人教版 化学 九年级下册 8.3金属资源的利用和保护 知识点讲义

知识点讲义——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 金属资源概况1．金属资源地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在之外，其余都以化合物的形式存在。

2．常见的矿石工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属，用于工农业生产和其他领域。

常见的金属矿石见下表：金属矿石赤铁矿磁铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S[引申拓展]铝是地壳中含量最多的金属元素，人类每年从金属矿物资源中提取量最大的金属是铁，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁是最主要的金属材料。

知识点2 铁的冶炼（重点）1.冶铁原理（一氧化碳还原氧化铁）炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。

在实验室里，可以利用下图所示装置进行实验。

【实验步骤】①检查装置的气密性；②装入药品并固定装置；③向玻璃管内通入CO气体；④加热氧化铁；⑤停止加热；⑥停止通入CO气体。

【实验现象】红色粉末逐渐变成黑色；澄清的石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。

【实验结论】CO能将氧化铁还原成铁，同时生成CO2，CO有还原性，是冶金工业上常用的还原剂；3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 。

【注意事项】①CO是还原性气体，与空气混合，当温度达到CO的着火点时，有发生爆炸的危险，因此实验前必须验纯，并且实验过程中要先通入CO，赶尽装置内的空气，然后再加热。

②实验结束后还要继续通入CO至玻璃管冷却，防止空气进入使铁重新被氧化，另外也可以防止石灰水倒流，使热的玻璃管炸裂。

[规律方法]（1）在实验中，右边酒精灯的作用是处理尾气CO，防止CO污染空气。

反应的化学方程式为：2CO + O2 2CO2 ，除了直接点燃之外，实验室还经常采用其他两种方法处理CO尾气：①用气球回收后再进行处理；②用储气瓶回收待留做其他实验用。

（2）在该实验中，澄清石灰水有两个作用：①验证反应生成了CO2；②除去CO2，便于点燃尾气CO 。

2.工业冶铁（1）原理：工业炼铁就是利用了氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成金属铁和二氧化碳这一原理。

在这个反应中，氧化铁的氧被一氧化碳夺去，铁被还原出来，一氧化碳是还原剂。

像这样，含氧化合物里的氧被夺去的反应属于氧化还原反应。

[引申拓展]在氧化还原反应中，提供氧的物质是氧化剂，具有氧化性，发生还原反应，反应中被还原。

夺去氧的物质是还原剂，具有还原剂，反应中被氧化。

千万要理解，不管是氧化剂还是还原剂，都是指的反应物而不是指的生成物。

（2）工业冶铁：工业冶铁所使用的设备是高炉，主要原料有：铁矿石、焦炭、石灰石和空气，其中石灰石的主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去。

高炉炼铁的产物是生铁。

高炉内主要化学反应如下图所示：（3）所涉及的主要化学反应：C + O2 CO2 ，CO2 + C2CO ，3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2，CaCO3 CaO + CO2 ↑，SiO2+ CaO CaSiO3（生成的硅酸钙为高温耐火材料，变为滤渣）。

[引申拓展]（1）炼铁原料中石灰石的作用就是与矿石中的杂质反应，使其转化成炉渣而除去。

（2）焦炭的作用就是燃烧放出热量，为炼铁提供高温，并且产生一氧化碳做还原剂。

（3）实验室炼得的铁中不含碳杂质，工业上高炉练得的是生铁，主要成分是铁，还含有C、P、S等元素。

知识点3 含杂质物质的有关计算（重点）1．原理反应物和生成物之间的质量成正比例，从而可列出比例式求解。

反应物和生成物必须是纯净物，如果有杂质，先要把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量。

2．公式（1）纯净物的质量 = 不纯物质量–杂质质量 = 不纯物质量×纯净物的质量分数（纯度）= 不纯物质量×（1 -杂质的质量分数）（2）纯度 = 纯净物的质量 / 不纯物的质量× 100% 。

知识点4 金属资源保护（重、难点）1．探究铁制品腐蚀的条件【实验目的】探究铁制品锈蚀的条件。

【实验步骤】①在第Ⅰ支试管中放入一根洁净的铁钉和经煮沸后迅速冷却的蒸馏水（铁钉未完全浸入水中）；②第Ⅱ支试管中放入一根铁钉，注入蒸馏水至完全浸没铁钉，然后在水面上注入一层植物油；③将第Ⅲ支试管烘干，放入一根铁钉，再在试管口上塞上一团棉花，棉花上方一些干燥剂氯化钙，最后用橡皮塞塞进试管口。

