究:金属活动性顺序”，探究金属与其他金属化合物的溶液能否发生反应，比较金属的活动性。
1．金属与金属化合物溶液的反应
2．结论：
（1）铝、铜、银三种金属的活动性由强到弱的顺序为铝＞铜＞银。
（2）根据一些金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来，可以比较两种金属的活动性强弱，活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的化合物溶液中置换出来。
方法点拨
（1）某些金属在做实验前要打磨掉其表面的氧化膜，防止产生干扰，如铝表面有氧化铝薄膜；（2）在描述金属与金属化合物溶液的反应现象时，既要关注金属表面的变化，又要关注溶液颜色的变化。
知识点二 金属活动性顺序
1．金属活动性顺序
【引导自学】请学生自主阅读教材的P12，了解金属活动性顺序。
人们通过大量实验，归纳和总结了常见金属在溶液中的活动性顺序：
记忆口诀
金属活动性顺序可采用“五元素一句”的方法记忆,即“钾钙钠镁铝,锌铁锡铅氢,铜汞银铂金”。
2．金属活动性顺序的应用
（1）判断金属活动性的强弱：
在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
（2）判断金属与酸的置换反应能否发生：
在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
（3）判断金属与其他化合物溶液的置换反应能否发生：
在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。
易错警示
①铁与酸或其他金属化合物溶液发生置换反应时，生成的铁的化合物中显+2价，而不是+3价；②金属与其他金属化合物溶液发生置换反应的条件可简记为：前置后，化合物可溶，K、Ca、Na除外。
【小组讨论】如何验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性？
【交流回答】方法1：取活动性居中的金属单质，如铜丝，而比铜活动性强的金属和比铜活动性弱的金属取其化合物溶液，如ZnCl2溶液和AgNO3溶液，然后将铜丝分别伸入两溶液中，通过是否有金属被置换出来来确定金属的活动性。即“中间的金属，两端的溶液”的方法。方法2：取金属活动性居中的金属化合物的溶液，如CuSO4溶液，而比铜活动性强的金属和比铜活动性弱的金属取其单质，如锌片和银片，然后分别将锌片和银片放入CuSO4溶液中，根据是否有紫红色的铜被置换出来，确定金属的活动性。即“中间的溶液，两端的金属”的方法。
三、我的收获
四、当堂检测
1．如图是探究铁和铜金属活动性实验，关于此实验的说法错误的是（ B ）
A．铁丝需要砂纸打磨
B．溶液由蓝色变为无色
C．金属活动性强弱：Fe＞Cu
D．化学反应方程式为：Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
2．下列各组金属中，按金属活动性由强到弱的顺序排列的是（ D ）
A．Na、Fe、Mg B．K、Cu、Fe
C．Ca、Ag、Zn D．Al、Zn、Hg
3．X、Y、Z三种金属中，只有Z能与稀硫酸反应。当把Y放入X的化合物溶液中时，Y表面有X析出。则X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ C ）
A．X＞Z＞Y B．Y＞X＞Z C．Z＞Y＞XD．Y＞Z＞X
4．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（ C ）
A．AlCl3溶液、FeCl2溶液、CuSO4溶液 B．Fe、Cu、AlCl3溶液
C．Fe、AlCl3溶液、CuSO4 D．Cu、FeCl2溶液、AlCl3溶液
5．根据金属活动性顺序，判断下列反应能否发生?若能发生，写出化学方程式；若不能，请说明原因。
（1）铜跟硝酸银溶液：Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag；
（2）锌跟氯化亚铁溶液：Zn+FeCl2===ZnCl2+Fe；
（3）汞跟稀盐酸溶液：不能；汞在金属活动性顺序表中位于氢的后面；
（4）铜跟硝酸汞溶液：Cu+Hg(NO3)2===Cu(NO3)2+Hg；
（5）古籍记载:“曾青得铁化为铜”(曾青指硫酸铜溶液) ：Fe+CuSO4===Cu+FeSO4。
课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 铁的冶炼
【学习目标】
1．知道一些常见金属(铁、铝等)矿物，知道可用铁矿石炼铁。
2．用实验方法将氧化铁中的铁还原出来。
3．会利用化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
【学习重点】了解炼铁的原理和实验室用一氧化碳还原氧化铁的装置，能写出相关化学方程式。
【学习难点】写出有关金属冶炼的化学方程式。
【学习过程】
一、自主学习
1．默写金属活动性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
2．写出下列化学方程式：
碳还原氧化铁：3C+2Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))4Fe+3CO2↑，碳还原氧化铜： C+2CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu+CO2↑，
