初中化学人教版九年级下

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第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护知识点1:金属资源的存在形式及矿石1.金属的存在地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属主要以单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。其中地壳中含量最高的金属元素是铝。2.几种重要的矿石(1)工业上把能用来提炼金属的矿物叫做金属矿石。(2)几种常见的金属矿石的名称和主要成分如表1:表1金属矿物主要成分赤铁矿Fe2O3黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝土矿Al2O3黄铜矿CuFeS2辉铜矿Cu2S拓展延伸冶炼金属时,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。常见的铁矿石有:磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成分是FeS2),其中理论上最适合炼铁的两种矿石为,理由是。答案：磁铁矿和赤铁矿;这两种矿石中铁元素含量高,且含对环境造成污染的有害元素少点拨：选择适合炼铁的矿石要从两个方面考虑:①铁元素含量高;②有害元素少。黄铁矿中含有硫元素,冶炼时产生SO2,对环境污染严重;磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿中,磁铁矿和赤铁矿中铁元素的含量高。所以最适合炼铁的两种矿石为磁铁矿和赤铁矿。知识点2:一氧化碳还原氧化铁试验试验设计1.试验目的:通过试验探究铁的冶炼原理。2.试验原理:3CO+Fe2O33.试验装置:如图1所示。2Fe+3CO2。最新中小学教案、试题、试卷

图1

4.试验步骤:(1)检查装置的气密性。

(2)将适量的氧化铁(用磁铁靠近时不能被磁铁吸引)放入硬质玻璃管中,并固定装置。

(3)点燃酒精灯。

(4)向玻璃管中通入CO气体。(5)点燃酒精喷灯,给玻璃管内盛放药品的部位加热。(6)当红色粉末全部变黑后,中止加热。

(7)当玻璃管内的固体冷却后,先中止通CO,后熄灭装置最终面的酒精灯。分析论证

5.试验现象:(1)红色粉末变为黑色(用磁铁靠近时能被磁铁吸引)。(2)澄清石灰水变浑浊。

6.试验结论:试验前的红色粉末不能被磁铁吸引而反应后得到的黑色粉末能被磁铁吸引,说明试验得到的黑色粉末为不同于试验前物质的一种新物质,根据它能被磁铁吸引的性质可推断出所得黑色粉末为铁粉;澄清石灰水变浑浊说明反应产生二氧化碳,即该反应中,生成了铁和二氧化碳。

试验点拨

1.CO气体有毒,由于反应中有残留的CO气体排出,为避免CO排入空气污染环境,所以做该试验时一定要进行尾气处理,图1中是将尾气燃烧掉,也可以用集气瓶(或气球)将尾气收集起来再利用等;

2.试验前应先点燃装置最终面的酒精灯,以防止CO排入空气污染环境;3.试验开始时,一定要先通一段时间的CO,然后再加热,这样可以排尽玻璃管中的空气,防止加热时发生爆炸;

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4.当红色粉末全部变黑后,应先中止加热,继续通CO直到玻璃管冷却,这样可以让得到的还原铁粉在CO气流中冷却,防止被空气中的氧气再次氧化;

5.当玻璃管冷却后,先中止通CO,最终熄灭装置最终面的酒精灯,以保证不让残留的CO气体排入空气。

早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用图2装置进行试验探究,请按要求填空:

图2

(1)写出CO还原Fe2O3的化学方程式;

(2)试验中盛澄清石灰水的试管中可观测到的现象是;(3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是;

(4)试验开始时要先通入CO,把装置中的空气排尽后再加热,以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是。

答案：(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)石灰水变浑浊(3)燃烧多余的CO(或消除CO对空气的污染)(4)在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出微弱的爆鸣声,证明空气已经排尽

点拨：(1)一氧化碳在高温条件下将氧化铁还原成铁,反应的化学方程式是:3CO+Fe2O32Fe+3CO2;(2)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,所以观测到的现象是石灰水变浑浊;(3)由于一氧化碳是有毒的气体,点燃的酒精灯的目的是燃烧多余的CO;(4)由于一氧化碳是可燃性的气体,与空气或氧气的混合气体点燃时易发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是:在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出微弱的爆鸣声,证明空气已经排尽。知识点3:铁的冶炼

1.工业炼铁的原料、主要反应原理、设备见表2:

表2

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原料主要原理设备铁矿石、焦炭、石灰石、空气3CO+Fe2O3高炉2Fe+3CO22.方法:将铁矿石(如赤铁矿)、焦炭和石灰石按一定的比例一起参与到高炉中,从炉的下部通入热空气,在高炉内发生繁杂的化学反应,其中焦炭转变成一氧化碳,而一氧化碳在高温条件下与铁矿石反应生成铁,同时石灰石高温分解,将矿石中的杂质转化为炉渣排出。此时炼出的铁为含有杂质的生铁。3.炼铁过程中发生的化学反应:(1)产生还原剂:C+O2CO2CO2+C2CO(2)形成生铁:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(3)形成炉渣:CaCO3CaO+CO2↑CaO+SiO2CaSiO3某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、空气等。主要反应过程如图3所示。焦炭铁图3(1)在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式。(2)写出②③两步反应的化学方程式:②;③。答案：(1)CO2;CO(2)C+CO22CO;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2点拨：解此题的关键是把握炼铁的原理。焦炭与过量空气在高温条件下,充分反应生成大量的二氧化碳气体;二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳;一氧化碳与赤铁矿在高温下反应生成铁和二氧化碳。知识点4:含杂质化学反应的计算有关化学方程式的计算是根据参与反应的反应物和生成物的质量比来进行的,因此在计算过程中,不管是反应物还是生成物,代入化学方程式进行计算的都必需是纯净物的质量。但在实际生产过程中,原料与产品都不可能是绝对纯净的,或多或少都含有杂质,因此,在计算时必需先将不纯物质的质量折算成纯净物质的质量,再代入化学方程式中计算。1.有关计算公式:(1)纯净物的质量=不纯物质的质量×纯净物的质量分数(2)不纯物质的质量=纯净物的质量÷纯净物的质量分数最新中小学教案、试题、试卷

(3)物质的纯度=×100%

2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤为:

(1)将含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。(2)将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。

(3)将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质质量。

要炼出含杂质的质量分数为2%的生铁560t,至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨?

解:生铁中铁的质量=560t×(1-2%)=548.8t。设至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石的质量为x。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO216011280%x548.8t

=

,x=980t

答案:至少需要含Fe2O380%的赤铁矿石980t。点拨：代入化学方程式进行计算的必需是参与反应或反应生成的纯净物的质量,因此,解此题时首先将生铁的质量换算成纯铁的质量,再代入化学方程式中进行计算。

知识点5:探究铁生锈条件的试验

试验设计