九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第八單元-課題3-金屬資源的利用和保護(hù)

第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和疼惜第一課時(shí)P15人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途，對(duì)于人類社會(huì)起著不行替代的作用!軍事與科技也須要大量的金屬圖8-16自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-17自然界以單質(zhì)形式存在的銀

除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：?jiǎn)钨|(zhì)(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)一.金屬元素在自然界中的存在赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-17常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）

圖8-17常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：二、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-18我國(guó)古代煉鐵圖圖8-22上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-19為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應(yīng)式尾氣處理紅色的粉末漸漸變成黑色，同時(shí)產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.試驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或②用氣球收集尾氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)試驗(yàn)步驟：①.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。②把少量研細(xì)的氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。③把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳?xì)怏w解除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點(diǎn)燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點(diǎn)燃酒精噴燈，并視察裝置中所發(fā)生的變更。④當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，再通入一會(huì)兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質(zhì)玻管中進(jìn)行，防止一氧化碳污染空氣。⑴原料：Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵：⑶反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑵原理：

在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)鐵礦石、焦炭、石灰石（4）產(chǎn)品：生鐵⑵設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO高溫C

+

O2

CO2

點(diǎn)燃

在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時(shí)，確定要用純量。3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%＝800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為X。160112800tX160800t=112XX＝560t折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%＝583t(純化雜)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t?；蛟O(shè)800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質(zhì)量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t(雜化純)⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X85%2850t

高溫160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴該3000t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：⑴該3000t生鐵中含純鐵多少噸？⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）練習(xí)：2.下圖是課堂中模擬煉鐵的試驗(yàn)裝置。

（1）寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱①，②。(2)試驗(yàn)過(guò)程中，先要進(jìn)行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳(3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是，B中視察到的現(xiàn)象是_______________。(4)該裝置的不足之處是。鐵架臺(tái)試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒(méi)有尾氣處理裝置（或沒(méi)有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②3.右下圖是金屬活動(dòng)性依次表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前⑴選擇編號(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，緣由是；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要緣由是。①鋁的密度?、阡X很活潑③地殼中鋁的含量高④鋁的表面易生成致密的疼惜膜②①④⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個(gè)重要標(biāo)記。右圖是試驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學(xué)方程式；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：。用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫⑶在組裝儀器時(shí)，把玻璃管插入橡膠管的操作方法

是

。此裝置有不完善的地方，請(qǐng)說(shuō)出其中一種改進(jìn)方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點(diǎn)燃導(dǎo)管一端用水潤(rùn)濕后旋轉(zhuǎn)插入第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和疼惜其次課時(shí)P17~19據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔生繡鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損失。為了削減損失，須要探究金屬銹蝕的緣由、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利用為什么要疼惜金屬資源？三、金屬資源疼惜疼惜金屬資源的緣由：⑴每年大量開采礦物(數(shù)以億噸計(jì))。礦物的儲(chǔ)量是有限的，是不行再生的資源。⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%)P17據(jù)估計(jì)一些礦物可供開采的年限（一）.金屬的腐蝕和防護(hù)人們實(shí)行了很多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一！如何防銹？——a.在干燥空氣中b.浸沒(méi)在水中c.半截浸沒(méi)在水中鐵的生銹過(guò)程哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?不生銹(有水無(wú)O2)

不生銹(有O2無(wú)水)在水與空氣的交界面最易生銹————植物油abc請(qǐng)思索：用橡皮塞塞緊管口(有水和Ｏ2)全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中試驗(yàn)：探究鐵生銹的條件

一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴(yán)峻銹蝕鐵釘浸沒(méi)一半的在食鹽水中：浸沒(méi)在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒(méi)一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒(méi)在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食鹽水中干燥空氣中⑴．鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質(zhì)相互作用。（緩慢氧化,放熱）⑴.在有酸性和鹽條件下會(huì)加快生銹速率⑶．鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵（Fe2O3）,紅棕色。結(jié)論:1.金屬的腐蝕鐵在空氣中銹蝕，事實(shí)上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列困難的化學(xué)變更，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過(guò)程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！鐵銹成分困難，主要是Fe2O3·XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(guò)它的空隙，不斷向里層滲透，接著跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密堅(jiān)固使鋁“自我疼惜”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸依據(jù)銅綠的化學(xué)式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？思考

銅生銹是銅同時(shí)與空氣（氧氣）、水和二氧化碳接觸生成一種綠色的物質(zhì)。

氧氣水生銹2.

