冶金行业金属与矿物金属与金属材料.docx

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冶金行业金属与矿物金属与金属材料

（冶金行业）金属与矿物（金属与金属材料）

《金属和矿物》（金属和金属材料）

【学习目标】

1．能区分金属和非金属；区别生铁和钢

2．了解金属的特征及其应用；

3．初步掌握金属的化学性质（和氧气、酸、盐）及金属活动性，置换反应的条件和简单应用；（图像题\天平题\杂质计算,设计简单实验区别活动性,简单的金属和混合盐的反应次序判断）

4．了解金属的冶炼及金属资源的保护和利用（壹氧化碳冶铁的实验设计\铁生锈实验设计的控制变量思想）；

5．知道碳单质燃烧（知道反应物的量不同对反应产物是有影响的）、壹氧化碳的仍原性、可燃性和毒性。

【前置性学习】

1.金属具有很多共同的物理性质：

、、、。

2.写出镁、铝、铁、铜分别和氧气反应的化学方程式：

、。

、。

3.铜和硫酸不反应，锌、铁、铝能和稀硫酸反应生成氢气。

写出镁、铝、铁、锌分别和稀硫酸反应的化学方程式：

、。

、。

4.金属铁和硫酸铜溶液也能发生置换反应方程式:

.。

Fe和CuSO4反应或铁和酸反应得到价的铁。

FeSO4在水溶液中为颜色,CuSO4在水溶液中为颜色。

5.之上四种金属的活动性由强到弱为

＞＞＞

6.金属元素在自然界中分布很广，除了少数的（,

）以单质存在，其余大都以存在。

7.常见的矿石：

赤铁矿的主要成分、磁铁矿的主要成分、赤铜矿的主要成分、孔雀石的主要成分。

8.工业炼铁

（1）设备：

;原料：

、、、.

（2）主要反应：

a.高温焦炭中通入过量的空气，生成二氧化碳

；

b.二氧化碳通入灼热的焦炭:

；

c.高温下,壹氧化碳通入铁矿石中:

。

d.思考下列问题：

实验操作开始应先再通，原因是。

反应结束时硬质玻璃管中固体的颜色会由色变为色，实验结束后的操作为应先

再。

原因为。

e.石灰水作用是，实验中会出现现象，尾气操作的方法是

9、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟、等物质互相作用，发生壹系列复杂的化学变化，使铁转化为疏松的铁锈。

