《6.1(1)金屬材料 滬教版（上海）九年級第二學(xué)期化學(xué)知識精講》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《6.1(1)金屬材料 滬教版（上海）九年級第二學(xué)期化學(xué)知識精講（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、6.1(1) 金屬材料 知識精講 地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在．怎樣將自然界中的這些化合物變成能為我們利用的金屬單質(zhì)呢？通過學(xué)習(xí)本課題，你一定會找到滿意的答案． 【課前復(fù)習(xí)】 ※會做了，學(xué)習(xí)新課有保障 1．我們已經(jīng)接觸過的具有還原性的物質(zhì)有_______________、____________、_________（寫化學(xué)式）． 2．怎樣將氧化銅變成單質(zhì)銅，寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式． 3．根據(jù)你的生活經(jīng)驗，鐵制品在___________（填“干燥”或“潮濕”）的空氣中容易生銹． 答案： 1

2、．還原性的物質(zhì)有C，H2，CO． 2．可以在加熱或高溫的條件下，用還原劑將氧化銅還原成銅． 例如： C＋2CuO2Cu＋CO2↑　H2＋CuOCu＋H2O CO＋CuOCu＋CO2 3．鐵制品易在潮濕的空氣中生銹． ※先看書，再來做一做 1．把鐵礦石冶煉成鐵的過程中，主要的反應(yīng)原理是什么？（用化學(xué)方程式表示） 2．在實際生產(chǎn)時，使用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，在計算時，應(yīng)先把不純物的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成_____________． 3．鐵生銹的條件是與_________和_________直接接觸，用_____________、____________、_____________等方法

3、可以防止鋼鐵生銹． 4．保護金屬資源的有效途徑是______________、______________、______________以及______________等． 【學(xué)習(xí)目標】 1．了解生鐵和鋼的冶煉方法及原理． 2．探究鐵生銹的條件，并能尋找防止鐵生銹的方法． 3．掌握含雜質(zhì)計算的計算方法． 4．了解保護金屬資源的有效途徑． 【基礎(chǔ)知識精講】 ※課文全解 一、鐵的冶煉 在自然界中沒有單質(zhì)鐵存在，要想得到單質(zhì)鐵只能通過鐵礦石冶煉．自然界中常見的含鐵礦石有磁鐵礦（Fe3O4），赤鐵礦（Fe2O3），黃鐵礦（FeS2），菱鐵礦（FeCO3）等，它們是煉鐵的主要

4、原料．在初中階段，我們只研究磁鐵礦和赤鐵礦的冶煉． 磁鐵礦和赤鐵礦所含的主要成分都是鐵的氧化物，可以利用還原劑將它們變成單質(zhì)鐵．反應(yīng)原理為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2但在實際生產(chǎn)過程中，把鐵礦石煉成鐵是一個復(fù)雜的過程．工業(yè)上煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣；煉鐵的主要設(shè)備是高爐，冶煉過程如下： （1）在高溫下，焦炭跟氧氣反應(yīng)生成二氧化碳； C＋O2CO2 （2）二氧化碳被焦炭還原成一氧化碳． CO2＋C2CO （3）一氧化碳再跟鐵礦石中的氧化物反應(yīng)，生成鐵． 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 為了確保CO只與Fe2O3反應(yīng)，還需將礦石中含的雜質(zhì)SiO2除去．石

5、灰石高溫分解成氧化鈣，CaCO3CaO＋CO2↑，氧化鈣再與二氧化硅反應(yīng)，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸鈣），硅酸鈣作為爐渣會從鐵水中分離出來，從而達到除去二氧化硅的目的． 由于鐵礦石的成分復(fù)雜，所以在實際生產(chǎn)時，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，所以在計算成本或產(chǎn)量時應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題． 二、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計算 化學(xué)方程式所表達的都是純凈物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時的相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量，反映的是純凈物之間的數(shù)量關(guān)系． 但在現(xiàn)實生活中絕對純凈或理想純凈的物質(zhì)是不存在的，或多或少都含有雜質(zhì)，當(dāng)進行計算時所含雜質(zhì)改變了各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系．因此當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時，應(yīng)

