1、龙 文 教 育 精品课程辅导讲义 讲义编号 12 春季 07YW08 辅导科目： 化学 年级： 初一 课 题 第二十讲 金属的冶炼与防护 授课时间：2013 年 9 月 8 日 备课时间：2013 年 9 月 教学目标 金属资源的利用和保护 教学重点 铁的冶炼 实验室一氧化碳还原氧化铁 教学难点 铁生锈的实验 教学内容 一.金属资源的利用和保护 矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。 常见的矿石及主要成分：赤铁矿（Fe 2O3） 、磁铁矿（Fe 3O4） 、黄铁矿（FeS 2） 、 菱铁矿（FeCO 3） 、铝土矿（Al 2O3） 、黄铜矿（CuFeS 2） 、辉铜矿（Cu 2S）等。
2、1.铁的冶炼 实验室一氧化碳还原氧化铁 【注意事项】 检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。 一氧化碳“早来晚走” ，酒精灯“迟到早退” 。 一氧化碳“早来” ，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热 空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。 一氧化碳“晚走” ，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铁重新被空气中的 氧气氧化 因为一氧化碳有剧毒，随意排放会造成空气污染，所以必须进行尾气处理。 7 溶液的目的： 证明反应生成二氧化碳； 除去装置内的二氧化碳。 铁块是银白色的，但铁粉是黑色的。 工业高炉炼铁 1）设备：高炉（图见书） 。 2）原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿
3、） 、焦炭、石灰石、 （空气） 。 3）反应原理：C+O 2 CO2、CO 2+C 2CO、3CO+Fe 2O3 2Fe+3CO2。 4）石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO 2）转变为炉渣（CaSiO 3） 。 5）产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含 碳） 。 g.含杂质的反应物或生成物的有关计算 当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量， 再进行计算。 一般利用该公式及其变形： 。%10不 纯 物 质 的 总 质 量纯 物 质 的 质 量纯 度 2.铁生锈的实验（见右图） 【实验器材】 植物油 干燥剂 大试管、试管夹（带铁夹的
4、铁架台） 、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植 物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。 【实验过程】 取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露 一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天 观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。 【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。 【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。 【注意事项】 第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气； 第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。 铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。 1.除去铁锈的方法 物理方法：刀刮、
5、砂纸打磨。 化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。 2.防止铁制品生锈的方法 保持铁制品的洁净、干燥； 擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水） 。具体方法如下： 物理方法刷漆（油漆或银粉） 、涂油 化学方法电镀其它金属（铬或锌） 、烤蓝 制成不锈钢。 二金属资源的保护措施 防止金属的腐蚀； 回收利用废旧金属； 有计划、合理地开采矿物； 寻找金属的代用品。 （例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和 汽车外壳等） 意义：节约金属资源和能源，降低金属的生产成本，减少对环境的污染。 【例题精解】 例 1 下列有关铁的叙述中，正确的是 A铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁 B铁是地壳中含量最多
6、的金属元素 C用盐酸与铁反应可得浅绿色的氯化亚铁溶液 D经常用水冲洗铁器表面，可以防止铁生锈 例 2.通常铝制品很耐腐蚀的原因是 A铝的化学性质很不活泼 B铝的化学性质很活泼 C铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜 D铝的密度较小 例 3.有位同学设计了下列实验（装置及所用药品如图所示） ，仔细观察后回答下列问题。 （1）在给氧化铁加热时，要先通入一氧化碳气体后加热，其目的 。 （2）在 C 处看到的现象是 ， 说明反应后有 生成。 （3）本实验设计中，在 B 处所采取措施的目的是 ， 其优点是 例 4.1000t 含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96%的生铁的质量 是多少？ 【解法