一氧化碳还原氧化铜：CO+CuOeq \(=====,\s\up7(△))Cu+CO2，氢气还原氧化铜：H2+CuOeq \(=====,\s\up7(△))Cu+H2O。
二、新知导学
知识点一 金属资源概况
【引导自学】请学生自主阅读教材P14~P15，了解金属资源。
1．金属资源的存在形式：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除金、银等少数很不活泼的金属
有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。
2．金属矿石：工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。常见的金属矿石有：
知识点二 铁的冶炼
【师生合作】完成实验“一氧化碳还原氧化铁”。
1．铁的冶炼原理（一氧化碳还原氧化铁）
特别提醒
CO还原氧化铁实验中的先与后：
（1）在通入气体前一定要检查装置的气密性；
（2）实验开始前先通入CO气体，排尽玻璃管中的空气，以免加热时玻璃管内CO与空气混合发生爆炸；
（3）在点燃酒精喷灯前要先点燃酒精灯，燃烧掉尾气中的CO，防止污染空气；
（4）反应结束后先熄灭酒精喷灯，继续通入CO至玻璃管冷却至室温后停止通气，一是防止新生成的铁粉在高温下再被氧化，二是防止液体倒吸。
速记：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。
【引导自学】请学生自主阅读教材P15~16，了解铁的冶炼。
2．工业炼铁
（1）工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。
（2）工业炼铁的原理： 3CO+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2。
（3）工业炼铁的设备：高炉。
注意事项
（1）焦炭有两个作用，一是提供热量（化学方程式为C+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2），二是提供还原剂（化学方程式为C+CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO）；石灰石的作用是除去铁矿石中的杂质。
（2）工业炼铁中得到的产品是 生铁 ，而不是纯铁。
（2）工业炼铁中得到的产品是 ，而不是纯铁。
（2）工业炼铁中得到的产品是生铁，而不是纯铁。
知识点三 含杂质物质的化学方程式的计算
【教材例题】用1000 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？
【步骤分解】
【解答过程】
解:由1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿,则氧化铁的质量为
1 000 t×80%=800 t;
设可炼得铁的质量为x,则:
Fe2O3+3COeq \(=====,\s\up7(高温))3CO2+2Fe
160112
800 tx
eq \f(116,112)=eq \f(800t,x) x=560 t
则可得含铁96%的生铁的质量是560 t÷96%≈583 t。
答:该厂理论上可日产含Fe 96%的生铁的质量约是583 t。
【方法点拨】
1．化学方程式表示的各物质的质量关系是纯净物间的质量关系。当已知量中含有杂质时，必须将它们换算成纯净物的质量，再代入化学方程式进行计算。
2．不纯物质、纯物质和纯度之间的关系：
①纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度；②不纯物质的质量=eq \f(纯物质的质量, 纯度)；某物质在混合物中的质量分数= eq \f(纯物质的质量, 不纯物质的质量)×100%。
三、我的收获
四、当堂检测
1．炼铁的主要原料是（ C ）
A．石灰石、焦炭、生铁 B．焦炭、氯酸钾、二氧化锰
C．石灰石、焦炭、铁矿石 D．铁矿石、氧气、二氧化锰
2．工业上大量冶炼金属常用到的一种氧化物还原剂是（ C ）
A．二氧化碳 B．二氧化硫 C．一氧化碳 D．一氧化氮
3．下列化合物中铁元素的质量分数最大的是（ A ）
A．FeO B．Fe2O3 C．FeCO3 D．Fe3O4
4．实验室根据工业炼铁的原理设计了如图所示装置进行实验。
请回答：（1）主要成分为氧化铁的矿石名称为赤铁矿；
图中还原氧化铁的化学方程式为：3CO+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2；
（2）“加热”和“通气”（通入CO）的操作顺序是先通气再加热。
5．某炼铁厂每天生产纯度96%的生铁2240t，问该厂每天最少需要含Fe3O4 80%的磁铁矿石多少吨？
解：设该厂每天最少需要含Fe3O4 80%的磁铁矿石的质量为x。
3CO+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2
160 112
80%x 2240t×96%
160112=80%x2240t×96% x=3840 t
答：该厂每天最少需要含Fe3O4 80%的磁铁矿石的质量为3840 t。
