8.3金属资源的利用和保护习题课件---2023-2024学年九年级化学人教版下册

答案 (2)解：设含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁 96%的生铁的质量为 x。
Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2
232
168
348 t
96%x
232 = 348 t x=262.5 t
168 96%x
答：含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96%的生铁的
质量为262.5 t。
拓展
活泼的金属元素总是以其最稳定的化合物存在。可溶性的化合 物，大都溶解在海水、湖水中，少数埋藏于不受流水冲刷的岩石下 面；难溶的化合物则形成五光十色的岩石，构成坚硬的地壳。
目前，大多数金属是从地壳中的矿石中生产出来的，钠、镁等 金属是从海水中提取的。
2.几种常见金属矿石的名称及其主要成分
特别提醒
c.加快装置的降温 ③装置E的作用是 处理尾气，防止污染空气 。
(4)加热时剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析： 若反应温度控制在600 ℃~700 ℃，得到的固体有 Fe3O4、FeO (填化学式)；为提高产率，可采取的措施是
将温度控制在850 ℃以上 。
图2
解析 (1)铁在自然界中主要以化合物的形式存在，说明常温下铁 的化学性质比较活泼。(2)A装置中采用水浴加热，该加热方式能 使圆底烧瓶受热更均匀。(3)①一氧化碳在高温下能与氧化铁反应 生成铁和二氧化碳。②停止加热后继续通一氧化碳，可以防止石 灰水倒吸，还可以加快装置的降温；装置没有拆开，不会进入空 气，灼热的铁不会被氧化。③一氧化碳有毒，会污染空气，E装 置可用于处理尾气，防止CO污染空气。(4)由图2可知，当反应温 度控制在600 ℃~700 ℃，得到的固体有Fe3O4和FeO；若想提高产 率，应将温度升高至850 ℃以上。
核心素养全解
基于工业炼铁的科学探究与实践 素养解读
关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合 理开发的重要性，具有可持续发展意识和绿色化学观念。深刻 理解化学、技术、社会和环境之间的关系，能运用已有知识和 方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响。以工业 炼铁为依托，通过科学探究与实践考查工业炼铁的原理、流程 及对环境的影响等是中考的热点。
现象
结论
Ⅰ和Ⅱ Ⅰ中铁钉生锈，Ⅱ中铁钉不生 铁钉锈蚀需与氧气接触 锈
Ⅰ和【Ⅲ实验Ⅰ结中论铁】钉生锈，Ⅲ中铁钉不生 铁钉锈蚀需与水接触 铁生锈锈的条件是铁与水、氧气同时接触。
【实验反思】 ①实验开始前，需用砂纸打磨铁钉，目的是除去表面的铁锈。 ②实验中所用的蒸馏水经煮沸并迅速冷却，目的是除去水中的 氧气。 ③植物油的作用是将蒸馏水和空气隔绝。 ④干燥剂的目的是干燥空气，使铁钉不与水蒸气接触。 (2)铁锈的主要成分Fe2O3·xH2O结构疏松，不能阻碍里层的铁继 续锈蚀。
第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利 用和保护
·教材知识全解
知识点1 金属资源及铁的冶炼 知识点2 含杂质物质的有关计算
知识点3 金属的锈蚀与防护
知识点4 金属资源的保护
·核心素养全解
教材知识全解
知识点 1 金属资源及铁的冶炼
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1.金属资源的存在及存在形式
存在 地壳和海洋中
存在 单质(少数很不活泼的金属，如金、银等) 形式 化合物(金、银等以外的其他金属)
点)。
(3)实验的部分操作为：Ⅰ.点燃E处酒精灯；Ⅱ.通一会儿CO后，
再
点燃C处酒精喷灯；Ⅲ.C处停止加热(装置未拆开)，继续通CO；
Ⅳ……
①装置C中红棕色粉末变黑的化学方程式为
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
。
②步骤Ⅲ继续通CO的目的是 bc (填字母)。
a.防止灼热的铁被氧化
b.防止石灰水倒吸
(3)混合物的总质量=
某物质的质量 该物质的质量分数
。
特别提醒 进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是 杂质的质量分数还是主要成分的质量分数，计算时一般假定杂 质不发生反应，换算得到的纯物质的质量在代入化学方程式时， 要找准对应的位置。
例 2 (2023四川眉山中考)磁铁矿石(主要成分为Fe3O4)是常用 的炼铁原料，工业上可通过反应：Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2，将 其中的Fe3O4转化为Fe。 (1)Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 3∶4 。 (2)假设炼铁过程中铁没有损耗，用含348吨Fe3O4的磁铁矿石理 论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少(写出计算过程)?
