九年级化学金属复习总结2

九年级化学金属复习总结2

九年级化学金属资源的利用和保护知识

地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在．怎样将自然界中的这些化合物变成能为我们利用的金属单质呢？通过学习本课题，你一定会找到满意的答案．

1．我们已经接触过的具有还原性的物质有_______________、____________、_________（写化学式）．2．怎样将氧化铜变成单质铜，写出有关的化学反应方程式．

1．把铁矿石冶炼成铁的过程中，主要的反应原理是什么？（用化学方程式表示）

2．在实际生产时，使用的原料或产物一般都含有杂质，在计算时，应先把不纯物的质量转化成_____________．

3．铁生锈的条件是与_________和_________直接接触，用_____________、____________、_____________等方法可以防止钢铁生锈．

4．保护金属资源的有效途径是______________、______________、______________以及______________等．

【学习目标】

1．了解生铁和钢的冶炼方法及原理．

2．探究铁生锈的条件，并能寻找防止铁生锈的方法．3．掌握含杂质计算的计算方法．4．了解保护金属资源的有效途径．

一、铁的冶炼

在自然界中没有单质铁存在，要想得到单质铁只能通过铁矿石冶炼．自然界中常见的含铁矿石有磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿（Fe2O3），黄铁矿（FeS2），菱铁矿（FeCO3）等，它们是炼铁的主要原料．在初中阶段，我们只研究磁铁矿和赤铁矿的冶炼．

磁铁矿和赤铁矿所含的主要成分都是铁的氧化物，可以利用还原剂将它们变成单质铁．反应原理为3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2但在实际生产过程中，把铁矿石炼成铁是一个复杂的过程．工业上炼铁的主要原料有铁矿石、

焦炭、石灰石和空气；炼铁的主要设备是高炉，冶炼过程如下：（1）在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳；

C＋O2

（2）二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳．

CO2＋C

（3）一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应，生成铁．

3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2

CaO

2COCO2

为了确保CO只与Fe2O3反应，还需将矿石中含的杂质SiO2除去．石灰石高温分解成氧化钙，CaCO3

＋CO2↑，氧化钙再与二氧化硅反应，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸钙），硅酸钙作为炉渣会从铁水中分离出来，从而达到除去二氧化硅的目的．

由于铁矿石的成分复杂，所以在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，所以在计算成本或产量时应考虑到杂质问题．

二、含杂质物质的化学方程式计算

化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量关系．

但在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的，或多或少都含有杂质，当进行计算时所含杂质改变了各物质间的质量关系．因此当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算．

纯物质质量＝不纯物质总量×纯物质所占质量分数

如：有1000g含Fe2O380%的赤铁矿，其中Fe2O3的质量＝1000g×80%＝80g，再如，有1000kg含杂质4%的生铁，则纯铁质量应是：1000kg×（1－4%）＝960kg．

例：某赤铁矿含Fe2O380%，用3000t这种矿石，可炼出含杂质4%的生铁多少吨？分析：计算时应注意把反应物和生成物都换算成纯物质的量，再代入化学方程式计算．解：设3000t这种矿石，可炼出生铁质量为x，根据题设：纯Fe2O3质量＝3000t×80%＝2400t纯Fe质量＝x（1－4%）＝x96%代入化学方程式中：Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

160112

2400tx96%

1602400t112x96%

x＝

1122400t1600.96＝1750t

答：可炼出含杂质4%的生铁1750t．1．怎样防止铁制品生锈？答：常用的防止铁生锈的方法有：

（1）组成合金，以改变铁内部的组织结构．例如把铬、镍等金属加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁制品的抗生锈能力．

（2）在铁制品表面覆盖保护层是防止铁制品生锈普遍而重要的方法．根据保护层的成分不同，可分为如下几种：

a．在铁制品表面涂矿物性油、油漆或烧制搪瓷、喷塑等．例如：车厢、水桶等常涂油漆；机器常涂矿物性油等．

b．在钢铁表面用电镀、热镀等方法镀上一层不易生锈的金属，如锌、锡、铬、镍等．这些金属表面都能形成一层致密的氧化物薄膜，从而防止铁制品和水、空气等物质接触而生锈．

c．用化学方法使铁制品表面生成一层致密而稳定的氧化膜以防止铁制品生锈．

（3）保持铁制品表面的洁净和干燥也是防止铁制品生锈的一种很好方法．2．炼铁和炼钢有何不同？

答：炼铁是把铁从矿石中还原出来，而炼钢是把生铁中的碳含量降下来．原料原理主要设备产品生铁冶炼铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2高炉生铁用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素转炉、平炉、电炉钢炼钢生铁、废钢需要注意的是，生铁和钢都是铁的合金，都是不纯的物质，尤其不能把钢看作纯净物．1．要密切联系生活，将学过的知识积极地运用，加以适当的分析，不需死记硬背．

