人教版九年级下册课题 3 金属资源的利用和保护学案

课题3  金属资源的利用和保护

一、学习目标

1、知道常见的用来提炼金属的矿石，记住可用来炼铁的矿石。

2、了解炼铁的基本原理。

3、会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。

二、知识准备

1、分析“真金不怕火炼”的原因，以及钠、镁等金属为什么在自然界中不能以单质形式存在，而是以化合物形式存在于各种矿物之中的原因。

 2、铁在自然界中以化合物形式存在于矿物中，我们怎样可得到铁单质？

三、学习探究

【自主学习】

 阅读课本第14-15页内容，回答下列问题：

1、地壳中居前五位的元素含量由大到小的排列顺序为：            ，地壳中含量最多的元素与含量最多的金属元素所形成的化合物的化学式为            。

2、常见的铁、铜、铝的矿石主要有哪些？其主要成分是什么？

【交流学习】

1、根据课本第16-17页内容，比较哪种铁矿石最适宜炼铁。（提示：可考虑铁元素的含量高低及在冶炼过程中对环境的影响大小）

2、【观察思考】观察老师演示p16页图8-20的实验，记录实验现象并分析出现现象的原因。

【交流讨论】

1、实验开始时，先                      ，再                                ，

这样做的目的是                                                       。

2、实验结束时，要先                ，再                      ，原因是   

                                            。

3、最后导气管中的气体为何要接一个燃着的酒精灯？

4、在一氧化碳与氧化铁的反应中，一氧化碳具有          性，做            剂。

5、工业炼铁的主要设备是            ，原料是        、       、        、

             等。

6、用化学方程式表示工业炼铁中焦炭如何转化为一氧化碳。

7、工业炼铁中是否得到纯净的铁？

【自主学习】

请完成下列计算

（1）100吨含杂质3%的磁铁矿石中有多少四氧化三铁？

（2）200吨含三氧化二铁97%的赤铁矿石的质量是多少？

（3）含铁95%的生铁1000吨中纯铁的质量是多少？

（4）某炼铁厂利用含三氧化三铁80%的赤铁矿石100吨可得到含铁96%的生铁多少吨？

【精讲点拨】化学方程式表示的是纯物质之间的质量关系，因此，如果物质中含有杂质，要把杂质的质量除去，代入纯物质的质量进行计算。

【交流学习】

小组内互相检查做题情况，找出出错的地方。

【合作学习】

各组内互相交流出错较多的地方，互相纠正并讲解，还不明白的地方提出来有老师统一讲解。

四、达标测试

1．炼铁选用的铁矿石不仅要选含铁量高的，还要选择“有害元素”少的。常见的铁矿有：磁铁矿（主要成分是Fe3O4>）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3>·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）。你认为最适合炼铁的两种矿石是           和             ，理由是（至少写出两条）                                   

                          。

2.用一氧化碳与氧化铁反应炼铁时，可观察到直玻璃管中的现象是        ，反应的化学方程式是                     ，试管内的现象是                 ，反应的化学方程式是                  ，酒精灯处反应的化学方程式是             。做该实验之前应先           ，然后              。目的是为了防止                。

在该实验中最后加一个燃着的酒精灯的作用是，目的是                       。

3．用赤铁矿（主要成分是Fe3O4）为原料炼铁，主要反应的化学反方程式是________________________________。在此反应中，氧化剂是___________，还原剂是___________，铁元素的化合价由_________价变为_________价。 

五、能力提升

冶炼2240吨含杂质3%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？

（1）请你根据化学方程式进行计算。

（2）本题还有其他解法吗？若有，说明依据并列式；若没有，可不必回答此问。

课后练一练

1、下列金属在自然界主要以单质形式存在的是（   ）

A．铁           B．铝          C．镁           D．银

2、冶铁的原料中，除铁矿石、焦炭、空气，还应添加的是（    ）

A．一氧化碳     B．石灰石      C．锰           D．碳化铁

3、 人类每年向地壳和海洋中索取大量的金属矿物资源，以提取数以吨计的金属。其中，提取量最大的是(    )

