人教版同步教参化学九年级第8单元金属和金属材料第3节金属资源的利用和保护 导学案.docx
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人教版同步教参化学九年级第8单元金属和金属材料第3节金属资源的利用和保护导学案
第八单元 金属与金属材料
1、掌握炼铁原理
2、掌握一氧化碳还原氧化铁实验相关知识点
３、明白铁锈蚀的条件,了解金属腐蚀缘故及金属保护的意义与手段。
一、金属元素在自然界中的存在
１、金属元素在自然界中分布特不广,极少数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在;其余大多数以化合物的形式存在。
金属化合物在自然界中以矿物的形式存在、含有矿物的岩石称为矿石。
铁矿石等都是常见的矿石。
2、常见的矿石:
磁铁矿（主要成分是Fe3Ｏ４）、赤铁矿（主要成分是Fe2O３）菱铁矿（FｅCＯ３）,铝土矿（Aｌ2O3）,黄铜矿（ＣｕFeＳ2）,辉铜矿（Ｃｕ2S）
3、我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一,矿物储量也特不丰富,其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列,铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要志地位。
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产与其它领域、其中,提取量最大的是铁。
二、铁的冶炼
１。
原理:
在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
３CＯ+Fe2O３高温2Fｅ+3CO2
2、原料:
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
３、设备:
高炉、
高炉是个竖直的圆筒形炉子,炉壳用钢板制成,内部用耐火砖作衬里。
炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石与空气、
炼铁时各物质的作用:
石灰石:
把杂质转化为炉渣
焦炭:
燃烧放热提高炉温,并将生成的ＣO2还原为具有还原性的ＣO,因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO,优点是气体还原剂具有流动性,能与矿石充分接触,使反应更完全、
相关反应化学方程式:
C+O２点燃CO２,CO2+Ｃ高温2CO
三、一氧化碳还原氧化铁实验
1。
现象:
红色粉末变成黑色,澄清的石灰水变浑浊、点燃尾气有蓝色火焰
2、相关的化学方程式:
3ＣO+Ｆe2O3高温２Fｅ+3CO２
CO2＋Ca（ＯH）2＝CａCO3↓+H２O
2CＯ＋O２点燃2CO2
3。
尾部酒精灯作用:
点燃尾气,防止ＣO污染空气
４、实验步骤:
（1）检查装置气密性
（2）将适量的氧化铁装入试管并固定装置
（３）点燃右边酒精灯
（4）通入一氧化碳气体
（5）点燃酒精喷灯给氧化铁加热
（6）待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热
（７）待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳,然后熄灭右边酒精灯
【注意事项】
实验前要先通ＣＯ将玻璃管中的空气排尽再加热,防止加热时CO与空气混合发生爆炸;实验完毕后,停止加热时要接着通CO至玻璃管内固体冷却,防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化,同时还可防止石灰水倒吸。
四、铁的锈蚀
1、铁生锈的条件是:
铁与O2、水接触（铁锈的主要成分:
Fｅ２O3·ＸＨ２O）
（铜生铜绿的条件:
铜与O2、水、CO2接触、铜绿的化学式:
Cu2（OH）2CO3）
2、防止铁制品生锈的措施:
（隔绝空气或水）
（１）保持铁制品表面的清洁、干燥
（2）表面涂保护膜:
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝、制成不锈钢等
（3）铁锈特不疏松,不能阻碍里层的铁接着与氧气、水蒸气反应,因此铁制品能够全部被锈蚀、因而铁锈应及时除去。
（4）而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有特不好的抗腐蚀性能。
五、金属资源的保护与利用:
1、保护金属资源的途径:
（1）防止金属腐蚀:
隔绝空气或氧气
隔绝水
（2）回收利用废旧金属
（3）合理开采矿物
（４）寻找金属的代用
２。
意义:
节约金属资源,减少环境污染
【诊断自测】
１、下列关于金属的讲法错误的是（ ）
A、生铁与钢都是铁的合金 B。
铁在潮湿的空气中可不能生锈
D、铝表面有氧化保护膜 D、在铁表面刷上油漆,可防止铁生锈
2。
