2019年九年级化学下册 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护课件 （新版）新人教

知识点一铁的冶炼1.金属资源的存在及存在形式存在地壳和海洋中存在形式单质(少数很不活泼的金属,如金、银等)化合物(金、银等以外的其他金属)特别提醒“沙里淘金”,说明金在自然界中以单质形式存在。2.几种常见矿石的名称和主要成分名称赤铁矿磁铁矿黄铁矿菱铁矿黄铜矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3CuFeS2特别提醒冶炼金属时,选择矿石应遵循的原则是:(1)所需提炼金属的含量高;(2)矿石中含对环境有害的元素少;(3)冶炼途径能够尽可能简便。3.一氧化碳还原氧化铁(1)实验装置图8-3-1(2)实验步骤:①检查装置的气密性;②装入药品并固定装置;③向玻璃管内通入CO气体;④加热氧化铁;⑤停止加热;⑥停止通入CO气体。(3)实验现象:红色粉末逐渐变成黑色;澄清的石灰水变浑浊;尾气燃烧产生蓝色火焰。(4)化学方程式:①3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(玻璃管中);②CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O(试管中);③2CO+O2 2CO2(导管末端)。(5)实验结论:红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁,同时生成二氧化碳。特别提醒一氧化碳还原氧化铁的装置可进行如下改进,该装置既处理了尾气,又节约了燃料。 图8-3-24.工业上铁的冶炼(1)主要设备:炼铁高炉。(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。(3)发生的主要反应①产生还原剂:C+O2 CO2;CO2+C 2CO。②生成生铁:3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。例1(2018江苏苏州一模)根据下列实验装置图,以下说法中错误的是 () 图8-3-3A.实验开始先通一会儿CO,再用酒精喷灯加热B.a处固体由黑色逐渐变为红棕色C.反应过程中可观察到b处的澄清石灰水变浑浊D.CO有毒,通常在c处将其点燃或用气囊收集以防止污染空气解析实验开始先通一会儿一氧化碳,再用酒精喷灯加热,目的是排尽玻璃管中的空气,防止发生爆炸;一氧化碳具有还原性,能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,实验进行一段时间后,玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑;反应有二氧化碳生成,反应过程中可观察到b处的澄清石灰水变浑浊;一氧化碳有毒,通常在c处将其点燃或用气囊收集以防止污染空气。答案B知识点二含杂质物质的计算1.原理化学方程式所表达的物质间的质量关系都是参加反应的纯物质间的关系。如果有杂质,先要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。2.公式(1)混合物中某物质的质量分数= ×100%(2)某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数(3)混合物的总质量= 该物质的质量混合物的总质量某物质的质量该物质的质量分数3.计算步骤(1)将含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量;(2)将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。例2(2018山西二模)(1)某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,理论上该厂可日产含Fe98%的生铁的质量是多少?(结果保留一位小数)(2)铁矿石的种类很多,除赤铁矿石外,常见的还有磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、黄铁矿(主要成分是FeS2)等,工业上一般不用黄铁矿来炼铁,其原因是。解析(1)5000t赤铁矿中含Fe2O3的质量为5000t×76%=3800t,根据氧化铁与一氧化碳反应的化学方程式,由氧化铁的质量可以计算铁的质量,从而可以计算含铁98%的生铁的质量。(2)用于冶炼铁的铁矿石的选择原则是含铁量高,不含或含有较少有害元素等。答案(1)5000t赤铁矿石中含Fe2O3的质量为5000t×76%=3800t设该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是x3CO+Fe2O3 2Fe+3CO21601123800t98%x = x=2714.3t答:理论上该厂可日产含Fe98%的生铁的质量是2714.3t。