《《金属资源的利用和保护》九年级下册化学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《金属资源的利用和保护》九年级下册化学（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 图8 16 自然界以单质形式存在的金 图8 17 自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金 银等有单质形式存 在外 其余都以化合物形式存在 一 金属的存在形式 单质 少数 如金和银 化合物 大多数 如各种铁矿石 赤铁矿 主要成分是Fe2O3 菱铁矿 主要成分是FeCO3 图8 18 常见的矿石 硫铁矿 主要成分是FeS2 磁铁矿 主要成分是Fe3O4 图8 18 常见的矿石 辉铜矿 主要成分是Cu2S 黄铜矿 主要成分是CuFeS2 铝土矿主要成分是Al2O3 元素名称质量分数 元素名称质量分数 铝7 73镁2 00 铁4 75锌
2、0 008 钙3 45铜0 007 钠2 74银0 00001 钾2 47金0 0000005 地壳中含量最多的金属是Al 金属元素在地壳中含量 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一 矿物储量也很丰富 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 生产和其它领域 其中 提取量最大的是铁 二 铁的冶炼 生熟炼铁炉一 生熟炼铁炉二 图8 19 我国古代炼铁图 图8 20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉 图8 21 为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票 2010年
3、中国粗钢产量已超过6亿T 实验步骤 按下图组装仪器 并检查其气密性 现象 红色粉末变黑色 澄清石灰水变浑浊 分析 注意事项 A 先通CO 再加热 排除装置内的气 防止一氧化碳与 空气混合受热爆炸 B 在导管末端套一个气球或加一盏燃着的酒精灯 C 分离铁与氧化铁的方法 用磁铁吸 尾气处 理装置 1 实验室用一氧化碳还原氧化铁 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 原料 原料 黄铁矿 FeS2 赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 磁铁矿 Fe3O4 原理 原理 在高温下 利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁 从铁矿石中还原出来 Fe2O3 3C
4、O 2Fe 3CO2 高温 石灰石 铁矿石 焦炭 空气 设备 高炉 设备 高炉 化学方程式 70 70 48 27 48 27 46 67 46 67 72 41 72 41 含铁量含铁量 2 工业炼铁 提供CO 提供热量 炼铁高炉 铁矿石 焦炭 石灰石 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 CO2 C 2CO 高温 C O2 CO2 点燃 铁矿石 焦炭 热空气 炉 渣 出 口 生铁 出口 石灰石 高炉炼铁图 下图是课堂中模拟炼铁的实验装置 1 写出图中标有序号的仪器名称 2 实验过程中 先要进行的是 填 或 加热 通一氧化碳 3 A中反应的化学方程式是 B中反应的化学方程式是 B中观察
5、到的现象是 4 该装置的不足之处是 铁架台试管 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 没有尾气处理装置 或没有用燃着的酒精灯处理尾气等 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 澄清的石灰水变浑浊 A B 右下图是金属活动性顺序表中铜 锡 铁和铝元素被人类 大规模开发 利用的大致年限 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 约6000年前约200年前约600年前 约2500年前 选择编号填空 铝的利用比铜和铁晚得多 原因是 目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁 其主要原因是 铝的密度小 铝很活泼 地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜 钢
6、铁的冶炼是人类文明的一个重要标志 右图是实验室模拟炼铁的装置图 写出冶炼生铁的化学 方程式 能证明产 物中有铁粉的方法是 用磁铁吸 或加稀盐酸有气泡 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 高温 澄清石灰水的用途是 此装置有不完善的地方 请说出其中一种改进方法 用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃 检验是否有二氧化碳生成 在实际生产时 所用的原料或产物一般都含 有杂质 在计算用料时和产量时 应考虑到杂质 问题 不纯物质 纯物质 纯度之间的关系 列比例时 一定要用纯量 3 含杂质的物质的化学方程式的计算 m 纯 m 不纯 纯度 m 不纯 m 纯 纯度 例题 用1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的
7、赤铁矿石 理 论上可炼含铁96 的生铁多少吨 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 解 1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80 800t 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X 160 112 800t X 160 800t 112 X X 560t 折合含铁96 的生铁的质量为560t 96 583t 纯化杂 答 1000t含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿石 理论上可炼出含 铁96 的生铁为583t 或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96 的生铁质量为X Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 160 112 800t X 96 160 112 800t X
8、96 X 583t 杂化纯 设需含Fe2O3质量分数为85 的赤铁矿石的质量为x 解 生铁中含纯铁 3000t 1 5 2850t Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 160 112 X 85 2850t 高温 160 X 85 112 2850t X 4790t 答 该3000 t生铁中含纯铁2850t 该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85 的赤铁矿石为4790t 1 06自贡 某炼钢厂日产含杂质5 的生铁3000t 试计 算 该3000 t生铁中含纯铁多少吨 该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85 的赤铁矿石多 少吨 计算结果保留整数 练习 为什么要保护金属资源 三 金属资源保护