从金属利用的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事。
这个先后顺序跟下列有关的是（）
地壳中的金属元素的含量;
金属活动性顺序;
金属的导电性;
金属冶炼的难易程度;
金属的延展性;
A、
B。
⑤ C。
⑤ D、②
3、钢材能够用作桥梁的结构材料是因为它（ ）
A。
有良好的导热性 B。
有一定的机械强度
C、不易受空气与水的作用 D、有良好的导电性
4。
炼铁的主要原料有_______ 、＿＿____＿＿、与_＿_＿___＿;主要反应原理_＿__＿____＿__。
炼铁的主要设备是______＿__。
钢铁都是_______＿__＿_的合金,与钢相比,生铁含____＿元素较多,生铁的硬度较__＿_＿___, 韧性较_____＿__。
5、（2019房山一模）铁是生活中常见的一种金属。
（1）生铁是常用的合金,生铁属于 （填“纯净物”或“混合物”）。
（2）铁块能够铸成铁锅,是利用了铁的___＿_＿___性。
（3）铁制品与 接触易生锈。
类型一:
金属矿物
例1、（2019北京中考节选）
（1）有许多矿石标本,其中的4种矿石及其主要成分如下:
①上述矿石标本的主要成分中,所含元素种类最多的是 （填字母序号）。
②她依照辉铜矿的主要成分,推测以辉铜矿为原料,可制得含铜元素或含硫元素的产品,她的依据是化学反应前后 不变。
③她依据化学式计算出Cｕ2（ＯH）2CO3的相对分子质量为222,计算式为 。
（2）参观结束时,老师进行了小结,并就金属冶炼与金属回收再利用提出了两个问题,请同学们用化学方程式作答。
①工业上用一氧化碳与赤铁矿炼铁的原理是 。
答案:
（1）①B②元素种类;64×2＋16×5+１×２+1２×1;
（2）①3CＯ+Fe2O3高温２Fｅ+3CO2;
解析:
（１）①依照主要成分的化学式来分析;②依照质量守恒定律来分析;③相对分子质量就是化学式中各原子的相对原子质量的总与;
（2）①氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应能生成铁与二氧化碳、
类型二:
铁的冶炼
例2、我国铁矿石资源比较丰富,2019年,钢铁年总产量就已达到１。
２7亿吨,成为世界钢铁大国、某钢铁厂日产含３%杂质的生铁2240t,则需要含Ｆｅ2O3 80%的赤铁矿多少吨？
答案:
3880t
解析:
设需要含Fe2O3８0%赤铁矿的质量为x
Fe2Ｏ3+3CＯ2Fe＋３CO2
1６０112
ｘ×80％ 2240t×（1-3％）
x=
=3880t
答:
需要含Fe2O３ 8０％的赤铁矿3880ｔ。
类型三:
一氧化碳还原氧化铜实验
例３、早在春秋战国时期,我国就开始生产与使用铁器。
工业上炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。
某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究,请按要求填空:
（1）写出CO还原Fｅ2O3的化学方程式 ;
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ;
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ;
（４）实验开始时要先通入CO,把装置中的空气排尽后再加热,以防发生爆炸。
检验装置中的空气已排尽的方法是 。
答案:
（1）3CＯ＋Fｅ2O３高温２Ｆe+3CO２（２）石灰水变浑浊（3）燃烧多余的CO（或消除CＯ对空气的污染）（4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出轻微的爆鸣声,证明空气差不多排尽。
解析:
考查学生对一氧化碳还原氧化铁实验的掌握。
类型四:
铁的锈蚀与金属防腐
例４。
光亮的铁在图中所示情况下最易生锈的是（ ）
答案:
B
解析:
同时存在空气与水,是金属腐蚀的基本条件,二者缺少其一,腐蚀都特不缓慢。
例5。
下列措施有利于防止铁制品锈蚀的是（）
Ａ、农具上铁锈不及时除去
Ｂ、切过酸菜的菜刀不及时清洗
Ｃ、工地上的钢管堆放在潮湿的地方
D。
家用剪刀不用时,涂上油并放在干燥处
答案:
D
解析:
同时存在空气与水,是金属腐蚀的基本条件,二者缺少其一,腐蚀都特不缓慢,这就是防腐的原理。
【易错精选】
1、（2019朝阳一模）化学小组探究镁、铁、铜三种金属的活动性顺序,设计了下图所示实验方案。
（1）试管乙中观察到的现象是 ,反应的化学方程式为 。
（２）同学们经讨论后认为该方案能够优化, 试管的实验是多余的、
（３）去掉多余的实验,同学们将另两只试管中反应后的物质倒入同一大烧杯中,一段时间
后过滤,向滤渣中加入稀硫酸,有气泡产生,则滤渣的成分估计是 。
2、两同学为探究铁生锈的条件,一个将一根干燥的铁丝弯成图Ⅰ所示的形状,并将其两端分不插入盛有水的烧杯甲中与盛有植物油的烧杯乙中,放置一星期后,观察铁丝A、Ｂ、Ｃ三处表面发生的变化,您认为何处铁锈最明显?
