人教版九年级化学下册8.3.1炼铁的原理含杂质物质的有关计算备课素材

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第1课时炼铁的原理含杂质物质的有关计算素材一新课导入情景导入多媒体展示部分常见矿石的实物以及图片。地球上存在着丰富的矿产资源，矿产资源的利用对一个国家的工业发展有着十分重要的作用。金属资源就属于矿产资源的一个重要的分支。请同学们谈谈你们对金属资源的认识。情景导入多媒体展示展示北京奥运会主体育场“鸟巢”的图片。提出问题钢是如何获得的？引出课题。复习导入地壳中含量最多的金属是什么？年产量最高的金属是什么？说出你所知道的含金属的矿石，这些矿石哪些是以金属单质形式存在的，哪些是以化合物形式存在的？(展示各种矿石图片)你想和同学们一起探究矿石变成金属的冶炼

2、过程吗？素材二教学建言建言1实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验此实验是本节课的重点。要把这个实验与炼铁生产的主要原理结合起来，使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。实验中引导学生认真观察、掌握观察的方法。此实验对温度的要求较高，最好用酒精喷灯做，并相应配套用硬质玻璃管装药品，要十分注意实验安全。要求学生学会观察，养成边观察、边记录、边思考的习惯，对于各个步骤都可提出问题，如：1 你选择哪种矿石炼铁，为什么？2 铁矿石如何“变成”铁？你选择什么方法或什么物质？3若选择赤铁矿和一氧化碳炼铁，操作步骤是什么？4 一氧化碳有可燃性，实验开始时应该先通一氧化碳还是先加热，理由是什么？5 实验结束后，应先

3、停止加热还是先停止通一氧化碳？6 尾气有毒，如何处理？7实验中观察到什么现象？每一步要与学生进行讨论，并给出合理的评价。实验后有必要增加一个演示实验：把反应前后两种固体分别用磁铁吸引或分别加入稀盐酸中看有无气泡产生。以证明氧化铁确实变成了铁。拓展一氧化碳的制备：取250mL的圆底烧瓶配上双孔胶塞，一孔插入温度计，另一孔插入导气管。在烧瓶内加入4050mL浓硫酸和510mL甲酸，再放入几块碎瓷粒，塞紧胶塞，于石棉网上加热至80，就有一氧化碳放出，放出的气体经验纯后用排水集气法收集于集气瓶中或气袋里，严防泄漏污染环境。建言2一氧化碳还原氧化铁实验装置改进改进一(1)装置改进：(2) 改进说明：将2

4、个塑料瓶巧妙组合，使供气装置随开随用、随关随停、气流可大可小，增强了对实验过程的调控性；同时尾气存储装置既能自动吸储尾气，又能直观显示玻璃管内空气何时排完(已知玻璃管的容积为36mL)，增强了实验的可操作性和安全性；另外，简化了实验装置，节省了一氧化碳气体(1瓶一氧化碳气体可以在34个班级连续实验)。反应装置源于教材，主体部分保持了与教材设计的一致性，使学生易于接受实验原理。对实验尾气的巧妙处理，既能很好地培养学生的环保意识，又能激发学生的创新精神。利用废旧的塑料瓶替代供气装置和尾气存储装置，丰富了教育装备，节省了教育经费，培养了学生勤俭节约的习惯。改进二(1) 实验装置：(2) 改进说明：为

5、节约药品用量将实验改成微型化实验，设计了一体化的一氧化碳发生装置，可通过胶头滴管滴加甲酸的量来控制反应速率。多余的一氧化碳的处理可以用小塑料袋收集后点燃，这样做既可以处理尾气又可以让学生观察到一氧化碳燃烧的现象。本实验边制取一氧化碳气体边进行其性质检验，无需提前收集大量的一氧化碳气体，这样既方便，产生的污染又少。教材中的实验使用的氧化铁粉末较多，反应所需温度较高且耗时较长，本实验氧化铁粉末用量较少，酒精灯加热即可发生反应，现象非常明显且耗时短。本实验较安全、环保、简便，可操作性强，学生可进行分组实验。本实验装置还可用于一氧化碳还原氧化铜的实验和氢气还原氧化铜的实验。改进三(1) 实验装置：(2

6、) 改进说明：大理石和盐酸的用量要相对多一点，木炭粉的用量要多一点并且尽量平铺，氧化铁的量要尽可能少一点并且尽量平铺。通二氧化碳后当看到澄清石灰水变浑浊就点燃酒精灯和酒精喷灯甲及酒精喷灯乙。操作简单、无污染、安全、利于教师上课演示，现象明显，无需验纯一氧化碳。(3) 建言3含杂质的计算(4) 学生阅读例题；分组讨论；代表讲解思路和要点；共同总结解题方法。(5) 关系图突破难点分步计算：综合计算：高温Fe2O33CO=3CO22Fe160112赤铁矿X纯度生铁X纯度温馨提示：不论分步计算还是综合计算，代入方程式的量必须是氧化铁和纯铁的质量。设的未知数和题目中代入的量一定要符合。素材四板书设计(6