铁锈的主要成分是。

颜色为。

10、人们通常采用在钢铁表面覆盖保护层的方法来防止钢铁生锈。

例如：

、、

等。

另外金属铝在空气中能“”，生成致密的_____。

11、废金属回收的意义

【典型例题】

1.金属的性质

例1等质量的稀硫酸分别和足量的镁、铁、锌三种金属反应，下列图像能正确生产氢气质量和反应时间之间关系的是（）

你知道吗？

（1）反应过程中谁产生的氢气多？

跟什么有关系？

（2）反应结束时谁产生的氢气多？

又跟什么有关？

小结：

解决此类问题，能够在横坐标上取俩点：

过程中取壹点；结束时取壹点。

分析这俩个时刻产生的氢气跟什么有关系。

变式训练：

相同质量的M、N俩种活泼金属，分别和足量质量分

数为8%的盐酸反应（M、N在生成物中均为+2价），生成H2质量

和反应时间的关系如右图。

下列叙述正确的是（）

A．金属的活泼性N＞MB．俩个反应生成H2的体积相等

C．相对原子质量N＞MD．俩个反应消耗盐酸的质量壹定相等

例2X、Y、Z是三种不同的金属，将X、Y分别放入稀盐酸中，只有X表面产生气泡；将Y、Z分别放入硝酸银溶液中，壹会儿后，Y表面有银析出，而Z无变化。

根据之上实验事实，判断三种金属的活动性顺序为（）

A.X>Y>ZB.X>Z>YC.Z>X>YD.Y>Z>X

你知道吗？

比较金属的活泼性有哪些方法吗？

分别通过什么来判断？

小结：

比较金属的活泼性应抓住金属的化学性质：

金属能和氧气、酸、盐反应

（1）通过金属和氧气反应来比较：

反应条件越简单，反应越剧烈，说明金属越活泼，如铝和氧气常温下就能反应、铜和氧气需要在加热的条件下才能进行。

（2）通过金属能和酸反应来比较：

能反应的比不能反应的活泼，且反应越剧烈，说明金属越活泼，如铜不能和稀酸反应，镁、锌和酸能反应，且镁反应更加剧烈，因此这三种金属的活泼性顺序为：

镁＞锌＞铜。

（3）通过金属能和盐溶液反应来比较：

活泼的金属能将较为稳定金属从它的盐溶液中置换出来。

变式训练1：

下列四个实验中只需要完成三个就能够证明铁、铜、银三种金属的活动性顺序。

其中不必进行的是（）

A.将铁片放入稀盐酸中B.将铜片放入稀硫酸中

C.将铁片放入硝酸银溶液D.将铜片放入硝酸银溶液

变式训练2：

某化学兴趣小组为测定Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序设计了四种方案，每种方案所用的试剂如下，其中你认为不可行的是（）

A.Fe、Ag、CuSO4溶液B.Fe、Cu、AgNO3溶液、稀盐酸

C.Cu、FeCl2溶液、AgNO3溶液D.Cu、Ag、Fe、稀盐酸

例3向含有AgNO3、Cu（NO3）2、Zn（NO3）2的混合溶液中加人壹定量的铁粉，使其充分反应后，过滤，向滤渣中滴加稀盐酸，有气泡产生，则下列结论不正确的是（）

A．滤渣中含Ag，滤液中含Ag+、Fe2+、Cu2+、Zn2+

B．滤渣中含Ag、Cu，滤液中含Fe2+、Zn2+、Ag+

C．滤渣中含Ag、Cu，滤液中含Fe2+、Zn2+、Cu2+

D．滤渣中含Ag，滤液中含Zn2+、Fe2+、Cu2+

你知道吗？

（1）铁能够置换出哪几种金属？

是否有先后顺序？

如果有，则铁应先置换出哪种金属？

（2）“壹定量的铁粉”是何意？

能够将此过程分为哪些情况？

（3）如何快速解决此类问题？

小结：

（1）金属和混合盐溶液反应是有先后顺序的：

应先置换出最稳定。

（2）观察滤渣中的金属和滤液中的金属离子能否反应，能够快速解决此类问题。

变式训练：

在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入壹定量的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生。

下列判断正确的是（）

A．滤出的固体中壹定含有铜，可能含有铁和镁

B．滤出的固体壹定含有铜，壹定不含铁和镁

C．滤液中壹定含有氯化镁和氯化亚铁，可能含有氯化铜

D．滤液中壹定含有氯化镁、氯化亚铁、氯化铜

2．理解金属锈蚀的条件

例4课本实验中，铁生锈所需要的时间较长，某实验小组设计如下改进的实验

⑴检查装置的气密性：

连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是_____________。

⑵反应开始后，甲装置中反应现象是________________________，MnO2的作用是_____________。

⑶4分钟后观察：

A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮。

该实验说明铁生锈主要和______和_____有关。

B、D处实验现象对比说明：

决定铁生锈快慢的壹个重要因素是______________________________。

你知道吗？

（1）铁生锈和哪些因素有关吗？

（2）盐和酸对铁生锈有何影响？

变式训练：

为探究铁锈蚀的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。

[实验方案]将3枚洁净的铁钉同时置于如图所示环境下的斌舒中，观察铁钉锈蚀情况。

[实验现象]3天后，I、Ⅲ中铁钉不生锈，Ⅱ中铁钉明显生锈。

[获得结论]

（1）对照实验l、Ⅱ，可知铁锈蚀的条件之壹为；

（2）防止铁锈蚀的壹种方法是。

[拓展探究]

（3）小明发现海边的铁器很容易生锈，从而猜测氯化钠能加快铁的锈蚀。

请设计实验方案验证小明的猜想。

3．铁的冶炼

例5某化学兴趣小组用壹氧化碳和氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。

请回答有关问题：

（1）为避免壹氧化碳污染空气，且回收利用壹氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→（）→（）→（）。

C装置中NaOH的作用是

（2）实验开始时，应（填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”），目的是。

（3）实验进行壹段时间后，玻璃管A中出现的现象为，反应方程式为。

（4）除CO外，仍有哪些物质能够仍原Fe2O3（请写壹物质的化学式）。

你知道吗？

在探究炼铁的原理试验中需要了解哪些知识吗？

小结：

在探究炼铁的原理试验中需要了解的问题有：

反应原理；反应现象；操作顺序；产物验证；尾气处理等。

【课堂检测】

1．鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设提供4．7万吨精品钢材。

关于钢的说法不正确的是（）

A．钢是纯净物B．钢是铁合金C．钢的含碳量低于生铁D．钢的性能优于生铁

2．下列有关金属的说法错误的是（）

A．金属具有金属光泽，常温下金属都是固体

B．生铁和钢是含碳量不同的铁合金，其中生铁的含碳量大于钢的含碳量

C．炒完菜后，应及时除掉锅底的水，这样能够防止铁锅生锈

D．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之壹

3．将等质量的甲、乙俩金属分别和足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量和反应时间的关系如右图。