【实验现象及分析】如下表。

试管编号ⅠⅡⅢ实验现象铁钉生锈，在水面附近腐蚀严重铁钉没有生锈铁钉没有生锈实验分析铁钉同时根水、氧气接触而生锈铁钉只与水接触不生锈铁钉只与干燥的空气接触不生锈【实验结论】铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触，铁生锈是铁与水、氧气共同的结果。

2．铁制品生锈的过程铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。

铁与氧气、水等反应生成的是铁锈，其主要成分是Fe2O3·x H2O。

铁锈疏松多孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速锈蚀。

因此，当钢铁制品表面生锈时，应及时除锈并做防锈处理。

[引申拓展]①铝的化学性质比较活泼，但铝在空气中能与氧气反应形成致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应。

②温度升高或在盐水环境中，铁生锈的速率会增加，用过的菜刀或炒完菜的铁锅若没有擦干净，过一晚可能会生锈，就是这个缘故。

3．防止铁制品锈蚀的方法铁生锈的条件：一是必须与氧气接触；二是必须有水参加。

只要破坏期中的一个条件，铁就不能生锈，因此防止铁生锈可以采用的方法有：（1）保持铁制品表面的洁净和干燥。

（2）在铁制品的表面覆盖一层保护膜，以达到隔绝空气和水的目的，如在铁制品表面刷油漆、涂油等。

（3）可以在铁制品表面上镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。

（4）可以通过化学反应使铁制品表面生成致密的保护膜，如钢锯条上的烤蓝等。

[引申拓展]如果金属表面有锈，可以除锈的方法有：（1）物理方法：刀刮、砂纸擦；（2）化学方法：使铁锈在酸溶液里生成可溶性的化合物，酸洗时酸不能过量。

4．金属资源保护（1）保护金属资源的必要性①金属资源是有限，且不可再生的；②废旧金属的随意丢弃不仅造成资源的浪费而且还会造成环境的污染。

（2）金属资源的保护途径①防止金属腐蚀；②回收利用废金属；③合理、有计划地开采矿物；④寻找金属的代用品，例如塑料制品。

第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护边讲边练例1、下列说法正确的是（）A．金属在自然界中主要以单质的形式存在B．铁在自然界中主要以单质的形式存在C．“沙里淘金”说明黄金在自然界中主要以单质的形式存在D．金属在自然界中主要以单质的形式存在，说明金属比较活泼点拨：除少数很不活泼的金属如金、银等以单质的形式在自然界存在，其余金属由于比较活泼，都以化合物的形式存在。

沙里能淘到金单质说明黄金在自然界中主要以单质的形式存在。

故选C【针对训练1】下列金属在自然界中能够以单质形式存在的是（）A．K B．Al C．Na D．Au例2、实验室里用如图所示装置还原氧化铁的过程，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。

关于该实验，下列说法错误的是（）A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成B．实验结束时，玻璃中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成D．为了防止空气污染，应增加尾气处理装置点拨：二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，说明产生了二氧化碳；玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，还可能是四氧化三铁、氧化亚铁；有三氧化二铁生成四氧化三铁、氧化亚铁、铁的过程中质量均减少；实验中一氧化碳过量应添加尾气处理装置。

故选C【针对训练2】图甲是实验室用CO还原氧化铁的装置，图乙是炼铁高炉示意图。

下列叙述中错误的是（）（不定项选择）A．高炉炼铁中原料焦炭的作用是只提供热量B．高炉炼铁原理是：3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2C．甲图中实验开始时应先点燃加热氧化铁的酒精喷灯D．乙图中生铁出口应低于炉渣出口例3、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下图的装置进行试验探究，请按要求填空：请按要求填空：（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ___________________________________ ；（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是___________________；（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是________________________；（4）实验开始时要先通入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_______________________________________________________________________________________________________________。

点拨：（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（2）澄清石灰水变浑浊；（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，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽。

【针对训练3】某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。

请回答有关问题：(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→()→()→()。

C装置中NaOH的作用是____________________________。

(2)实验开始时，应___________________________ (填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是______________________________________________________________ 。

(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为___________________________，反应方程式为__________________________________。

(4)除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3______________ (请写一物质的化学式)。

例4、我国铁矿石资源比较丰富，某钢铁厂用1000 t 含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上可以炼出含杂质4%的生铁多少吨？解：1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000 t × 80％＝800 t设理论上可以炼出铁的质量为x3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2160 112800t xx ＝560 t 得到含杂质4％的生铁的质量为：560 t ÷（1－4％）≈583.3 t 答：可炼出含杂质4％的生铁583.3 t 。