(2)黄铁矿含铁量低;含有对环境有害的元素硫(或在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫,污染环境)1603800t11298%x知识点三金属资源的保护1.铁制品的锈蚀(1)条件:与空气中的氧气和水同时接触。(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,结构疏松,不能阻碍里层的铁继续被锈蚀。特别提醒钢铁的锈蚀速率受外界环境的影响,会随着环境温度升高、湿度增大、酸性增强而变快。2.防止铁锈蚀的方法 3.保护金属资源  金属资源是有限的而且不可再生必要性废旧金属的随意丢弃造成资源浪费和环境污染防止金属的锈蚀回收利用废旧金属有效途径有计划、合理地开采寻找金属的代用品例3建设丝绸之路经济带,中国高铁走出国门。铁是应用最广泛的金属。 图8-3-4(1)为了探究铁生锈的条件,进行了如图8-3-4(略去其中的夹持装置)所示的三个对比实验。一段时间后,甲中铁丝发生锈蚀且试管中液面上升,乙和丙中均无明显现象。由此得出铁丝锈蚀的过程,实际上是铁丝与发生化学反应的过程。(2)铁制品在下列情况:①潮湿空气中、②部分浸入食盐水中、③干燥的空气中,最易生锈的是(填序号)。解析(1)甲中铁丝与水和氧气同时接触,发生锈蚀;乙中铁丝不与氧气接触,丙中铁丝不与水接触,乙、丙中铁丝均不发生锈蚀,说明铁生锈必须与水和氧气同时接触。(2)食盐水会加快铁的锈蚀。答案(1)氧气和水(2)②题型一炼铁原理的实验探究例1(2018山东临沂质检)某化学小组利用如图8-3-5所示装置(部分装置已略去)进行了如下实验探究: 图8-3-5X为一氧化碳,Y为氧化铁粉末。实验开始时先缓缓通入一氧化碳,一段时间后加热硬质玻璃管甲,待反应完全后停止加热,仍继续通一氧化碳直到甲冷却为止。(1)在实验过程中,观察到甲中的现象是。(2)甲中发生反应的化学方程式为。(3)乙中石灰水变浑浊,发生反应的化学方程式为。(4)需要对尾气进行处理,其原因是。解析(1)一氧化碳具有还原性,能将氧化铁还原为铁,所以在实验过程中,观察到甲中的现象是红棕色粉末变成黑色。(2)一氧化碳具有还原性,能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳。(3)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀与水,所以乙中澄清石灰水变浑浊。(4)一氧化碳有毒,会污染空气,所以需要对尾气进行处理。答案(1)红棕色粉末变为黑色(2)3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(3)Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O(4)CO有毒,会对环境造成污染点拨一氧化碳还原氧化铁的实验需注意“一通、二点、三灭、四停”,即先通一氧化碳,后点燃酒精喷灯加热;实验完毕后,先熄灭酒精喷灯,待硬质玻璃管冷却至室温时停止通一氧化碳。题型二金属锈蚀条件的探究例2某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关,设计的实验如图8-3-6所示:图8-3-6(1)一周后观察,试管①和③中的铁钉无明显变化,试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与直接接触,其中试管②中铁钉的A、B、C三处中处锈蚀最严重。(2)试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸,其目的是。(3)沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是。解析(1)由实验装置及“试管①和③中的铁钉无明显变化,试管②中的铁钉明显生锈”,可推测铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果;试管②中铁钉的A、B、C三处中,B处最易生锈。(2)试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸,其目的是除去溶解在水中的氧气。(3)沙漠地区的空气干燥,所以铁制品锈蚀较慢。答案(1)氧气和水B(2)除去水中的氧气(3)空气干燥点拨探究金属锈蚀的条件通常采用控制变量法设计对比实验来进行。解题时应注意找准对比实验中的变量。易错点对工业炼铁与实验室“炼铁”区分不清例(2018山东淄博淄川一模)化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理(根据需要,酒精灯可加网罩)。 