8.3 金属资源的利用和保护 学案 初中化学人教版九年级下册（2022年）

8.3 金属资源的利用和保护 学案 学习目标 1.了解常见的矿物，掌握炼铁的原理及有关含杂质物质的计算； 2.认识导致钢铁锈蚀的因素，知道防止金属锈蚀的方法； 3.认识废旧金属对环境的影响及回收废旧金属的的重要性，树立环境保护意识。 学习重难点 1.掌握炼铁的原理； 2.金属锈蚀的条件和防护措施。 学习过程 一、金属资源概况 地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。金属的存在主要有两种形式： (1)单质形态：少数化学性质很不活泼的金属，以单质形态存在，如金、铂、银。 (2)化合物形式：绝大多数金属都是以化合物的形式存在于矿石之中，如赤铁矿、钛铁矿等。 几种常见的金属矿物的名称和主要成分见下表： 金属矿物 赤铁矿 铝土矿 磁铁矿 主要成分 Fe2O3 Al2O3 Fe3O4 【练一练】自然界中以单质形式存在的金属是（　　） A．金 B．铁 C．铝 D．铜 【答案】A 【练一练】赤铁矿的主要成分是（　　） A．FeO B．Fe3O4 C．Fe2O3 D．Fe 【答案】C 【练一练】金属化合物在自然界中大多以矿物形式存在，下列选项中不属于矿物的是（　　） A．黄铁矿 B．孔雀石 C．赤铜矿 D．碳素钢 【答案】D 二、铁的冶炼 1.实验室炼铁 （1）药品：赤铁矿(Fe2O3)，一氧化碳(CO) （2）原理： ； （3）实验装置： （4）实验现象： ①红色粉末（氧化铁）逐渐变成黑色，②澄清的石灰水逐渐变浑浊，③尾气燃烧产生蓝色火焰。 （5）注意事项： ①首先检查装置的气密性； ②先通一氧化碳气体，排尽装置内的空气，然后再点燃最后的酒精灯，最后再点燃酒精喷灯。 ③当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通一会CO，直至玻璃管冷却。 2.工业炼铁 （1）原料：铁矿石(主要是赤铁矿）、焦炭、石灰石和空气。 （2）反应原理：焦炭在高炉中被从炉下部通进的热风转变成一氧化碳，并利用它将铁矿石中的铁还原出来。 涉及到的化学方程式：；； 。 【思考1】石灰石的作用是什么？ 使有矿石中二氧化硅转变成炉渣而除去。 【思考2】工业上用该方法得到的是纯铁吗？ 不是，高炉炼得的铁里含有2%~4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是铁的合金—生铁。它硬而脆，不利于加工。所以，人们还要把生铁放在炼钢炉里，吹进氧气治炼，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去磷、硫等杂质，所得产品称为钢。 【练一练】实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是（　　） 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．实验结束时，应先停止通一氧化碳气体，后停止加热 D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置 【答案】C 【练一练】有关Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，下列说法不正确的是（　　） A．CO具有还原性 B．Fe2O3发生了还原反应 C．反应后铁元素的化合价升高 D．工业上可利用该反应炼铁 【答案】C 【练一练】下列关于工业炼铁的叙述中错误的是（　　） A．使用的设备是高炉 B．主要原料为铁矿石、石灰石、焦炭和热空气等 C．主要原理是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑ D．主要产物为生铁 【答案】C 3.有关含杂质物质的计算 在实际生产中，所用的原料或产物一般都有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。 【例题】用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少吨？ 分析：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量： 解：1000t赤铁矿石中含有的氧化铁的质量为： 1000t×80%=800t 设理论上可以炼出铁的质量为x 160 2×56 800t x x=560t 折合成含铁96%的生铁的质量为： 560t÷96% = 583.3t 答：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583.3 t 。 ... ...