人教版九年級化學下冊831　煉鐵的原理　含雜質(zhì)物質(zhì)的有關計算備課素材

1、第八單元金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護第1課時煉鐵的原理含雜質(zhì)物質(zhì)的有關計算素材一新課導入情景導入 多媒體展示 部分常見礦石的實物以及圖片。地球上存在著豐富的礦產(chǎn)資源，礦產(chǎn)資源的利用對一個國家的工業(yè)發(fā)展有著十分重要的作用。金屬資源就屬于礦產(chǎn)資源的一個重要的分支。請同學們談談你們對金屬資源的認識。情景導入 多媒體展示 展示北京奧運會主體育場“鳥巢”的圖片。提出問題 鋼是如何獲得的？引出課題。復習導入 地殼中含量最多的金屬是什么？年產(chǎn)量最高的金屬是什么？說出你所知道的含金屬的礦石，這些礦石哪些是以金屬單質(zhì)形式存在的，哪些是以化合物形式存在的？(展示各種礦石圖片)你想和同學們一起探究礦石變

2、成金屬的冶煉過程嗎？素材二教學建言建言1 實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗此實驗是本節(jié)課的重點。要把這個實驗與煉鐵生產(chǎn)的主要原理結合起來，使學生認識化學原理對實際生產(chǎn)的指導作用。實驗中引導學生認真觀察、掌握觀察的方法。此實驗對溫度的要求較高，最好用酒精噴燈做，并相應配套用硬質(zhì)玻璃管裝藥品，要十分注意實驗安全。要求學生學會觀察，養(yǎng)成邊觀察、邊記錄、邊思考的習慣，對于各個步驟都可提出問題，如：1你選擇哪種礦石煉鐵，為什么？2鐵礦石如何“變成”鐵？你選擇什么方法或什么物質(zhì)？3若選擇赤鐵礦和一氧化碳煉鐵，操作步驟是什么？4一氧化碳有可燃性，實驗開始時應該先通一氧化碳還是先加熱，理由是什么？5實驗結束后

3、，應先停止加熱還是先停止通一氧化碳？6尾氣有毒，如何處理？7實驗中觀察到什么現(xiàn)象？每一步要與學生進行討論，并給出合理的評價。實驗后有必要增加一個演示實驗：把反應前后兩種固體分別用磁鐵吸引或分別加入稀鹽酸中看有無氣泡產(chǎn)生。以證明氧化鐵確實變成了鐵。拓展一氧化碳的制備：取250 mL的圓底燒瓶配上雙孔膠塞，一孔插入溫度計，另一孔插入導氣管。在燒瓶內(nèi)加入4050 mL濃硫酸和510 mL甲酸，再放入幾塊碎瓷粒，塞緊膠塞，于石棉網(wǎng)上加熱至80 ，就有一氧化碳放出，放出的氣體經(jīng)驗純后用排水集氣法收集于集氣瓶中或氣袋里，嚴防泄漏污染環(huán)境。建言2 一氧化碳還原氧化鐵實驗裝置改進改進一(1)裝置改進：(2)改

4、進說明：將2個塑料瓶巧妙組合，使供氣裝置隨開隨用、隨關隨停、氣流可大可小，增強了對實驗過程的調(diào)控性；同時尾氣存儲裝置既能自動吸儲尾氣，又能直觀顯示玻璃管內(nèi)空氣何時排完(已知玻璃管的容積為36 mL)，增強了實驗的可操作性和安全性；另外，簡化了實驗裝置，節(jié)省了一氧化碳氣體(1瓶一氧化碳氣體可以在34個班級連續(xù)實驗)。反應裝置源于教材，主體部分保持了與教材設計的一致性，使學生易于接受實驗原理。對實驗尾氣的巧妙處理，既能很好地培養(yǎng)學生的環(huán)保意識，又能激發(fā)學生的創(chuàng)新精神。利用廢舊的塑料瓶替代供氣裝置和尾氣存儲裝置，豐富了教育裝備，節(jié)省了教育經(jīng)費，培養(yǎng)了學生勤儉節(jié)約的習慣。改進二(1)實驗裝置：(2)改