9、保护金属资源的原因 每年大量开采 数以亿吨计 每年大量的金属被腐蚀 相 当于年产量的20 40 P17 1 金属的腐蚀和防护 人们采取了许多措施 但每年 全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的四分之一 如何防锈 a 在干燥空气中 b 浸没在水中 c 半截浸没在水中 铁的生锈过程 哪种条件下 铁最 易生锈 为什么 不生锈 有水无O2 不生锈 有O2无水 在水与空气的交界面最易生锈 植物油 a b c 请思考 用橡皮塞 塞紧管口 有水和 2 铁与空气中的氧气 水蒸气发生化学反应 铁锈的成份很复杂 主要为氧化铁Fe2O3 XH2O Fe2O3 XH2O很疏松 易吸水 不能阻碍里层的铁继续 与氧气
10、 水蒸气反应 如不及时除去 会加快铁制品的生 锈 使铁全部被腐蚀 而铝不同 铝与氧气反应生成致密 的Al2O3薄膜 覆盖在铝的表面 从而保护里层的铝不再 与氧气反应 所以铝耐腐蚀 铁生锈的条件 要有能够发生反应的物质 Fe H2O O2 铁制品锈蚀的条件 反应物要能相互接触 生成物不会对反应起阻碍作用 4Fe 3O2 2XH2O 2Fe2O3 XH2O 缓慢氧化 防止铁生锈的方法 破坏铁生锈的条件即可 P18表 1 保持铁制品表面的洁净和干燥 2 在铁制品表面涂油 刷漆 搪瓷 镀上 耐腐蚀的 金属 烤蓝 即表面生成致密的氧化膜保护层 使铁 制品与空气隔绝 3 制成耐腐蚀的合金 如不锈钢 就是在
11、钢中加入一 点镍和铬而制成的合金 三角架 钢线 辐条 链条 刷漆 镀一层耐腐蚀的金属 涂油等 平时要保持自行车的洁净与干燥 或涂油 自行车防锈措施有哪些 讨论 钢圈 图8 25 据估计一些矿物可供开采的年限 2 金属资源保护 为什么要保护金属资源 矿物的储量是有限的 而且不能再生 2 怎样保护金属资源呢 防止金属的腐蚀 金属的回收与利用 有计划 合理地开采矿物 严禁不 顾国家利益的乱采矿 寻找金属代用品 如以塑代钢 图8 26 金属的回收利用 回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉 罐要便宜20 而且还可以节约金属资源和95 能源 目前世界上有50 以上的铁和90 以上的金得到回收利 用
12、 反馈在下列情况下 埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的 是 A 在潮湿 致密的土壤中 B 在干燥 致密的土壤中 C 在潮湿 疏松的土壤中 D 在干燥 疏松的土壤中 2 某运输用铁船 在水中行驶 最易生锈的部位是 C B A 水面上的船头部分 B 水面附近的船体部分 C 水面下的船底部分 D 各部分都一样速度生锈 3 日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀 下列做法中不能起防锈作用的是 在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂 保留铁件表面的铁锈作保护层 在铁器表面刷油漆 自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道 切完咸菜后 尽快将菜刀洗净擦干 A B C D B 4 全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界
13、 钢铁年产量的1 4 某学生想探究铁生锈的条件 他将 干净的铁钉分别同时入放A B C三支试管中进行研究 请你帮助该学生完成下列实验设计的内容 编号操作方法实验目的 A探究铁在干燥空气中 的生锈情况 B放入铁钉 注入蒸馏水 浸没铁钉 并用植物油 液封 C探究铁在有空气和水 时的生锈情况 加热烘干试管 小心放 入铁钉 塞上塞子 探究铁在有水而无空气 氧气 时的生锈情况 小心放入铁钉 注入蒸馏 水 使铁钉部分浸入水中 一周后 编号为 的试管中的铁钉最易 生锈 用相同材料制作 经过相同时间防锈处理的铁 栏杆 安装在南方比安装在北方更易生锈 其原因是 C 南方比北方天气潮湿 铁更易生锈 A B C 铁
14、在干燥空气中 铁在有水而无空 气 氧气 时 铁在有空气和水时 用植物 油液封 用橡皮塞 塞紧管口 4 某课外兴趣小组对一批铁样品 含有杂质 杂质不溶于水 也不与稀硫酸反应 进行分析 甲 乙 丙三位同学分别 进行实验 其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好 完全反应 实验数据如下表 请你认真分析数据 回答下列问题 哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应 计算样品中铁的质量分数 若生产1000 t这种纯度的铁 至少需要含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿多少吨 甲乙丙 烧杯 稀硫酸200g150g150g 加入的铁样品9g9g14g 充分反应后 烧杯 剩余物208 7g158 7g163
15、7g 改正 烧杯的质量为25 4g 计算结果精确到0 1 解 分析表中数据可知 甲 乙 丙三人的实验生成气的质 量都是0 3g 如甲为200g 9g 208 7g 0 3g 即各人的实验中都有一种 反应物完全反应 由甲 乙数据可知 9g铁样品中的铁完全反应 甲中的酸过量 由乙 丙数据可知 150g 25 4g 124 6g的稀硫 酸中的H2SO4完全反应 丙中的金属过量 综合分析可知乙同学所 取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应 甲乙丙 烧杯 稀硫酸200g150g150g 加入的铁样品9g9g14g 充分反应后 烧杯 剩余物208 7g158 7g163 7g 解 乙反应生成氢气的质量为150g
16、 9g 158 7g 0 3g 设Fe的质量为X Fe H2SO4 FeSO4 H2 56 2 X 0 3g 则Fe 8 4g 9g 100 93 3 计算样品中铁的质量分数 答 样品中铁的质量分数为93 3 56 X 2 0 3g X 8 4g 若生产1000 t这种纯度的铁 至少需要含氧化铁 Fe2O3 80 的赤 铁矿多少吨 解 需要含氧化铁80 的赤铁矿的质量为Y 1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t 93 3 930t 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 高温 160 112 Y 80 930t 160 112 Y 80 930t Y 1666 1t 答 生产1000 t这种纯度的铁 至少需要含氧化铁 Fe2O3 80 的赤铁矿为1666 1t 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 高温 1 把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程 其主要反应原理是 在高温条件下CO作还原剂 夺取铁矿石里的氧 将铁还原出来 2 在实际生产时 所用的原料或产物一般都含有杂质 在计算用 料时和产量时 应考虑到杂质问题 3 铁生锈的条件是铁与空气中的氧气 水 或水蒸气 直接接 触