第2课时 金属资源保护
【学习目标】
1．了解防止金属锈蚀的简单方法。
2．认识废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。
【学习重点】
1．金属锈蚀的条件。
2．学会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。
【学习难点】金属锈蚀的条件。
【学习过程】
一、自主学习
阅读教材P17~P20，完成以下题目：
1．铝的化学性质比铁活泼，为什么在现实生活中，铝不需要涂油漆，而铁需要？
因为铝制品在空气中被氧化，表面生成一层致密的氧化铝保护膜，阻止铝进一步被氧化．而铁在潮湿的空气中容易生锈， 且铁锈比较疏松，不能阻止里面的金属铁进一步被氧化。
2．铁制品锈蚀，实际上是铁与空气中的氧气、水等发生的化学反应。铁锈的主要成分是Fe2O3，铁锈很疏松，易吸水，如不及时除去，会加快铁的锈蚀。
3．防锈的方法：（1）隔绝空气和水，如在铁制品表面刷油漆、涂油、电镀等。
（2）改变铁的组织结构，可制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。
4．金属资源的保护措施：（1） 防止金属腐蚀，（2）金属的回收利用，（3）有计划、合理地开采矿物，（4）寻找金属的代用品。
二、新知导学
知识点一 金属的腐蚀与保护
【师生合作】完成教材P17~P18的“探究:铁制品锈蚀的条件”(该反应产生明显现象所需的时间较长，建议一周前做准备)。
1．探究铁生锈的条件
注意事项
（1）实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去氧气，在水上加一层植物油的目的是隔绝空气。该探究实验中，用到的化学思想方法是控制变量法。
2．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，结构疏松，呈黄褐色。铁制品生锈后，应及时清除铁锈。
3．防止铁生锈的措施：破坏金属锈蚀的条件
（1）保持铁制品表面的干燥和洁净；
（2）在铁制品表面涂一层保护膜，如喷漆、涂油、镀上一层其他耐腐蚀的金属等；
（3）改变金属的组成和结构，如加入铬、镍等金属制成不锈钢。
【小组讨论】
1．防止铁制品生锈的原理是破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或隔绝水。
2．以自行车防铁锈为例，写出除保持铁制品表面的洁净和干燥外，通常还可采用哪些方法防锈。
（1）车架表面涂一层油漆；（2）钢圈表面镀一层金属；（3）链条表面涂一层润滑油。
知识点二 金属资源保护
【引导自学】阅读课本P18~P19相关内容，回答下列问题。
1．为什么要保护金属资源？
2．保护金属资源的途径有哪些？
3．回收金属，有哪些现实意义？
【交流回答】
1．保护金属资源的原因：矿物资源是有限的，且不能再生。随意丢弃废旧金属不仅造成了资源浪费，而且污染了环境。
2．保护金属资源的有效途径：
（1）防止金属的腐蚀；
（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）寻找金属的代用品。
三、我的收获
四、当堂检测
1．探究铁生锈的条件，有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件（蒸馏水经煮沸并迅速冷却），对应关系正确的是（ D ）
A．甲和乙：水 B．乙和丙：空气 C．甲和丙：空气 D．甲和丁：水
2．下列铁制品在使用和保存时的注意事项，不正确的是（ B ）
A．避免长期接触潮湿空气
B．用铁制品盛装食醋
C．应保持铁制品表面洁净、干燥
D．为防止机床生锈，在机床表面涂一层矿物油
3．下列关于金属资源的说法中，你不赞成的是（ B ）
A．地球上除少数不活泼金属如金、银等有单质形式存在外其他都以化合物形式存在
B．地球上的金属资源是取之不尽的
C．防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D．合理开采矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
4．小林同学用相同的铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图。经过一周观察：试管A 和C中的
铁钉无明显变化，试管B中的铁钉明显锈蚀。根据上述描述请你完成：

（1）铁生锈是铁与氧气和水同时接触并发生化学反应形成的，铁锈的主要成分化学式为Fe2O3·xH2O；
（2）A中的蒸馏水事先要煮沸，其目的是除去水中的氧气，C中干燥剂的作用是除去空气中的水蒸气；
（3）要防止铁器生锈通常有多种措施，不同的铁制品所采取的防锈措施有所不同。如自行车的链条常采用涂油的方法防锈，自行车的支架常采用刷漆的方法防锈；
（4）以下措施不能阻止铁器生锈的是③（填序号）。
①喷漆 ②刷搪瓷漆 ③水洗 ④镀一层耐腐蚀金属
实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质
【学习目标】
1．通过观察、刻画、触摸等方式认识金属的物理性质。
2．初步掌握金属化学性质的实验操作。
【学习重点】金属的化学性质。
【学习难点】实验方案的设计。
【学习过程】
一、自主学习
1．金属的物理性质：大多数金属常温下呈固体（汞是液体），有金属光泽，具有良好的导热性、导电性和延展性。