7、) 设计1一、铁的冶炼1 原料：石灰石、铁矿石、焦炭、空气2 原理：高温Fe2O33CO=2Fe3CO23设备：高炉二、有关杂质问题的计算第 1 页要将纯物质的质量代入化学方程式纯物质的质量=不纯物质的质量X纯物质的质量分数设计2素材五课后“练习与应用”变式题1. 1题变式地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，工业上主要是从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。(1)赤铁矿在自然界中储藏丰富，其主要成分的化学式是。(2)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。在Fe3O4中存在两种不同价态的铁离子，其中是Fe2+,32是Fe3+。请写出Fe3O4与一氧化碳反应的化学方程式：3(3)工业上主要采用

8、高炉炼铁，常用到的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气。其中，焦炭的作用是。(仅答一点)高温答案(1)Fe2O3(2)Fe3O4+4CO=4CO2+3Fe(3)提供炼铁所需要的热量或生成还原磁铁矿所需要的还原剂一氧化碳2. 2题变式“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。分析以下铁钉生锈实验的设计，得出的结论不正确的是()A.对比可以说明铁生锈一定要有氧气参加B.对比可以说明铁生锈一定要有水参加C.对比可以说明铁生锈一定要有水参加D.对比可以说明铁生锈必须水和氧气同时参加答案B3. 3题变式金属在生产和生活中有着广泛的应用。(1)液化气罐钢瓶表面涂油漆的作用是。(2)铁制品在沙漠地区不易锈蚀的原

9、因是。答案(1)防锈(2)沙漠地区气候干燥，空气中水分含量少4. 4题变式随着人们生活水平的不断提高，汽车已走进千家万户。制造汽车要用到含铜、铁、铝等成分的多种金属材料。(1)在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的性。(2)工业上用CO还原赤铁矿冶炼金属铁的化学方程式为(3)在实验室中探究铝、铜的金属活动性顺序，除铝、铜外，还需要用到的试剂是。(填一种即可)答案(1)导电高温(2)3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2(3)稀盐酸(或稀硫酸或硫酸铜溶液等)使之充分反应后5. 5题变式将10.0gCu-Zn合金粉末放到盛有足量稀硫酸的烧杯中,（杂质不反应）,烧杯中物质的质量减少0.2goCu

10、-Zn合金属于（“金属”或“非金属”）材料。（2）若不考虑该合金中除Cu、Zn以外的其他成分，请计算原Cu-Zn合金中出必要的计算过程）答案（1）金属解：（2）设铜锌合金中Zn的质量为x,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2T652x0.2g65_2=0.2gx=6.5g锌的含量=65gx100%=65%10g答：铜锌合金中金属锌的含量为65%。6. 6题变式要炼出含有杂质2%的铁1600t,需要含氧化铁质量分数为多少吨？答案解：设需要赤铁矿的质量为X。高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO216011280%x1600tx（12%）16080%x1121600tx（1-2%）x=2800t答：

11、需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿2800吨。7. 7题变式下列防止铁制品锈蚀的措施都合理的是（）A.防止菜刀生锈：菜刀表面涂油或者涂油漆8. 防止剪刀生锈：可以涂油或者镀其他金属C.防止农具生锈：农具上的铁锈及时除去Zn的含量。（写80%的赤铁矿D.防止钢管生锈：工地上的钢管放在潮湿的地方或放水中答案C素材六教材参考答案教材P18讨论参考答案1 .对防止铁制品锈蚀的建议：保持铁制品表面的清洁干燥；在铁制品表面涂上一层保护膜，如涂油、喷漆、镀上一层耐腐蚀的金属等；制成耐腐蚀的合金，以改变其内部组成结构，如不锈钢等；避免与酸(与金属能发生反应的物质)接触等。2.教材P19讨论参考答案稀土金属是

12、重要的战略资源，因其独特优异的性质而广泛应用于高精尖科技和军工领域，是不可再生的重要战略资源。可以从以下几个方面合理利用和保护我国稀土资源：健全相关法规、制度，严格执法，如建立稀土战略资源储备制度，出口配额制度等；改进生产工艺、创新管理体系；控制生产总量、控制稀土初级产品出口、发展深加工产品；促进稀土资源回收利用；等等。教材P21练习与应用参考答案1 .(1)Fe2O3(2)Fe3O4(3)FeCO3(4)Al2O32 .在(2)(3)两种情况下，铁钉容易生锈；(3)生锈最快。解析生锈的条件是铁与氧气、水接触。盐水能加快铁制品锈蚀。3. (1)沙漠地区气候干燥，空气中水分含量低。(2)用干布擦

