人教版初中化學(xué)九年級(jí)下冊(cè) 課題3　金屬資源的利用和保護(hù) 市賽一等獎(jiǎng)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)人類(lèi)生活離不開(kāi)金屬圖8-15自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-16

自然界以單質(zhì)形式存在的銀

除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：?jiǎn)钨|(zhì)(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)問(wèn)題出示：本節(jié)課，我們將從以下四個(gè)方面進(jìn)行學(xué)習(xí)：1．煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石2．煉鐵的原理、設(shè)備：在高溫下用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來(lái)；高爐3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意的安全事項(xiàng)4．煉鐵時(shí)發(fā)生的反應(yīng)5．關(guān)于含雜質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁士礦黃銅礦輝銅礦

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦

Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）磁鐵礦（主要成分Fe3O4）赤鐵礦（主要成分Fe2O3）黃鐵礦（主要成分FeS2）菱鐵礦（主要成分FeCO3）想一想：⑴假如你是煉鐵廠的廠長(zhǎng)，你認(rèn)為哪種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料?哪種最適宜？

⑵除了焦炭和一氧化碳可以還原出鐵來(lái)，氫氣也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來(lái)煉鐵？70%62.4%48.3%46.7%一.鐵的冶煉原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫1.工業(yè)煉鐵：反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑴原理：

在高溫條件下，利用焦炭與O2反應(yīng)生成的CO把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)。⑵設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

點(diǎn)燃

請(qǐng)看《一氧化碳還原氧化鐵》視頻現(xiàn)象分析反應(yīng)式尾氣處理紅色的粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)和二氧化碳1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵（煉鐵的原理）①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃②用氣球收集尾氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸引(或加稀鹽酸有氣泡產(chǎn)生)實(shí)驗(yàn)步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈注意：應(yīng)先通CO后加熱，實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通CO直到試管冷卻（即：CO“早出晚歸”，酒精燈“遲到早退”）。先通CO后加熱，是為了將玻璃管中的空氣排盡，防止加熱時(shí)可能發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，先停止加熱，繼續(xù)通CO直至玻璃管冷卻，是為了防止高溫下的生成物鐵與氧氣接觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。

在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：代入化學(xué)方程式中計(jì)算的數(shù)據(jù)，必須是純凈物的質(zhì)量。含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度[例題]用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少?lài)?？解?000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：1000t×80％=800tFe2O3+3CO＝2Fe+3CO2高溫160112800txx=560t折合為含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為

560t÷96％=583t答：用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵583t⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高溫160X·85%=1122850tX≈4790t

答：⑴該3000t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。

1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：⑴該3000t生鐵中含純鐵多少?lài)?？⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少?lài)?？（?jì)算結(jié)果保留整數(shù)）練習(xí)：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？

小結(jié)1、某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76％的赤鐵礦石，該廠理論上可以日產(chǎn)含F(xiàn)e98％的生鐵多少t?2、冶煉2000t含雜質(zhì)3％的生鐵，需要含90%Fe2O3的赤鐵礦石多少t?練習(xí)：3.下圖是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）寫(xiě)出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱(chēng)①

，②

。

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，先要進(jìn)行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳(3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是

，B中觀察到的現(xiàn)象是_______________

。(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺(tái)試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒(méi)有尾氣處理裝置（或沒(méi)有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②

4.右下圖是金屬活動(dòng)性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類(lèi)大規(guī)模開(kāi)發(fā)、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前⑴選擇編號(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是

；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是

。①鋁的密度?、阡X很活潑③地殼中鋁的含量高④鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜②①④⑵鋼鐵的冶煉是人類(lèi)文明的一個(gè)重要標(biāo)志。右圖是實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖，寫(xiě)出冶煉生鐵的化學(xué)方程式

；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

。用磁鐵吸引(或加稀鹽酸有氣泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫⑶在組裝儀器時(shí)，把玻璃管插入橡膠管的操作方法

是

。此裝置有不完善的地方，請(qǐng)說(shuō)出其中一種改進(jìn)方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點(diǎn)燃導(dǎo)管一端用水潤(rùn)濕后旋轉(zhuǎn)插入5.某課外興趣小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進(jìn)行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

請(qǐng)你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：⑴哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少?lài)崳考滓冶麩×蛩?00g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實(shí)驗(yàn)生成氫氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即每人的實(shí)驗(yàn)中都有一種反應(yīng)物已反應(yīng)完。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過(guò)量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過(guò)量。綜合分析可知乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設(shè)Fe的質(zhì)量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑56

2X0.3g則Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少?lài)?？解：⑶需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為Y。