什么缘故？
另一同学采纳图Ⅱ装置,放置三个星期后,她能观察到除了铁丝表面变化外,还有的现象是＿___＿___＿__＿____＿___＿_＿___＿_,由此现象您得到了哪些结论?
图Ⅰ 图Ⅱ
一、铁的锈蚀
１、铁生锈的条件是:
铁与O2、水接触（铁锈的主要成分:
Ｆe2O3·ＸH2O）
（铜生铜绿的条件:
铜与O２、水、CO2接触、铜绿的化学式:
Cｕ2（OＨ）2CO3）
２、防止铁制品生锈的措施:
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②表面涂保护膜:
如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
③改变铁的单一结构,制成不锈钢
3、铁锈特不疏松,不能阻碍里层的铁接着与氧气、水蒸气反应,因此铁制品能够全部被锈蚀。
因而铁锈应及时除去。
4、铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有特不好的抗腐蚀性能、
二、金属资源的保护与利用:
①防止金属腐蚀
1、保护金属资源的途径:
②回收利用废旧金属
③合理开采矿物
④寻找金属的代用
2。
意义:
节约金属资源,减少环境污染
【本节训练】
训练【1】下列铁的化合物中,铁元素的质量分数最高的是（ ）
A、ＦｅCｌ2 Ｂ。
FeO C、Fe3O4 D、Fe２O3
训练【２】把铁片放入下列溶液中充分反应后,无明显现象的是（ ）
A。
稀H2ＳO4ﻩ B、稀HCl C。
CuSＯ4溶液 D。
FeSO4溶液
训练【3】下列对物质颜色的描述不正确的是（ ）
A。
四氧化三铁是黑色的 B。
纯铁是黑色的
C、硫酸亚铁溶液是浅绿色的 D、硫酸铜溶液是蓝色的
训练【4】遇稀盐酸不产生气体的是（）
A。
铁片ﻩﻩB。
铜片ﻩﻩC、铝片ﻩ D、石灰片
训练【5】由于废金属不但造成____＿＿＿___＿_______,还会造成_______＿_____＿_＿＿,因此对废金属必须进行_＿_＿__＿＿＿＿_＿__与________________。
训练【６】铜在潮湿的空气中生锈,生成铜绿[Cu2（OH）２CO3],写出反应的化学方程式:
_＿＿_＿___＿＿___。
训练【7】（20１9丰台一模）铁在人类的生产、生活中有着重要的作用。
（1）下列铁制品的用途中,利用金属导热性的是__＿__＿＿__＿、
（2）铁制品容易锈蚀,预防铁生锈的措施有__＿___＿_＿_（写１条即可）。
（3）铁是年产量最高的金属,赤铁矿（主要成分是Ｆe2Ｏ３）与一氧化碳炼铁的化学方程式为__________。
1、收藏家收藏的清末铝制艺术品,至今保存完好,该艺术品未被锈蚀的主要缘故是（）
A、铝不易被氧化ﻩﻩﻩﻩﻩ Ｂ。
铝的氧化物容易发生还原反应
C、铝不易发生化学反应ﻩD、铝表面的氧化铝具有保护作用
2、在金属表面覆盖保护膜是普遍采纳的金属防锈措施之一、下列自行车的防锈措施中,不属于覆盖保护膜的是（）
Ａ。
擦拭保持洁净与干燥ﻩ Ｂ、链条上油
Ｃ、轮圈镀铬ﻩ D、车架喷漆
3、铁片在下图中所示的四支试管中（液体表示蒸馏水,D中的铁为纯净的铁,其它铁片为生铁）,其中最容易生锈的是（ ）
4。
依照您的生活经验与所学的化学知识,判断下列做法正确的是（）
Ａ、用钢丝球洗刷铝制炊具
Ｂ、食品袋里充人氮气延长食品的保质期
C、服用熟石灰治疗胃酸过多症
D、用食盐水除去铁钉表面的铁锈