6、先要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，再進行計算． 純物質(zhì)質(zhì)量＝不純物質(zhì)總量×純物質(zhì)所占質(zhì)量分數(shù) 如：有1000 g含F(xiàn)e2O3 80%的赤鐵礦，其中Fe2O3的質(zhì)量＝1000 g×80%＝80 g，再如，有1000 kg 含雜質(zhì)4%的生鐵，則純鐵質(zhì)量應(yīng)是：1000 kg×（1－4%）＝960 kg． 例：某赤鐵礦含F(xiàn)e2O3 80%，用3000 t這種礦石，可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵多少噸？ 分析：計算時應(yīng)注意把反應(yīng)物和生成物都換算成純物質(zhì)的量，再代入化學(xué)方程式計算． 解：設(shè)3000 t這種礦石，可煉出生鐵質(zhì)量為x， 根據(jù)題設(shè)：純Fe2O3質(zhì)量＝3000 t×80%＝2400

7、t 　　　　　純Fe質(zhì)量＝x·（1－4%）＝x·96% 代入化學(xué)方程式中： Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 160　　　　　　112 2400 t　　　　　x·96% x＝＝1750 t 答：可煉出含雜質(zhì)4%的生鐵1750 t． 三、金屬資源的保護 常用的金屬普遍有比較活潑的化學(xué)性質(zhì)，所以大多數(shù)金屬易被腐蝕，給人類造成巨大損失．就拿鋼鐵來說，據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%～40%，多么觸目驚心！多么可惜呀！防止金屬腐蝕已成為科學(xué)研究中的一個重大問題． 1．鋼鐵的生銹和防銹 鋼鐵的生銹，實際上是鐵跟空氣中的氧氣、水等物

8、質(zhì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，生成鐵銹．鐵銹是一種復(fù)雜的鐵的氧化物的水合物，可用Fe2O3·xH2O表示． 針對鐵生銹的條件，人們想出了種種方法跟金屬生銹作斗爭．最常見的方法是給容易生銹的鋼鐵穿上“防護盔甲”．你看，大街上跑著的五顏六色小轎車，噴上了亮閃閃的油漆；自行車的鋼圈、車把鍍上了抗蝕能力強的鉻或鎳；金屬制品、機器零件出廠前，在表面涂上一層油脂等等，都是用的這種方法．更徹底的方法是給鋼鐵“服用免疫藥”，即在鋼鐵中加入適量的鉻和鎳，制成“不銹鋼”．這種鋼具有很強的抵御水和氧氣侵蝕的能力；另外還有一種特殊的做法，是將鋼鐵制品表面做上另一種鐵銹——四氧化三鐵，它呈藍黑色，它跟氧化鐵的性質(zhì)不同，它也

9、像鋁的氧化物那樣致密，對鋼鐵也有保護作用，這種做法叫烤藍．你看，戰(zhàn)士用的槍支，建筑用的鋼筋、鐵板，都不是鐵原來的銀白色，而是黑黝黝的，閃爍著藍光，這就是經(jīng)過了烤藍處理． 2．金屬資源保護 礦物的儲量有限，而且不能再生．總有一天，這些金屬資源會消耗殆盡的．怎樣保護金屬資源呢？除了前面介紹的應(yīng)防止金屬的腐蝕外，另一條有效途徑是金屬的回收和利用． 在能源緊張的今天，鋁作為貯存能源的“銀行”備受青睞．富裕的電力無法貯存，可用來煉鋁，煉1千克鋁耗電十七八度，鋁錠又不銹蝕能長期存放．回收鋁所需的能量只有煉鋁的1/20，是回收鋼鐵的1/8，而且回收起來極少損耗．所以國外大量采用鋁質(zhì)包裝箱、周轉(zhuǎn)箱．連汽