7、 1】 1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为： 80t%10t 设生成的铁的质量为 x。 x 80t 2163COFe 温e3CO32t5601x 折合为含铁 96%的生铁的质量为 t83%9 答：800t 氧化铁理论上可以炼出生铁的质量为 583t。 【解法 2】 设理论上可以炼出含铁 96%的生铁的质量为 x。 （ x 不是纯物质的质 量，不能直接代入计算） 1000t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为： 80t10t%96 801t2 63COFe 3COFe2x高 温 t58396102x 第 18 次课后作业 学生姓名： 综合练习 一选择题 1.下列有关金属的说法正确的是 A铜的导电性是
8、金属中最好的，故用于制作电线 B铜、黄铜、锡、焊锡都属于纯净物中的单质 C铝比铁金属活动性强，但铝制品比铁制品耐腐蚀 D镀锌的“白铁皮”不易生锈，说明锌没有铁活泼 2.下列物质中，不能用金属跟稀酸反应直接制得的是 A硫酸锌 B氯化镁 C氯化铁 D硫酸铝 3.为了防止铁制品受腐蚀，下述采取的措施中错误的是 A保持铁制品表面的洁净和干燥 B在铁制品表面涂上油 C在铁制品表面镀上金属锌 D把铁制品浸在水里使它与空气隔绝 4.下列反应中不属于置换反应的是 A一氧化碳和氧化铁反应得到铁 B铁与稀硫酸反应得到氢气 C氢气与氧化铜反应得到铜和水 D镁与稀盐酸反应得到氢气 二实验探究 5距今两千多年前，我国古
9、代劳动人民已掌握了炼铁的技术，他们将炭不 完全燃烧产生一氧化碳，在高温条件下利用一氧化碳将铁矿石中氧化铁还原为 铁。请写出上述两个反应的化学方程式是： ， 。 6将一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,能观察到的现象为： 写出反应的化学方程式： 。 7某学生在探究活动中，把少量的生铁放入烧杯中并注入一定量的稀硫酸 中，能观察到的现象有： 生铁表面有 产生， 溶液逐渐变 ，完全反应后烧杯底部有 出现。 请写出有关化学方程式 。 8某混合物经高温灼烧后产生一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，若在灼 热的残渣中滴入稀盐酸，发现残渣完全消失且放出一种能还原金属氧化物的气 体单质，则该混合物的组成可能是
10、。 9.设计除去杂质的实验方案，填写在下表（括号中为杂质） 混合物 除去杂质的化学方程式 主要操作步骤 铜粉（锌粉） FeSO4溶液 （CuSO 4） 10化学兴趣小组的同学对某炼铁厂生产的生铁（杂质不与酸反应）进行组 成分析。其实验数据如下表。 实验步骤 相关数据 1.称取生铁样品放入烧杯中 16g 2.加入足量 15%的盐酸 200.0g 3.称取反应后烧杯中物质总质量 215.5g 根据表中数据，计算（1）产生氢气的质量；（2）生铁样品中铁的质量； （3）生铁中铁的质量分数。 11.在实际生活中，常可以看到一根通到水中的铁水管，其水面上的一段和水面 以下的一段都不易生锈，但与水面接触处却
11、很容易生锈。这是为什么？ 12.化学是一门以实验为基础的科学，下面是初中化学中几个重要的对比实验。 （1）实验 1 中，观察到铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，可得出可燃物燃烧的 一个条件为 （2）实验 2 中，观察到 A 烧杯中的现象是 ，由此可验证分子的性质。 （3）实验 3 中，对比铁钉表面的不同现象，可推知防止铁生锈的原理是 。 （4）实验 4 中，对比两支试管内液面高低的不同，可说明氢氧化钠能与二氧化 碳发生反应，该反应的化学方程式为 13.木炭粉还原氧化铜实验后的混合粉末中含有铜、氧化铜、少量木炭粉，实验 室从该混合粉末中回收铜的方案如下： (1)写出下列反应的化学方程式： 反应：_；
12、 反应：_。 (2)反应所用的硫酸的质量分数为 24.5。现要配制 40g 24.5的硫酸， 需_g 98的硫酸和_g 水。 实际操作时，用 lOml 量筒取 98的硫酸(密度为 1.84g/cm3)，请在答题 卡图中画出所取硫酸的液面。 (3)在进行“反应” 、 “反应” 、 “反应” 的操作时，可将反应物加入 _中(填仪器名称)，然后_ (填操作名称)，使反应充分进 行。 (4)试剂 A 可选用_溶液(填一种物质的化学式)。 (5)为了从混合粉末中回收更多的铜，可对实验方案进行修改和完善，你的建 议是(提出一条即可) _。 14.某活动小组根据下图所示进行模拟炼铁的实验，并对产物的成分进行
13、探究。 【提出问题】黑色粉末 A 可能是什么呢？ 【进行猜想】 （1）小明认为黑色粉末 A 全部是铁粉。请写出铁粉与 CuSO4溶液 反应的化学方程式 。实验过程中采取了过滤，该操作中用到的 玻璃仪器有 ， 和玻璃棒，其中玻璃棒的作用是 。 （2）小华认为小明的猜想是错误的，理由是 。 （3）小华提出了猜想和猜想，请结合所学知识补充余下的一个猜想。 猜想；黑色粉末 A 由铁粉和四氧化三铁（Fe 3O4）组成 猜想；黑色粉末 A 由铁粉和氧化亚铁（FeO）组成； 猜想； 。 【查阅资料】铁的氧化物都能与稀盐酸，稀硫酸反应，其中氧化铁为红棕色， 其余都为黑色，并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引。 【实验探究】 方案 实验操作 可能的现象 结论 取适量黑色粉末 A 用磁铁吸引 黑色粉末全部被吸 引 猜想正 确 取适量黑色粉末 A 用磁铁吸引 黑色粉末部分被吸 引 猜想正 确 取适量黑色粉末 B 加入足量稀盐 酸 黑色粉末全部溶解 猜想正 确 猜想正 确 Fe2O3 CO CO2 黑色 粉末 A FeSO 4 溶液 CuSO4 溶液 黑色粉末 B 和红色固体 加入足量 CuSO4 溶液 过滤高温 【反思评价】小娟认为方案和方案中得出的结论都不正确，其理由是 。 【得出结论】在高温下，一氧化碳和二氧化碳可生成铁，氧化亚铁，四氧化三 铁。请写出只生成氧化亚铁的方程式 。