2．合金比组成它的纯金属的硬度更大、熔点更低、抗腐蚀性更好。
3．在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它的化合物溶液中置换出来。
二、新知导学
实验目的
1．巩固和加深对金属性质的认识；
2．培养实验设计能力。
实验用品
干电池、导线、灯泡、酒精灯、坩埚钳、试管、火柴、砂纸、镁条、铝片、铜片、铁丝、木炭、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液（以学生设计要求补充）
实验过程
（一）金属的物理性质
1．用砂纸打磨所列物质，观察颜色和光泽。
2．采取相互刻画的方法，比较铜片和铝片、铜片和黄铜片的硬度。
3．设计实验，证明金属具有导电性。
将金属铜（或铝）接入电路中，如果灯泡能亮就证明金属有导电性。
（二）金属的化学性质
1．用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，观察铜片表面的变化。
现象：铜表面变黑。
化学方程式：2Cu+O2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO。
2．向5支试管中分别放入少量镁条、铝片、锌粒、铁片、铜片，然后分别加入5mL稀盐酸（或稀硫酸），观察并记录现象。
3．请你设计并进行实验，比较铁、铜、银的金属活动性强弱。
综上可以得出金属活动性：Fe＞Cu＞Ag。
问题与交流
铁是银白色金属。在上述实验中，你观察到的铁片和铁粉是什么颜色的？你有什么问题？查阅资料，与同学交流。
铁丝是银白色，铁粉是灰黑色的。
三、当堂检测
1．现有X、Y、Z三种金属，已知：①X+YCl2===XCl2+Y，②把Y、Z两种金属分别放入稀硫酸中，只有 Y 和稀硫酸反应。这三种金属的活动性由强到弱的顺序是（ D ）
A．X > Z > Y B．Z> Y > X C．Y > Z > X D．X > Y > Z
2．把锌片放入CuSO4溶液中，锌片表面覆盖了一层红色物质，一会儿又有气泡冒出。同学们对此现象进行猜想和分析，其中没有科学依据的是（ C ）
A．甲认为红色物质是铜 B．乙认为锌的活动性比铜强
C．丙推测气体是二氧化碳并检验D．丁猜想CuSO4溶液呈酸性并验证
3．为了验证铁、铜两种金属的活动性差异，如图所示取2支试管分别进行有关实验，若要观察到现象的显著差异，所用液体合理的是（ B ）
A．蒸馏水 B．稀盐酸 C．酒精水溶液 D．硫酸钠溶液
4．下列有关金属的叙述，正确的是（ A ）
A．硬币、不锈钢锅都是合金材料，合金比各成分金属具有更优良的性能
B．铝、铁、铜都是银白色固体，都能导电
C．镁、铝都是活泼金属，相同质量时与足量的盐酸反应放出氢气的体积相同
D．铁在空气中燃烧，冒出浓烈的黑烟，放出热量，生成黑色粉末
5．在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时，某小组做了如下三个实验：(所用金属的形状与大小和稀盐酸的用量均相同)
（1）一段时间后，可观察到实验Ⅱ现象是铜片表面有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色；反应的化学方程式是Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag。
（2）甲同学认为：通过实验Ⅰ和Ⅲ可比较出锌和铁金属活动性强弱。你认为他依据的实验现象是锌与酸反应的程度要比铁的剧烈。
（3）乙和丙两位同学认为上述三个实验不能够得出四种金属的活动性顺序，原因是无法比较铁与铜的活动性；并在上述实验的基础上，补充了一个实验(如图所示)，实现了探究目的。他们的实验：X是金属Fe，Y是CuSO4溶液(写出化学式)。
元素名称
金
铜
铁
铅
钠
镁
钙
汞
锌
钾
铬
锰
银
元素符号
Au
Cu
Fe
Pb
Na
Mg
Ca
Hg
Zn
K
Cr
Mn
Ag
共性
特性
有金属光泽；有良好的导电性；有良好的导热性；有延展性
颜色
状态
大多数为银白色（铁粉呈黑色），铜呈紫红色，金呈黄色
大多数呈固态，汞呈液态
金属的物理性质
导电性
导热性
有金属光泽
延展性
用途
用铜、铝等制作电线、电缆
用铁、铝等制作
炊具
用金、银等制作饰品
制成钢丝绳、铝箔
纸等
结论
金属的性质决定金属的用途，金属的用途反映金属的性质
性质比较
现 象
黄铜（铜锌合金）
铜
硬铝（铝合金）
铝片
光泽与颜色
暗、黄色
亮、紫红色
暗、灰白色
亮、银白色
硬度
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
结论
合金与其组分金属的物理性质有差异，一般合金的硬度高于其组分金属的硬度
纯金属
合金
铅
镉
铋
锡
焊锡
武德合金
熔点/℃
327
321
271
232
183
70
启示
合金的熔点一般低于组成它的纯金属
金属
反应条件
实验现象
化学方程式
镁
常温
在常温下，打磨过的镁条表面逐渐变暗；在空气或氧气中点燃，发出白光，放出大量热，生成白色固体
2Mg+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO
铝
点燃或者加热
打磨过的铝在常温下表面会逐渐变暗，生成一层致密的氧化铝薄膜
4Al+3O2===2Al2O3
铁