知识点 4 金属资源的保护
பைடு நூலகம்
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1.保护金属资源的重要性 (1)矿物的储量有限，而且不能再生。
据估计一些矿物可供开采的年限
(2)废旧金属的随意丢弃会造成资源浪费和环境污染。
2.保护金属资源的有效途径 (1)防止金属的腐蚀。 (2)回收利用废旧金属。 (3)合理地、有计划地开采矿物。 (4)寻找金属的代用品。
A.Fe2O3是磁铁矿的主要成分 B.应先加热Fe2O3，再通入CO C.红棕色的粉末逐渐变黑 D.气体通过澄清石灰水后可直接排放
解析 Fe2O3是赤铁矿的主要成分；实验应先通入一氧化碳，排出 装置内的空气后，再用酒精喷灯加热，防止发生爆炸；一氧化碳 具有还原性，能与Fe2O3反应生成铁和二氧化碳，会观察到红棕色 的粉末逐渐变黑；通过澄清石灰水后的气体中含有一氧化碳，一 氧化碳直接排放到空气中会污染环境，应增设尾气处理装置。
例 3 (2023山东济南历下二模)“对比法”是实验探究中常用 的一种科学方法。如图是探究铁生锈条件的实验，有关现象和 结论中，不正确的是 ( B )
A.①中铁钉明显生锈，②③中铁钉几乎不生锈 B.对比②③可以说明铁生锈一定要有氧气参加 C.对比①③可以说明铁生锈一定要与水接触 D.保持铁制品表面清洁干燥可以防止铁生锈
解析 ①中的铁钉能与氧气、水充分接触，②中的铁钉只能与水 接触，③中的铁钉只能与干燥的氧气接触。一段时间后，①中铁 钉明显生锈，②③中铁钉几乎不生锈，A说法正确；②③中的铁 钉均不生锈，对比②③不能说明铁生锈一定要有氧气参加，B说 法错误；①中的铁钉与氧气、水充分接触后生锈，③中的铁钉只 与干燥的氧气接触，几乎不生锈，对比①③，可以说明铁生锈一 定要与水接触，C说法正确；对比①②③中铁钉锈蚀的情况，可 知铁钉生锈要与水、氧气同时接触，则保持铁制品表面清洁干燥 可以防止铁生锈。
4.高炉炼铁 (1)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 (2)冶炼原理：在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁 矿石中还原出来。
(3)炼铁高炉及炉内主要化学反应如图所示。 (4)产品：生铁。
例 1 (2023辽宁沈阳皇姑三模)实验室用如图所示装置进行模 拟炼铁实验。下列说法正确的是 ( C )
知识点 2 含杂质物质的有关计算
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1.化学方程式中所体现的各物质的质量关系都是纯物质之间的
质量关系。在进行计算时，必须将含杂质物质的质量换算成纯
物质的质量，再代入化学方程式进行计算。
2.常用换算公式
该物质的质量
(1)混合物中某物质的质量分数= 混合物的总质量 ×100%；
(2)某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数；
(6)注意事项 ①先通CO：排出装置内的空气，以免加热CO与空气的混合物发 生爆炸。 ②实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却：防止铁粉在较高温 度下被氧化。 ③尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要进行点燃处 理或收集，防止污染空气。
拓展
一氧化碳还原氧化铁的装置可进行如下改进，该装置既处理了 尾气，又节约了燃料。
解析 (1)由化学式可知，Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 3∶4。(2)根据一氧化碳与四氧化三铁反应的化学方程式，由四 氧化三铁的质量可以计算出含铁96%的生铁的质量。
知识点 3 金属的锈蚀与防护
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1.铁制品的锈蚀 (1)探究铁制品锈蚀的条件
【实验设计】
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
【实验现象及分析】
对比实验
冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则： (1)所需提炼金属的含量高； (2)矿石中对环境有害的元素少； (3)冶炼途径尽可能简便。
3.实验室一氧化碳还原氧化铁 (1)实验装置
(2)实验步骤
(3)实验现象 玻璃管中的粉末由红棕色逐渐变成黑色；试管中的澄清石灰水 变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。
(4)化学方程式 ①3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(玻璃管中)。 ②CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O(试管中)。 ③2CO+O2 2CO2(导管末端)。 (5)实验结论 红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁，同时生成二氧化碳。
例题 (2023福建福州期末)铁是人类社会使用最广泛的金属。 图1是实验室模拟工业炼铁。
图1
(1)铁在自然界主要以Fe2O3等化合物的形式存在，说明常温下，铁 的化学性质较 活泼 (填“活泼”或“稳定”)。
(2)利用装置A制备CO，反应原理是HCOOH
CO↑+H2O。
该加热方式相较于用酒精灯加热，优点有 使受热更均匀 (写一
点拨
很多食品中都有一个有一定透气度和强度的密封纸袋，里面盛 装的铁粉可作为“脱氧剂”，这是因为铁生锈的过程既吸收氧气又 吸收水，可以防止食品变质、受潮。
2.铁制品锈蚀的防护 (1)防锈原理：使铁制品隔绝氧气或水。 (2)防止铁制品锈蚀的方法 ①“讲卫生”——保持铁制品表面洁净和干燥。 ②“穿外衣”——在铁制品表面覆盖一层保护膜，如喷漆、涂 油、搪瓷、电镀、烤蓝等。 ③“强体质”——改变金属的组成与结构，制成耐腐蚀的合金， 如制成不锈钢等。