A．铜           B．铝          C．铁           D．银

4、下列反应中，一氧化碳不是还原剂的是（   ）

A．CO2+C 2CO            B．CO+CuO CO2+Cu石灰石 

   C．3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe    D．4CO+Fe3O4 4CO2+3Fe 

5、某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中主要成分的质量分数为（     ）

A．95%          B．85%        C．90%          D．80%

6、铁在地壳中含量居所有金属元素的第   位，由于铁的化学性质        ，所以铁在地壳中以             形式存在。常见的含铁的矿物有：磁铁矿（主要成分为        ）、

赤铁矿：（主要成分为      ）。工业炼铁时，把           、                、                    一起加入高炉，利用焦炭与氧气反应生成的             把铁从             里还原出来。

7、铁匠师傅常采用将红热的铁器浸入水中急速冷却的方法增加铁器的硬度，此法称为“淬火”。红热的铁与水可生成四氧化三铁和氢气，发生反应的化学方程式为                     ，基本反应类型是                           。

8、某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿石、空气等，主要反应过程如图所示：

（1）在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式                     

（2）写出第（2）、（3）步反应的化学方程式                                            、

                                               。

选做题

9、将一氧化碳通入盛有12克氧化铁的试管内，加热反应一段时间后，停止加热，继续通入一氧化碳至试管冷却，此时，试管内残留固体的质量为9.6克，计算反应生成的铁的质量。

课题3  金属资源的利用和保护（第二课时）

一、学习目标：

1.了解导致钢铁锈蚀的因素以及减速钢铁锈蚀的办法。

2.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属对环境及金属资源保护的重要性，树立珍惜资源，爱护环境的意识。

3.通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素养。

二、知识准备

1.回忆金属活动性顺序表，说说铁是怎样的一种金属？

2．你知道为什么下雨的时候，农民伯伯要把一些铁制的农具拿到屋里吗？

3.你的自行车什么情况下容易生锈，平常你是怎样防护的？

4.日常生活中你还知道哪些铁制品的保护措施？

5.根据课本第17-18页完成探究的过程。

【提出问题】：                                                   ；

【作出假设】：                                                    ；

【设计实验并实施】：各小组内设计实验思路，然后进行实验（约一周前进行）

【观察现象并记录】：每天注意观察实验现象，并记录结果。

三、学习探究：

【自主学习】阅读第18页内容，结合你们的实验结果，回答下列问题：

1、铁制品锈蚀的实质是？

2、在金属活动性顺序中，铝比铁活泼，为什么生活中铁易生锈而铝却不生锈？

3、如何防止铁生锈？

4、完成课本第18页“讨论”

【精讲点拨】无论是哪种方法防锈，其原理主要是保持铁制品表面的洁净与干燥；在其表面加保护层；改变金属的结构等几个方面。

【自主学习】：

阅读课本第18-19页，回答下列问题。

保护金属资源的有效途径是哪些？

2、你知道哪些废旧金属可对环境造成污染？

四、达标测试：

1．化学反应往往需要在一定的条件下进行。通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行。下列所反映的措施中，能加快其化学反应速率的是（   ）

A.铁门表面喷漆　　　　　　　　  B.冰箱保存食物

C.用扇子扇煤炉火，火会更旺      D.将木头电线杆埋入地下的部分用火微微烧焦

2、下列各种情况下，埋在地下的铸铁管道被锈蚀的速率最慢的是（   ）

A.在潮湿、疏松、透气的土壤中　　　 B. 在含铁元素较多的酸性土壤中

C. 在潮湿、致密、不透气的土壤中    D. 在干燥、致密、不透气的土壤中

3、在车船表面刷油漆的目的是（   ）

A.防止钢铁生锈且美观　　　　　　 B.可以增大硬度防止撞坏

C.增大厚度、防止磨损             D.改变铁的颜色

4、生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜线等可以归为一类加以回收利用，它们属于

A．铁矿石        B．金属或合金      C．氧化物       D．非金属单质

5、在切过咸菜的菜刀的同一面上选相近的三处进行下列实验：（1）一处用湿棉球湿润；（2）另一处用干布擦干；（3）第三处用干布擦干后，涂上一层食用油。放置一昼夜，观察菜刀三处表面哪一处最容易生锈          ，由此你得到何种启发                        