5、下列措施中,不能防止铁制品锈蚀的是（ ）
A。
喷漆 B。
镀一层耐腐蚀的金属
C、制成不锈钢 D、存放在潮湿的空气中
６、高炉炼铁的原理:
3ＣO+Fｅ２O3２Ｆe+3CＯ2,其中发生氧化反应的物质是（）
A、ＣO ﻩＢ、Fｅ2O3 ﻩC。
FeD、CＯ2
7。
下列做法不能起到防锈作用的是（ ）
A、经常用水清洗铁制品 B、将铁制成耐腐蚀的不锈钢
Ｃ、在铁制品的表面涂油漆ﻩ D、在铁制品表面镀铬等耐腐蚀金属
8、下列讲法中错误的是（ ）
A、合金的硬度一般比组成它们的纯金属大
B、分子是化学变化中的最小粒子
C、可燃物燃烧不一定需要氧气参加反应
D。
一氧化碳具有还原性,可用于冶铁
１、下列关于金属的讲法正确的是（）
Ａ、通过高炉炼得的铁为纯铁
B、人类使用金属铝的年代早于铜、铁
C、武德合金的熔点高,可用于制造保险丝
D。
“真金不怕火炼"表明金在高温条件下也特不难与氧气反应
2、实验室里,用如右图所示装置还原氧化铁的过程中,估计生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。
关于该实验,下列讲法错误的是（）
A、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
B、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
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、为了减少空气污染,应增加尾气处理装置
３。
下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、a管中铁钉会锈蚀,b管中铁钉可不能锈蚀
B、该实验讲明铁锈蚀与空气、水有关
C、L端液面高度低于R端液面高度
D、若将a管中的水改为海水能加快铁的锈蚀
４、下列做法中,不利于保护金属资源的是（ ）
Ａ、回收易拉罐ﻩ B、寻找金属代用品
Ｃ、防止金属的腐蚀 D。
过度开采金属矿物
5、某小组用如图装置对铁生锈的条件进行探究,4分钟后发现A中铁钉表面灰暗,B中的铁钉依然光亮,由此讲明,决定铁生锈快慢的一个重要因素是（ ）ﻭA、氧气的浓度
Ｂ。
是否有氧气
C。
是否有水蒸气
D、水蒸气的浓度
6、控制变量法是实验探究的重要方法。
下列设计方案不能实现探究目的的是（）
A、甲可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触
B、甲可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度
C、乙中①③对比可探究铁的锈蚀条件与氧气是否有关
Ｄ。
乙中①②③对比可探究铁的锈蚀条件与氧气与水等物质是否有关
7。
暖宝宝中的发热剂是铁粉、水与食盐等,发热剂能代替红磷测定空气中氧气含量（装置见下图）、以下对此改进实验的叙述,错误的是（）
A、此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气
B。
实验前一定要检查装置的气密性
C、此实验中发热剂的量估计取少了
D、此实验测出氧气的质量分数约是18。
3%
8、某化学兴趣小组的同学做了如下图所示两个实验。
下列有关讲法正确的是（）
A、①、②号试管中的白磷都不能燃烧
B、久置后,④、⑥号试管中的铁钉都不生锈