10、水瓶、罐頭盒都是鋁膜制的軟罐頭，建筑行業(yè)的腳手架也用鋁質(zhì)的，這一切都為了便于回收，節(jié)約能源． 廢舊金屬的回收利用還可以減少對環(huán)境的污染．例如，廢舊電池中含有汞等對環(huán)境有害的金屬元素，如果將廢舊電池隨意丟棄，汞等滲出會造成地下水和土壤的污染，威脅人類健康．將汞等金屬回收利用，不僅可以節(jié)約金屬資源，還可以減少對環(huán)境的污染，所以金屬的回收和利用具有重要意義． 保護金屬資源的第三條有效途徑是應(yīng)有計劃、合理地開采礦物，嚴禁不顧國家利益亂采礦．另外還可以開發(fā)新材料替代金屬．例如：已經(jīng)能用塑料來代替鋼和其他合金制造管道、齒輪，還可以將玻璃經(jīng)過特殊處理，制成玻璃鋼，玻璃鋼的硬度極高，與鋼鐵不相上下，但它十

11、分輕盈，不生銹、不導(dǎo)電，用途十分廣泛，可用來制作轎車車身、汽艇外殼、火車車廂、輕型坦克等． ※問題全解 1．怎樣防止鐵制品生銹？ 答：常用的防止鐵生銹的方法有： （1）組成合金，以改變鐵內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)．例如把鉻、鎳等金屬加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵制品的抗生銹能力． （2）在鐵制品表面覆蓋保護層是防止鐵制品生銹普遍而重要的方法．根據(jù)保護層的成分不同，可分為如下幾種： a．在鐵制品表面涂礦物性油、油漆或燒制搪瓷、噴塑等．例如：車廂、水桶等常涂油漆；機器常涂礦物性油等． b．在鋼鐵表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等．這些金屬表面都能形成一層

12、致密的氧化物薄膜，從而防止鐵制品和水、空氣等物質(zhì)接觸而生銹． c．用化學(xué)方法使鐵制品表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜以防止鐵制品生銹． （3）保持鐵制品表面的潔凈和干燥也是防止鐵制品生銹的一種很好方法． 2．煉鐵和煉鋼有何不同？ 答：煉鐵是把鐵從礦石中還原出來，而煉鋼是把生鐵中的碳含量降下來． 生鐵冶煉 煉鋼 原料 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 生鐵、廢鋼 原理 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素 主要設(shè)備 高爐 轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐 產(chǎn)品 生鐵 鋼 需要注意的是，生鐵和鋼都是鐵的合金，都是不純的物質(zhì)，尤其不能把鋼看作

13、純凈物． 【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】 1．要密切聯(lián)系生活，將學(xué)過的知識積極地運用，加以適當(dāng)?shù)姆治觯恍杷烙浻脖常? ［例1］某同學(xué)晚上幫媽媽做飯，切完青菜就將菜刀放在砧板上，第二天早晨發(fā)現(xiàn)菜刀生銹了． 試問：（1）菜刀上是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？（2）菜刀為什么會生銹？（3）為了防止這把菜刀生銹，該同學(xué)應(yīng)該怎么做？ 答案：（1）菜刀生銹，生成了與鐵不同的物質(zhì)，即生成了新物質(zhì)，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．（2）用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又與空氣中的氧氣接觸，滿足了鐵銹蝕的條件，所以生銹．（3）為防止菜刀生銹，可將菜刀洗凈擦干，放在干燥處即可，或再涂上一層食用油，起到隔絕空氣的作用． 點撥：防銹的方法