关于甲、乙俩金属判断合理的是（）

A．铁、镁B．锌、镁

C．锌、铁D．铁、锌

4．

如右图所示，烧杯中盛有质量相等、质量分数相等的稀盐酸，天平调平后，同时向其中分别加入等质量的锌片和铁片，则从反应开始到金属完全反应的过程中，天平指针指向的变化是

A．向左偏B．向右偏

C．先向左偏后向右偏D．先向右偏后向左

5．X、Y、Z是金属活动性顺序表里的三种金属，它们在溶液中能发生如下反应：

①X+YSO4=XSO4+Y②Y+2ZNO3=Y（NO3）2+2Z③X+H2SO4=XSO4+H2↑

Z和H2SO4不发生反应则三种金属的活动性满足（）

A．X>Y>ZB．Z>Y>XC．Y>Z>XD．X>Z>Y

6．往AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入壹定量的铁粉，充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。

根据上述现象，你能得出的结论是（）

A．滤渣中壹定有Fe粉B．滤渣中壹定有Cu粉

C．滤液中壹定有Fe2+D．滤液中壹定有Ag+、Cu2+

7．往ZnSO4和CuSO4的混合溶液中加入过量的铁粉，充分反应过滤，滤纸上剩余物质是

A.Fe和CuB.CuC.ZnD.Fe

8．现有甲、乙、丙三种金属，分别和空气和氧气反应，现象如下表所示：

据之上信息，这三种金属活动性由强到弱

A．甲>丙>乙B．甲>乙>丙C.乙>丙>甲D.丙>乙>甲

9．请从铜、锌、钛、铁、钙、银、铝、汞、钨等金属中选取合适的答案填入下面空格中：

（1）用于干电池的是；

（2）广泛地应用于制造电线、电缆的是；

（3）广泛用于航空工业、造船工业和化学工业、医学材料的是　　；

（4）铁栏杆外层涂料的“银粉”大多是；（5）温度计中银白色的液体是；

（6）热水瓶内胆壁常镀壹层银白色物质中有。

10．钢铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途。

建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢铁。

（1）钢铁属于______________（填“纯净物”或“混合物”）；

（2）每年世界上钢铁的产量很高，钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失。

铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的__________和___________共同作用的结果；

（3）为了防止钢铁锈蚀，人们常采用在其表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法。

这些方法都能防止锈蚀的共同原理是_________________________；

（4）炼铁厂常以焦炭、赤铁矿（主要成分是氧化铁）、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：

焦炭CO2COFe

请写出第③步反应的化学方程式：

_________________________________________；

（5）取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量稀盐酸，可观察到的现象是，发生反应的化学方程式为，当反应停止后，仍可观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质是（填化学式），请设计壹个简单实验证明你的判断，简要写出主要操作和现象　　　　　　　　　　　　

（6）金属矿物的储量有限，而且不能再生；目前世界上已有50%之上的废钢铁得到回收利用，其目的是______________________（填“合理开采矿物”或“节约金属资源”）。

11．某课外活动小组为测定铜锌合金粉末中铜的质量分数设计了下列实验：

①称取ag样品放入烧杯，滴入足量稀盐酸。

②取壹张质量为bg的滤纸，制作且安装好过滤器。

③待①中反应充分后，过滤。

④取沉淀连同滤纸放在干燥器中干燥后，称量，质量为cg。

回答下列问题：

（1）称量样品时，应把样品放在托盘天平的盘里。

（2）如何判断①中反应已进行充分？

。

（3）过滤中发现滤液出现浑浊，应如何处理？

。

（4）整个实验过程中用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、、玻璃棒、干燥器等。

（5）通过上述实验测得的铜的质量分数是（用a、b、c表示）。

（6）老师指出，③、④之间缺少壹个步骤，使得实验结果偏大。

该步骤是

【自我小结】

回归学习目标，你了解了本课时需要掌握的主要内容了吗？

回头再见壹见！