怎樣防止鐵生銹加上疼惜層原理：隔絕空氣（氧氣）；隔絕水方法加上油漆、塑膠層或油脂方法1.形成疼惜層⑴刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）(2)鍍上其他金屬,如鍍錫或鉻等；「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜（烤藍(lán)）等。例如：鋸條上的烤藍(lán)。(3)制成合金用不銹鋼制造的器具⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平常要保持自行車的干凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？探討：⑶鋼圈：3.怎樣疼惜金屬資源呢?⑴防止金屬的腐蝕。⑵金屬的回收與利用。⑶有支配,合理地開采礦物,嚴(yán)禁不顧國(guó)家利益的亂采礦。⑷找尋金屬代用品。如以塑代鋼。圖8-26金屬的回收利用回收一個(gè)鋁制的易拉罐比制造一個(gè)新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。反饋練習(xí)1.在下列狀況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）A.在潮濕、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮濕、疏松的土壤中D.在干燥、疏松的土壤中2.某運(yùn)輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是()CBA.水面上的船頭部分B.水面旁邊的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品常常會(huì)被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作疼惜層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時(shí)入放A、B、C三支試管中進(jìn)行探討。⑴請(qǐng)你幫助該學(xué)生完成下列試驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：編號(hào)操作方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁探究鐵在干燥空氣中的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒(méi)鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時(shí)的生銹情況加熱烘干試管，當(dāng)心放入鐵釘，塞上塞子探究鐵在有水而無(wú)空氣（氧氣）時(shí)的生銹狀況當(dāng)心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中⑵一周后，編號(hào)為________的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其緣由是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無(wú)空氣（氧氣）時(shí)鐵在有空氣和水時(shí)用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外愛好小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進(jìn)行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進(jìn)行試驗(yàn)，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

請(qǐng)你細(xì)致分析數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：⑴哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少須要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的試驗(yàn)生成氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的試驗(yàn)中都有一種反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過(guò)量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過(guò)量。綜合分析可知乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設(shè)Fe的質(zhì)量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

2X0.3g則Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少須要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？解：⑶須要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為Y。1000t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t×93.3%＝930t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫160112Y×80%930t160:112=Y×80%:930tY=1666.1t答：生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少須要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦為1666.1t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)困難的過(guò)程，其主要反應(yīng)原理是在高溫條件下CO作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來(lái)。2.在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。3.鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水(或水蒸氣)干脆接觸，假如隔絕了空氣和水，就能在確定程度上防止鋼鐵生銹。在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。4.疼惜金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及找尋金屬代用品等。列比例時(shí)，確定要用純量。m(純)=m(不純)×純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O本單元小結(jié)：一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：物理性質(zhì)金屬非金屬狀態(tài)在常溫下，除汞(Hg)是液體外，其余都是固體在常溫下，有固、液、氣三態(tài)密度一般較大一般較小光澤有一般無(wú)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性能導(dǎo)電、導(dǎo)熱一般不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱延展性有沒(méi)有2.金屬材料包括純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實(shí)際中大量運(yùn)用的金屬材料是合金。二、金屬的化學(xué)性質(zhì)1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和猛烈程度不同。)以Fe、Al、Cu為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。

，

。

Fe

+

H2SO4

＝

FeSO4

+

H2↑2Al

+3H2SO4

＝

Al2(SO4)3

+3H2↑3Fe

+

2O2Fe3O4點(diǎn)燃4Al

+

3O22Al2O3點(diǎn)燃2Cu

+

O2

2CuO△Cu

+

H2SO4→不反應(yīng)