铁在常温、干燥的空气中很难与氧气反应，在氧气中点燃后生成黑色固体，放出大量热
3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4
铜
高温
铜在常温、干燥的空气中很难与氧气反应，在空气中加热表面会生成黑色物质
2Cu+O2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO
金
在高温条件下无现象，稳定，不反应
金属
现象
反应的化学方程式
稀盐酸或稀硫酸
稀盐酸
稀硫酸
镁
反应速率很快，有大量气泡产生
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑
锌
反应速率较快，有较多气泡产生
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
铁
反应速率较慢，有少量气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
铜
无变化
实验
现象
反应的化学方程式
活泼性比较
如图1，铝丝浸入硫酸铜溶液中
浸入溶液中的铝丝表面有红色物质生成，溶液由蓝色变为无色
2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3
铝＞铜
如图2，铜丝浸入硝酸银溶液中
浸入溶液中的铜丝表面有白色物质生成，溶液由无色变为蓝色
Cu+2AgNO3===Ag+Cu(NO3)2
铜＞银
如图3，铜丝浸入硫酸铝溶液中
无明显现象
铝＞铜
矿石
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
黄铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
FeS2
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
实验药品
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体
实验装置
实验步骤
①检查装置气密性；②装入药品并固定；③点燃酒精灯；④向玻璃管中通入CO；⑤点燃酒精喷灯；⑥反应完全后熄灭酒精喷灯；⑦试管冷却后停止通入CO；⑧熄灭酒精灯
实验现象
①红棕色粉末逐渐变为黑色，②生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰
化学
方程式
酒精喷灯处：3CO+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2；试管中：CO2+Ca(OH)2=== CaCO3↓+H2O
酒精灯处：2CO+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2
实验结论
红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁；一氧化碳具有还原性，作还原剂
①
求纯物质的质量
②
设未知数(不带单位)
③
写出正确的化学方程式
④
找出已知量与未知量的质量关系
⑤
列出比例式，解答
⑥
把纯物质的质量转化为不纯物质的质量
⑦
答
试管1
试管2
试管3
实验装置
反应条件
与氧气、水接触
只与水接触
只与氧气接触
实验现象
铁钉生锈，水面的铁钉锈蚀严重
不生锈
不生锈
实验结论
通过AC对比可知影响生锈的因素是水；通过AB对比可知影响生锈的因素是氧气；由此可得出，铁生锈的条件是与水、氧气共同作用
金属
镁
铝
铁
铜
颜色
银白色
银白色
银白色
紫红色
光泽
有金属光泽
有金属光泽
有金属光泽
有金属光泽
实验内容
实验步骤
现象
比较铜片和铝片的硬度
分别拿着铜片和铝片，用力在表面相互刻画
铜片能在铝片上留下明显划痕
比较铜片和黄铜片的硬度
分别拿着铜片和黄铜片，用力在表面相互刻画
黄铜片能在铜片上留下明显划痕
酸
金属
反应现象
化学方程式
稀盐酸（或稀硫酸）
镁
剧烈反应，快速产生气泡，镁条消失，试管外壁发烫
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
(Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑)
锌
反应比较剧烈，产生大量气泡，锌逐渐溶解
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
(Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑)
铁
反应缓慢，产生气泡，溶液逐渐变为浅绿色
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑)
铝
反应剧烈，产生大量气泡，铝逐渐溶解，试管外壁发热
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
[2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑]
铜
无明显现象
实验结论
这几种金属的活动性强弱：镁>铝>锌>铁>铜。
实验操作
实验现象
实验结论
将铁片插入硫酸铜溶液中
铁片表面有红色物质产生
金属活动性：铁>铜
将铜片插入硝酸银溶液中
铜片表面有银白色物质产生
金属活动性：铜>银