人教版初中化学九年级下册 课题3　金属资源的利用和保护 市赛一等奖

课题3金属资源的利用和保护人类生活离不开金属图8-15自然界以单质形式存在的金图8-16

自然界以单质形式存在的银

除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。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)问题出示：本节课，我们将从以下四个方面进行学习：1．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石2．炼铁的原理、设备：在高温下用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来；高炉3.实验过程中注意的安全事项4．炼铁时发生的反应5．关于含杂质的化学方程式计算赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝士矿黄铜矿辉铜矿

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿

Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）黄铁矿（主要成分FeS2）菱铁矿（主要成分FeCO3）想一想：⑴假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料?哪种最适宜？

⑵除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%62.4%48.3%46.7%一.铁的冶炼原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温1.工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂⑴原理：

在高温条件下，利用焦炭与O2反应生成的CO把铁从铁矿石中还原出来。⑵设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温CO2＋C2CO

高温C

+

O2

CO2

点燃

请看《一氧化碳还原氧化铁》视频现象分析反应式尾气处理红色的粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)和二氧化碳1、实验室用一氧化碳还原氧化铁（炼铁的原理）①用燃着的酒精灯将尾气点燃②用气球收集尾气Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是：

用磁铁吸引(或加稀盐酸有气泡产生)实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边酒精灯4、通入一氧化碳气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯注意：应先通CO后加热，实验完毕后继续通CO直到试管冷却（即：CO“早出晚归”，酒精灯“迟到早退”）。先通CO后加热，是为了将玻璃管中的空气排尽，防止加热时可能发生爆炸；实验完毕后，先停止加热，继续通CO直至玻璃管冷却，是为了防止高温下的生成物铁与氧气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。

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：代入化学方程式中计算的数据，必须是纯净物的质量。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80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80％=800tFe2O3+3CO＝2Fe+3CO2高温160112800txx=560t折合为含铁96％的生铁的质量为

560t÷96％=583t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583t⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。解：⑴生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高温160X·85%=1122850tX≈4790t

答：⑴该3000t生铁中含纯铁2850t。⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。

1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：⑴该3000t生铁中含纯铁多少吨？⑵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：通过本节课的学习，你有哪些收获？

小结1、某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含Fe98％的生铁多少t?2、冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含90%Fe2O3的赤铁矿石多少t?练习：3.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①

，②

。

(2)实验过程中，先要进行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加热Ⅱ．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中观察到的现象是_______________

。(4)该装置的不足之处是

。铁架台试管ⅡFe2O3+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①②

4.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。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu约6000年前约200年前约600年前约2500年前⑴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

。①铝的密度小②铝很活泼③地壳中铝的含量高④铝的表面易生成致密的保护膜②①④⑵钢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：

。用磁铁吸引(或加稀盐酸有气泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高温⑶在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法

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导管一端用水润湿后旋转插入5.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：⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；⑵计算样品中铁的质量分数；⑶若生产1000t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208.7g158.7g163.7g(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成氢气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即每人的实验中都有一种反应物已反应完。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：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。

设Fe的质量为X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑56

2X0.3g则Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵计算样品中铁的质量分数；答：样品中铁的质量分数为93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生产1000t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？解：⑶需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。