                   。

6、常温下，铁生锈的条件是铁接触空气中的          和           而发生的复杂的化学反应。

7、多数食品易吸收空气中的水分变潮湿，并吸收空气中的氧气而变质。生产上多在食品中放入一小包氧化钙粉末，可使食品保持干燥，现已研究成功在食品中放入一小包铁粉（包裹在多空泡沫塑料袋中），用铁粉代替氧化钙粉末的优点是 ：                    。

8、将下列五种选项的序号分别填在横线上，每一项只能用一次。

A.缓慢氧化　      B.疏松多孔          C. 受空气和水的共同作用               

D. 使铁器与空气隔绝    E.没有水分存在铁不易生锈

①钢铁锈蚀条件        ②钢铁锈蚀的过程属于         ③铁锈状态       

④使铁保持干燥        ⑤铁器表面喷漆       

五、能力提升

9、如图所示，在盛水的试管中加入一根洁净的铁钉        

用带U型管的胶塞塞紧，U型管内水面处于同一高度   

一周后观察铁钉和U型管内水面变化（    ）

A．铁钉未锈蚀，水面一样高       B．铁钉锈蚀，水面左低右高         

C．铁钉锈蚀，水面左高右低    D．铁钉锈蚀，U型管内水从右边全部逸出  

课后练一练

1、下列做法不能起防锈作用的是（   ）

A.在铁制品表面镀锌                B.在金属机械上涂油       

C.在金属表面刷油漆                D.保留铁制品上的铁锈    

2、下列建议或方法，对保护金属资源没有作用的是（    ）

A.积极进行寻找金属代用品的开发研究          B.多开采金属矿产     

C.加强废旧金属的回收利用                    D.防止金属锈蚀  

3、铜片长期暴露在空气中表面形成一层铜绿，下面物质与该变化无关的是（    ）

A．CO2          B．O2          C．H2O          D．N2 

4、某些食品包装袋内常有一小包“双吸剂”用来吸收氧气和水分，以防止食品腐蚀。下列物质常温下能与空气中的氧气和水分发生化学反应，反应的产物又容易吸水，因而可用作“双吸剂”的是（   ）

A．熟石灰         B．炭粉          C．铁粉        D．生石灰

5、①汽车  ②机器齿轮  ③门把手 ④锯条 ⑤铁洗脸盆  ⑥铁柜  ⑦铁轴  ⑧剪刀

等常见铁制品，为防止它们生锈，通常适合采取下面哪一种方法（填序号）

（1）在其表面刷一层油漆                                   

（2）在其表面涂上机油                                   

（3）在其表面镀上其它金属                                   

（4）在其表面烧制搪瓷                                   

（5）使其表面氧化形成致密的氧化膜                                   

选做题

6、冬日里的一天，某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄色液体，并伴有一些红褐色的固体。水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修。事后，同学们出于好奇收集了红褐色固体进行探究。

【初步分析】红褐色固体的主要成分是铁锈，铁锈的成分复杂，主要是           。

由此联想到铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟              、              等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的化合物的过程。

【收集资料】①氢氧化铁（红褐色）加热可得铁的氧化物+水（反应前后元素化合价不变）；②暖气片是由生铁铸成的；③当地暖气用水为硬度较大的自来水；④铁与铜都属于金属，有部分相似的化学性质。如：铜在潮湿的空气中可以形成铜绿[化学式为Cu2(OH)2CO3]。

【提出猜想】请根据上述任意一条资料分析，红褐色物质中还可能含有的物质是

              （写一种物质即可），你猜想的依据是                    

【设计实验】请设计一个实验来验证你的猜想（红褐色固体已干燥并研成粉末）