甲 乙图8-3-7(1)乙中高炉炼铁时焦炭的作用是。(2)装置甲炼得的铁与装置乙炼出的生铁在组成上的最大区别是。(3)甲、乙两装置中共同发生的化学反应是(用化学方程式表示)。解析(1)工业炼铁时,焦炭燃烧放出热量,其作用之一是提供热量;焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳气体,其作用之二是生成炼铁所需的还原剂。(2)装置甲炼得的铁是纯铁,装置乙炼出的是生铁。(3)甲、乙两装置中共同发生的化学反应是一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳。答案(1)提供热量,生成具有还原性的气体一氧化碳(2)甲中炼得的铁不含碳,乙中炼得的铁含有碳(3)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2纠错点睛高炉炼铁过程中,焦炭在高炉中与通入的空气反应生成二氧化碳,同时放出热量,热的二氧化碳又与焦炭反应生成一氧化碳,一氧化碳再与铁矿石在高温条件下反应。知识点一铁的冶炼1.用下列矿石冶炼金属时,排放的废气容易引起酸雨的是 ()A.辉铜矿(主要成分Cu2S)B.赤铁矿(主要成分Fe2O3)C.磁铁矿(主要成分Fe3O4)D.铝土矿(主要成分Al2O3)答案A酸雨主要是向空气中排放过量的二氧化硫、氮氧化物造成的,故选A。2.(2018河南洛阳洛宁三模)根据实验装置图,以下说法中正确的是 () 图8-3-1A.a中固体由黑色逐渐变为红棕色B.该实验可验证CO的氧化性C.实验结束后应先停止加热,待玻璃管冷却后再停止通COD.在整个实验过程中,c处的尾气可不做处理直接排放到空气中答案C一氧化碳具有还原性,与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,a中固体由红棕色逐渐变为黑色;该实验可验证CO的还原性;实验结束后应先停止加热,待玻璃管冷却后再停止通CO,以防生成的铁再次被氧化;一氧化碳有毒,直接排放到空气中会污染环境,c处的尾气不能直接排放到空气中。知识点二含杂质物质的计算3.某赤铁矿样品中含Fe2O3的质量分数为80%,则赤铁矿样品中铁的质量分数为 ()A.80%B.56%C.20%D.无法确定答案BFe2O3中Fe的质量分数为 ×100%=70%,则赤铁矿样品中铁的质量分数为80%×70%=56%。1121604.(2018山东德州庆云一模)若要生产含杂质4%的生铁100t,需要含氧化铁60%的赤铁矿石的质量是多少?(要求写出计算过程,计算结果保留到小数点后1位)答案设需要含氧化铁60%的赤铁矿石的质量为xFe2O3+3CO 2Fe+3CO216011260%x100t×(1-4%) = x≈228.6t答:需要含氧化铁60%的赤铁矿石的质量是228.6t。16011260%100t(14%)x解析根据一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式,由铁的质量可以计算氧化铁的质量,从而可以计算含氧化铁60%的赤铁矿石的质量。知识点三金属资源的保护5.洁净的铁钉在下列情况下最容易生锈的是 ()A.干燥的空气中B.潮湿的空气中C.浸没在自来水中D.浸没在植物油中答案B在干燥的空气中,铁与水不接触,不易生锈;在潮湿的空气中,铁与水和空气同时接触,易生锈;浸没在自来水中,氧气浓度较小,不易生锈;浸没在植物油中,铁与氧气和水都不接触,不易生锈。6.图8-3-2为某化学兴趣小组同学设计的观察铁制品锈蚀的实验装置,下列叙述正确的是 () 图8-3-2①一段时间后,铁丝会由下至上出现锈蚀现象②一段时间后,水面处铁丝锈蚀最严重③一段时间后,塑料瓶会膨胀,因为铁生锈要放热④一段时间后,塑料瓶会变瘪,因为铁生锈要消耗氧气A.①③B.②④C.②③D.①④答案B铁生锈的条件是铁与氧气、水共同接触,当铁周围缺少水或缺少氧气时,铁便不易生锈,①错误;该实验在一段时间后,水与空气的界面处铁丝锈蚀最严重,②正确;因为铁生锈要消耗氧气,使瓶内压强变小,因此塑料瓶变瘪,④正确;铁生锈属于缓慢氧化反应,放出的热量不足以使塑料瓶膨胀,③错误。7.下列做法中,不利于保护金属资源的是 ()A.过度开采金属矿物B.寻找金属代用品C.防止金属的腐蚀D.回收易拉罐答案A过度开采金属矿物,会造成金属资源的浪费,不利于保护金属资源;寻找金属代用品、防止金属的腐蚀及回收易拉罐都是有利于保护金属资源的有效措施。1.(2017广西南宁二模)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在自然界以单质形式存在的是 ()A.青铜器B.铸铁宝剑C.黄金首饰D.铝制炊具答案C金的化学性质稳定,在自然界中主要以单质形式存在;而铜、铁和铝都以化合物的形式存