［例1］某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上，第二天早晨发现菜刀生锈了．试问：（1）菜刀上是否发生了化学反应？（2）菜刀为什么会生锈？（3）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？

答案：（1）菜刀生锈，生成了与铁不同的物质，即生成了新物质，发生了化学反应．（2）用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又与空气中的氧气接触，满足了铁锈蚀的条件，所以生锈．（3）为防止菜刀生锈，可将菜刀洗净擦干，放在干燥处即可，或再涂上一层食用油，起到隔绝空气的作用．

点拨：防锈的方法和措施有多种，但我们应考虑到该同学是在家里，因而要防止菜刀生锈，只需用日常常用且简便易行的防锈方法即可．

2．在研究铁的冶炼过程时，应区别焦炭和一氧化碳的作用，虽然焦炭也有还原性，但在炼铁时起还原剂作

用的是CO，CO是由焦炭和二氧化碳反应得到的．

［例2］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，主要反应过程如下所示：

（1）在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式．（2）写出②、③两步反应的化学方程式

②_____________________________③______________________________答案：（1）CO2，CO；（2）CO2＋C

2CO，3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2

点拨：解本题的关键是弄清冶铁过程中还原剂是什么？它是怎样生成的？然后根据题目所给条件综合分析，便可迎刃而解．

3．在本课题涉及到的计算中，尤其要注意的是关于不纯物的计算，一定要先将不纯量转化成纯量后再根据方程式计算．

［例3］若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，600t这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？

解：设可炼出含杂质质量分数为7%的生铁的质量为xFe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

160112600t×80%x（1－7%）

160480t112x93%x＝

112480t16093%＝365t

答案：可炼出含碳等杂质质量为7%的生铁365t．

点拨：这类题很容易出错，错误原因主要在于没有理解哪些是不纯物的质量，哪些是纯净物的质量．赤铁矿和生铁都是混合物，而在化学方程式的计算中，所涉及到的都是纯净物的质量，只要牢牢把握住这一点，所有含杂质的计算都可迎刃而解．

铁生锈的用途

我们知道，钢铁生锈是铁的致命弱点，全世界每年有近四分之一的钢铁制品由于生锈而报废．在人们研究防止钢铁生锈的过程中，有人就注意到钢铁在生锈的过程中，伴随着一个极其普遍的化学反应现象放热．利用这个化学反应放出的热量作为热源而发明了一种发热剂．这种发热剂的主要成分是铁粉、活性炭、食盐水、木屑等，发热剂和空气接触时，铁屑就要发生一系列复杂的化学反应而生锈，同时放出大量的热．为了加快铁生锈的速度，必须提高铁和空气的接触面，把铁粉的粒度做得很小，其直径一般在0.15毫米以下．发热剂中食盐和活性炭也能加快铁生锈的速度．把发热剂装入塑料袋中，然后再进一步包装，就可以制成各种各样的热散敷袋或化学暖炉，用于取暖或用于医疗保健．温度可维持在50℃～60℃，并能持续很长时间．

1．通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？

（1）在干燥的空气中（2）在潮湿的空气中（3）部分浸在食盐水中（4）浸没在植物油中

指导建议：本题可通过实验来寻找结果，按题目所给要求完成实验，进行探究．当然还可以利用本课题中所学铁生锈的条件分析完成．铁制品在与氧气、水同时接触的条件下易生锈．所以在干燥的空气中，没有水分铁不易生锈，而在潮湿的空气中，既有水，又有氧气，符合铁生锈的条件．当铁部分浸入食盐水中，随着水分的蒸发，液面上的铁实际上也是处在潮湿的空气中，所以也易生锈，但浸没在植物油中，不与氧气、水接触，也就不会生锈了．

我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种外观似金子的锌和铜的合金，试写出反应的化学方程式．（提示：ZnCO3加热可分解为ZnO）．

指导建议：分析题目，原料是ZnCO3、Cu2O和C而产物是Zn和Cu，而且其中C是一种还原性物质，所以这

是一道利用还原剂从氧化物中冶炼金属的题目．所以先找Zn和Cu的氧化物．根据提示：ZnCO3所以可以用C分别还原ZnO和Cu2O，反应的化学方程式如下：

2ZnO＋C

2Zn＋CO2↑2Cu2O＋C

4Cu＋CO2↑

ZnO＋CO2↑

4．某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁多少吨？指导建议：首先将不纯物的量转化成纯物质量Fe2O3质量＝5000t×76%＝3800t设生铁质量为x，则纯铁质量＝98%x然后再根据方程式进行计算．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

1601123800t98%x

160∶3800t＝112∶98%xx＝

3800t11216098%≈2714.3t

5．冶炼201*t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨？指导建议：纯铁质量＝201*t×（1－3%）＝1940t设磁铁矿石质量为x，则Fe3O4质量为90%x反应原理：Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2

23216890%x1940t232∶90%x＝168∶1940t

x＝

2321940t1680.9＝2976.7t

所以磁铁矿质量为2976.7t．

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