5、進說明：為節(jié)約藥品用量將實驗改成微型化實驗，設計了一體化的一氧化碳發(fā)生裝置，可通過膠頭滴管滴加甲酸的量來控制反應速率。多余的一氧化碳的處理可以用小塑料袋收集后點燃，這樣做既可以處理尾氣又可以讓學生觀察到一氧化碳燃燒的現(xiàn)象。本實驗邊制取一氧化碳氣體邊進行其性質(zhì)檢驗，無需提前收集大量的一氧化碳氣體，這樣既方便，產(chǎn)生的污染又少。教材中的實驗使用的氧化鐵粉末較多，反應所需溫度較高且耗時較長，本實驗氧化鐵粉末用量較少，酒精燈加熱即可發(fā)生反應，現(xiàn)象非常明顯且耗時短。本實驗較安全、環(huán)保、簡便，可操作性強，學生可進行分組實驗。本實驗裝置還可用于一氧化碳還原氧化銅的實驗和氫氣還原氧化銅的實驗。改進三(1) 實驗

6、裝置：(2)改進說明：大理石和鹽酸的用量要相對多一點，木炭粉的用量要多一點并且盡量平鋪，氧化鐵的量要盡可能少一點并且盡量平鋪。通二氧化碳后當看到澄清石灰水變渾濁就點燃酒精燈和酒精噴燈甲及酒精噴燈乙。操作簡單、無污染、安全、利于教師上課演示，現(xiàn)象明顯，無需驗純一氧化碳。建言3 含雜質(zhì)的計算(1)學生閱讀例題；分組討論；代表講解思路和要點；共同總結解題方法。(2)關系圖突破難點分步計算：綜合計算：Fe2O33CO3CO22Fe160 112赤鐵礦×純度 生鐵×純度溫馨提示：不論分步計算還是綜合計算，代入方程式的量必須是氧化鐵和純鐵的質(zhì)量。設的未知數(shù)和題目中代入的量一定要符合。素

7、材四板書設計設計1一、鐵的冶煉1原料：石灰石、鐵礦石、焦炭、空氣2原理：Fe2O33CO2Fe3CO2 3設備：高爐二、有關雜質(zhì)問題的計算要將純物質(zhì)的質(zhì)量代入化學方程式純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量×純物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)設計2素材五課后“練習與應用”變式題11題變式 地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，工業(yè)上主要是從含有金屬元素并有開采價值的礦石中提煉金屬。(1)赤鐵礦在自然界中儲藏豐富，其主要成分的化學式是_。(2)磁鐵礦的主要成分是Fe3O4。在Fe3O4中存在兩種不同價態(tài)的鐵離子，其中是Fe2，是Fe3。請寫出Fe3O4與一氧化碳反應的化學方程式：_。(3)工業(yè)上主要采用高爐煉鐵

8、，常用到的原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。其中，焦炭的作用是_。(僅答一點)答案 (1)Fe2O3(2)Fe3O44CO4CO23Fe(3)提供煉鐵所需要的熱量或生成還原磁鐵礦所需要的還原劑一氧化碳22題變式 “對比法”是實驗探究中常用的一種科學方法。分析以下鐵釘生銹實驗的設計，得出的結論不正確的是()A對比可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加B對比可以說明鐵生銹一定要有水參加C對比可以說明鐵生銹一定要有水參加D對比可以說明鐵生銹必須水和氧氣同時參加答案 B33題變式 金屬在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用。(1)液化氣罐鋼瓶表面涂油漆的作用是_。(2)鐵制品在沙漠地區(qū)不易銹蝕的原因是_。答案 (1)防

9、銹(2)沙漠地區(qū)氣候干燥，空氣中水分含量少44題變式 隨著人們生活水平的不斷提高，汽車已走進千家萬戶。制造汽車要用到含銅、鐵、鋁等成分的多種金屬材料。(1)在汽車電路中，經(jīng)常用銅作導線，這是利用了銅的_性。(2)工業(yè)上用CO還原赤鐵礦冶煉金屬鐵的化學方程式為_。(3)在實驗室中探究鋁、銅的金屬活動性順序，除鋁、銅外，還需要用到的試劑是_。(填一種即可)答案 (1)導電(2)3COFe2O32Fe 3CO2(3)稀鹽酸(或稀硫酸或硫酸銅溶液等)55題變式 將10.0 g Cu­Zn合金粉末放到盛有足量稀硫酸的燒杯中，使之充分反應后(雜質(zhì)不反應)，燒杯中物質(zhì)的質(zhì)量減少0.2 g。(1)C