13、净可保持自行车的洁净和干燥，擦干后用带油的布擦，在自行车表面形成一层保护膜，水分不易侵入，可以防止铁生锈。如果直接用带油的布擦，不仅不易擦干，而且还容易将水分盖在油层下，使铁生锈。高温人4. ZnCO3=ZnO+CO2T高温小2ZnO+C=2Zn+CO2T高温小2CU2O+C=4Cu+CO2T5.解：设该厂理论上可日产含铁98%的生铁的质量为x。八局温一Fe2O3+3CO=2Fe+3CO21601125000tx76%xx98%160_5000tX76%112xx98%x=2714.3t答：该厂理论上可日产含铁98%的生铁2714.3to6.解：设需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x。高

14、温Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2232168xx90%2019tx(13%)232xX90%1682000tx（13%）x=2976.7t答：需要含Fe3O490%的磁铁矿石2976.7t。7.方案一：涂油；优点是操作比较简单，但使用了之后还需要再涂油，比较麻烦。方案二：使用后洗净擦干，放在干燥通风处；优点是防锈效果好，成本低，但费时费力。素材七能力培优【培优训练题】1.（全国复赛）在a、b两支试管中加入体积相同的同种生铁块。在a中加入食盐水，塞上橡皮塞，如右图。U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面等高）。放置一段时间后,下列有关叙述错误的是（）拜耳A.生铁块中的主要成分是铁，也含有少量

15、的碳-B.红墨水柱两边的液面变为左低右局底、红墨水/4超'生铁VbC.两试管中铁均被锈蚀D.a试管中发生的反应是2C+2Fe+3O2=2FeCO32 .（佛山初赛）钢铁是重要的金属材料。（1）下列铁制品的用途中，利用金属导热性的是（填字母，下同）。（2）目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用，其目的是。A.节约金属资源B.合理开采矿物C.防止钢铁生锈（3）为防止水龙头生锈，其表面镀有一层铭。铁生锈的条件是。（4）将生锈的铁制品放入盛有过量稀盐酸的洗槽中，观察到溶液变黄，有无色气泡逸出。写出其中一个反应的化学方程式。【情景创新题】3 .（原创题）2012年4月21日22日，中国腐蚀

16、与防护学会联合北京科技大学新材料技术研究院在北京科技大学举办了第二届世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以材料延寿绿色防腐蚀产品与先进技术”为主题，举办了材料延寿科技展览和企业新技术展览等活动。活动旨在通过展览等形式，向社会各界展示腐蚀的危害及腐蚀防护的重要性。金属锈蚀是一个长期困扰人们的难题，金属锈蚀造成的损失极其重大，据美国金属学会统计，全球每年因金属锈蚀造成的经济损失占生产总值的4%,因锈蚀而报废的金属占第5页总产量的30；我国每年因金属锈蚀造成的经济损失达3000多亿元。铁制品的防锈原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。常见防锈方法有以下几类：第一类：表面保护法（隔绝氧气、酸雨等物质）。

17、（1）外加防护漆或塑料。例如：汽车的外表面等；（2）覆盖活泼性较弱的金属。如：装饰品镀金，镀铜等；（3）定期外加润滑油。如：轴承中的润滑油不光有减少阻力的作用还能防止氧化。第二类：牺牲阳极的阴极保护法（提供电子）。表面覆盖活泼性较主体金属强的金属。如在海轮的船体上钉上锌块、镀锌铁。第三类：改变金属的组成（合金）。请根据上述材料回答下列问题：（1）2019年4月21日22日，中国腐蚀与防护学会联合北京科技大学新材料技术研究院在北京科技大学举办了第二届“世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以“材料延寿绿色防腐蚀产品与先进技术”为主题。下列做法不符合该主题的是（）A回收铝制饮料罐B.在钢铁制造的船表面刷

18、环保油漆C.在铁制品表面镀锌D.常用自来水冲洗自行车可防止生锈（ 2）下列做法易使金属被腐蚀的是（）A用过的菜刀擦干B铝锅盛放酸菜C铁护栏涂上油漆D自行车钢圈镀铬（ 3）自行车车把防锈的措施是镀金属锌，镀锌防锈的原理是（）A锌与氧气结合生成致密的氧化锌保护膜，防止外界空气与内部铁接触B金属锌的活动性比铁弱，化学性质稳定C金属锌属于不活泼金属，不与酸、氧气等物质反应D金属锌不能与水反应，所以起到防锈作用（ 4）下列防锈措施属于改变金属的组成的是（）A自行车轴承中涂润滑油B.铁制大门表面喷漆C.制成不锈钢菜刀D.装饰品镀金（ 5）据了解，人的手汗也能腐蚀金属。汗液是一种无色透明或淡黄色带有咸味、呈弱酸性的液体，除含有钠、钾、钙、镁盐外，还含有少量尿素、乳酸、柠檬酸等有机酸。人的当汗液与金属接触时，会在金属表面形成一层汗液膜，汗液膜会对金属引起电化学作用，腐蚀金属。为防止手汗引起锈蚀，请你给工厂生产人员提出合理的建议：(写出一点即可)。(6)金属锈蚀是一个长期困扰人们的难题，金属锈蚀造成的损失极其重大，我国每年因金属锈蚀造成的经济损失达3000多亿元。请你就保护金属资源提出一点合理化建