C。
②、③号试管控制的变量是氧气
D、⑤、⑥号试管中铁钉都没有与氧气接触
9。
某同学晚上帮妈妈做饭,切完青菜就将菜刀放在砧板上,第二天早上发现菜刀生锈了。
试问:
菜刀上是否发生了化学反应？
菜刀什么缘故会生锈？
为了防止这把菜刀生锈,该同学能够如何做,请您帮她出个主意
10。
有两包铁粉与木炭粉,请您设计多种实验方案加以鉴不,填写下列实验报告。
步 骤
现象与结论
方案一
方案二
方案三
11、（2０１9石景山一模）金属在生产、生活中应用广泛。
（1）在汽车电路中,经常用铜作导线,这是利用了铜的延展性与 。
（2）铝抗腐蚀性能好,是因为铝与氧气反应,在其表面生成一层致密
的氧化铝薄膜,氧化铝的化学式为。
（3）黄铜是铜锌合金,将纯铜片与黄铜片相互刻画（如右图所示）,纯铜片上留下明显的划
痕,讲明 。
１2。
常见的铁矿石有:
磁铁矿（主要成分是Fｅ3０4）、赤铁矿（主要成分是Fe２Ｏ3）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2Ｏ）、菱铁矿（主要成分是FeCO３）、黄铁矿（主要成分是FeＳ2）。
其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为 ,理由为 。
1３。
一定质量的铁粉与铜粉的混合物,将其分为两等份,一份与足量的稀盐酸充分反应,产生氢气０。
４ｇ;另一份与足量的硫酸铜充分反应,经过滤、烘干,得固体２5、6g。
求混合物中铁的质量分数。
1４、防锈与回收废旧金属都是保护金属资源的重要途径。
为测定一种待回收的废铁中铁的锈蚀程度,某同学取该部分锈蚀的铁片样品（仅由铁与氧化铁组成）,测得其中氧元素的含量为１２%,则样品中已被锈蚀的铁元素占原金属铁的质量分数约为（）
Ａ。
2８% B。
31、8% Ｃ、46、7% D、70％
参考答案
【诊断自测】
1。
B２、 D 3。
B
4。
焦炭、铁矿石、空气、石灰石;3CO＋Fｅ2O３高温２Fe +3CO2;高炉;铁与碳;碳,高,低、
5。
（1）混合物
（2）延展性（3）潮湿空气（O2 与H2O）
【易错精选】
1、
（1）溶液由蓝色变为浅绿色,生成红色固体Fe+CuＳＯ４=FｅSO4+Ｃu
（2）丙 （3）Ｃu、Ｆｅ;Cｕ、Fe、Mg
2。
A处;因为此处既接触空气又接触水;导管中液面上升,高于水的平面;烧瓶中铁丝氧化生锈消耗了瓶中氧气,造成瓶内外压强差,使导管中液面上升、
【本节训练】
训练【１】B训练【2】D训练【3】B训练【４】B训练【5】浪费 环境污染 回收利用
训练【6】2Ｃu＋O2＋CO2+Ｈ2O==Cｕ2（OＨ）２CＯ3
训练【7】
（1）B
（2）刷漆（3）3ＣO＋Ｆe2O3高温2Fｅ＋３CO2
1、 D 2、A 3、Ａ ４、B 5、Ｄ６、A7、 A8、 Ｂ
1、D ２、Ｃ ３、C ４、 D5。
A6、C 7、D 8。
C
9。
是。
接触了空气与水。
檫干。
1０、用磁铁吸引,能被磁铁吸引的是铁; 分不在空气中灼烧,能红热且质量减少的是碳;分不放入酸中,能生成气体的是铁。
１1、
（1）导电性
（2）Al2O3（3）黄铜的硬度比纯铜的大
12。
磁铁矿、赤铁矿;含铁量较大、矿石中不含硫,冶炼中不易产生有害有SO2气体。
１3、４6。
7％
１4、B
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