10、u­Zn合金屬于_(“金屬”或“非金屬”)材料。(2)若不考慮該合金中除Cu、Zn以外的其他成分，請計算原Cu­Zn合金中Zn的含量。(寫出必要的計算過程)答案 (1)金屬解：(2)設銅鋅合金中Zn的質(zhì)量為x，ZnH2SO4=ZnSO4H265 2x 0.2 gx6.5 g鋅的含量×100%65%答：銅鋅合金中金屬鋅的含量為65%。66題變式 要煉出含有雜質(zhì)2%的鐵1600 t，需要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦多少噸？答案 解：設需要赤鐵礦的質(zhì)量為x。Fe2O33CO2Fe3CO2160 11280%·x 1600 t×(12%)x2800

11、 t答：需要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦2800噸。77題變式 下列防止鐵制品銹蝕的措施都合理的是()A防止菜刀生銹：菜刀表面涂油或者涂油漆B防止剪刀生銹：可以涂油或者鍍其他金屬C防止農(nóng)具生銹：農(nóng)具上的鐵銹及時除去D防止鋼管生銹：工地上的鋼管放在潮濕的地方或放水中答案 C素材六教材參考答案教材P18討論·參考答案 1. 對防止鐵制品銹蝕的建議：保持鐵制品表面的清潔干燥；在鐵制品表面涂上一層保護膜，如涂油、噴漆、鍍上一層耐腐蝕的金屬等；制成耐腐蝕的合金，以改變其內(nèi)部組成結構，如不銹鋼等；避免與酸(與金屬能發(fā)生反應的物質(zhì))接觸等。2.教材P19討論·參考答案 稀土金屬是重要

12、的戰(zhàn)略資源，因其獨特優(yōu)異的性質(zhì)而廣泛應用于高精尖科技和軍工領域，是不可再生的重要戰(zhàn)略資源?？梢詮囊韵聨讉€方面合理利用和保護我國稀土資源：健全相關法規(guī)、制度，嚴格執(zhí)法，如建立稀土戰(zhàn)略資源儲備制度，出口配額制度等；改進生產(chǎn)工藝、創(chuàng)新管理體系；控制生產(chǎn)總量、控制稀土初級產(chǎn)品出口、發(fā)展深加工產(chǎn)品；促進稀土資源回收利用；等等。教材P21練習與應用·參考答案 1(1)Fe2O3(2)Fe3O4(3)FeCO3(4)Al2O32在(2)(3)兩種情況下，鐵釘容易生銹；(3)生銹最快。解析 生銹的條件是鐵與氧氣、水接觸。鹽水能加快鐵制品銹蝕。3(1)沙漠地區(qū)氣候干燥，空氣中水分含量低。(2)用干布擦

13、凈可保持自行車的潔凈和干燥，擦干后用帶油的布擦，在自行車表面形成一層保護膜，水分不易侵入，可以防止鐵生銹。如果直接用帶油的布擦，不僅不易擦干，而且還容易將水分蓋在油層下，使鐵生銹。4ZnCO3ZnOCO22ZnOC2ZnCO22Cu2OC4CuCO25解：設該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為x。Fe2O33CO2Fe3CO21601125000 t×76% x×98%x2714.3 t答：該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵2714.3 t。6解：設需要含F(xiàn)e3O4 90%的磁鐵礦石的質(zhì)量為x。Fe3O44CO3Fe4CO2232168x×90% 2019 t&

14、#215;(13%)x2976.7 t答：需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石2976.7 t。7.方案一：涂油；優(yōu)點是操作比較簡單，但使用了之后還需要再涂油，比較麻煩。方案二：使用后洗凈擦干，放在干燥通風處；優(yōu)點是防銹效果好，成本低，但費時費力。素材七能力培優(yōu)【培優(yōu)訓練題】1（全國復賽）在a、b兩支試管中加入體積相同的同種生鐵塊。在a中加入食鹽水，塞上橡皮塞，如右圖。U形玻璃管內(nèi)為紅墨水（開始時兩端液面等高）。放置一段時間后，下列有關敘述錯誤的是（ ）A生鐵塊中的主要成分是鐵，也含有少量的碳B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤兩試管中鐵均被銹蝕Da試管中發(fā)生的反應是2C+2Fe+3O2=2FeCO

15、32. （佛山初賽）鋼鐵是重要的金屬材料。（1）下列鐵制品的用途中，利用金屬導熱性的是 （填字母，下同）。（2）目前世界上已有50%以上的廢鋼鐵得到回收利用，其目的是 。A. 節(jié)約金屬資源 B. 合理開采礦物 C. 防止鋼鐵生銹（3）為防止水龍頭生銹，其表面鍍有一層鉻。鐵生銹的條件是 。（4）將生銹的鐵制品放入盛有過量稀鹽酸的洗槽中，觀察到溶液變黃，有無色氣泡逸出。寫出其中一個反應的化學方程式 。【情景創(chuàng)新題】3. （原創(chuàng)題）2012年4月21日22日，中國腐蝕與防護學會聯(lián)合北京科技大學新材料技術研究院在北京科技大學舉辦了第二屆“世界腐蝕日”中國區(qū)宣傳活動?；顒右浴安牧涎訅劬G色防腐蝕產(chǎn)品與先進

16、技術”為主題，舉辦了材料延壽科技展覽和企業(yè)新技術展覽等活動?；顒又荚谕ㄟ^展覽等形式，向社會各界展示腐蝕的危害及腐蝕防護的重要性。金屬銹蝕是一個長期困擾人們的難題，金屬銹蝕造成的損失極其重大，據(jù)美國金屬學會統(tǒng)計，全球每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟損失占生產(chǎn)總值的4，因銹蝕而報廢的金屬占總產(chǎn)量的30；我國每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟損失達3000多億元。鐵制品的防銹原理是隔絕空氣或水，使鐵失去生銹的條件。常見防銹方法有以下幾類：第一類：表面保護法（隔絕氧氣、酸雨等物質(zhì)）。（1）外加防護漆或塑料。例如：汽車的外表面等；（2）覆蓋活潑性較弱的金屬。如：裝飾品鍍金，鍍銅等；（3）定期外加潤滑油。如：軸承中的潤滑油

17、不光有減少阻力的作用還能防止氧化。第二類：犧牲陽極的陰極保護法（提供電子）。表面覆蓋活潑性較主體金屬強的金屬。如在海輪的船體上釘上鋅塊、鍍鋅鐵。第三類：改變金屬的組成（合金）。請根據(jù)上述材料回答下列問題：（1）2019年4月21日22日，中國腐蝕與防護學會聯(lián)合北京科技大學新材料技術研究院在北京科技大學舉辦了第二屆“世界腐蝕日”中國區(qū)宣傳活動?；顒右浴安牧涎訅劬G色防腐蝕產(chǎn)品與先進技術”為主題。下列做法不符合該主題的是（ ）A回收鋁制飲料罐 B.在鋼鐵制造的船表面刷環(huán)保油漆C.在鐵制品表面鍍鋅 D.常用自來水沖洗自行車可防止生銹（2）下列做法易使金屬被腐蝕的是（ ）A用過的菜刀擦干 B鋁鍋盛放酸菜

18、 C鐵護欄涂上油漆 D自行車鋼圈鍍鉻（3）自行車車把防銹的措施是鍍金屬鋅，鍍鋅防銹的原理是（ ）A鋅與氧氣結合生成致密的氧化鋅保護膜，防止外界空氣與內(nèi)部鐵接觸B金屬鋅的活動性比鐵弱，化學性質(zhì)穩(wěn)定C金屬鋅屬于不活潑金屬，不與酸、氧氣等物質(zhì)反應D金屬鋅不能與水反應，所以起到防銹作用（4）下列防銹措施屬于改變金屬的組成的是（ ）A自行車軸承中涂潤滑油 B. 鐵制大門表面噴漆C制成不銹鋼菜刀 D.裝飾品鍍金（5）據(jù)了解，人的手汗也能腐蝕金屬。汗液是一種無色透明或淡黃色帶有咸味、呈弱酸性的液體，除含有鈉、鉀、鈣、鎂鹽外，還含有少量尿素、乳酸、檸檬酸等有機酸。人的當汗液與金屬接觸時，會在金屬表面形成一層汗液膜，汗液膜會對金屬引起電化學作用，腐蝕金屬。為防止手汗引起銹蝕，請你給工廠生產(chǎn)人員提出合理的建議： （寫出一點即可）。（6）金屬銹蝕是一個長期困擾人們的難題，金屬銹蝕造成的損失極其重大，我國每年因金屬銹蝕造成的經(jīng)濟損失達3000多億元。請你就保護金屬資源提出一點合理化建議： （7）電鍍