14、和措施有多種，但我們應(yīng)考慮到該同學(xué)是在家里，因而要防止菜刀生銹，只需用日常常用且簡便易行的防銹方法即可． 2．在研究鐵的冶煉過程時，應(yīng)區(qū)別焦炭和一氧化碳的作用，雖然焦炭也有還原性，但在煉鐵時起還原劑作用的是CO，CO是由焦炭和二氧化碳反應(yīng)得到的． ［例2］某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是焦炭、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、空氣等，主要反應(yīng)過程如下所示： （1）在上面方框中寫出有關(guān)反應(yīng)的生成物的化學(xué)式． （2）寫出②、③兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式 ②_____________________________　?、踎_____________________________ 答案：（1）C

15、O2，CO； （2）CO2＋C2CO，3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 點撥：解本題的關(guān)鍵是弄清冶鐵過程中還原劑是什么？它是怎樣生成的？然后根據(jù)題目所給條件綜合分析，便可迎刃而解． 3．在本課題涉及到的計算中，尤其要注意的是關(guān)于不純物的計算，一定要先將不純量轉(zhuǎn)化成純量后再根據(jù)方程式計算． ［例3］若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為80%，600 t 這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7%的生鐵多少噸？ 解：設(shè)可煉出含雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7%的生鐵的質(zhì)量為x Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 160　　　　　　 112 600 t×80%　　　x·（1－7%） x＝＝3

16、65 t 答案：可煉出含碳等雜質(zhì)質(zhì)量為7%的生鐵365 t． 點撥：這類題很容易出錯，錯誤原因主要在于沒有理解哪些是不純物的質(zhì)量，哪些是純凈物的質(zhì)量．赤鐵礦和生鐵都是混合物，而在化學(xué)方程式的計算中，所涉及到的都是純凈物的質(zhì)量，只要牢牢把握住這一點，所有含雜質(zhì)的計算都可迎刃而解． 【知識拓展】 鐵生銹的用途 我們知道，鋼鐵生銹是鐵的致命弱點，全世界每年有近四分之一的鋼鐵制品由于生銹而報廢．在人們研究防止鋼鐵生銹的過程中，有人就注意到鋼鐵在生銹的過程中，伴隨著一個極其普遍的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象——放熱．利用這個化學(xué)反應(yīng)放出的熱量作為熱源而發(fā)明了一種發(fā)熱劑．這種發(fā)熱劑的主要成分是鐵粉、活性炭、

17、食鹽水、木屑等，發(fā)熱劑和空氣接觸時，鐵屑就要發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)而生銹，同時放出大量的熱．為了加快鐵生銹的速度，必須提高鐵和空氣的接觸面，把鐵粉的粒度做得很小，其直徑一般在0.15毫米以下．發(fā)熱劑中食鹽和活性炭也能加快鐵生銹的速度．把發(fā)熱劑裝入塑料袋中，然后再進一步包裝，就可以制成各種各樣的熱散敷袋或化學(xué)暖爐，用于取暖或用于醫(yī)療保?。疁囟瓤删S持在50℃～60℃，并能持續(xù)很長時間． 【問題點撥】 1．通過實驗回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？ （1）在干燥的空氣中 （2）在潮濕的空氣中 （3）部分浸在食鹽水中 （4）浸沒在植物油中 指導(dǎo)建議：本題可通過實驗來尋找結(jié)果，按題

18、目所給要求完成實驗，進行探究．當(dāng)然還可以利用本課題中所學(xué)鐵生銹的條件分析完成．鐵制品在與氧氣、水同時接觸的條件下易生銹．所以在干燥的空氣中，沒有水分鐵不易生銹，而在潮濕的空氣中，既有水，又有氧氣，符合鐵生銹的條件．當(dāng)鐵部分浸入食鹽水中，隨著水分的蒸發(fā)，液面上的鐵實際上也是處在潮濕的空氣中，所以也易生銹，但浸沒在植物油中，不與氧氣、水接觸，也就不會生銹了． 2．回答下列問題 （1）為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢？ 指導(dǎo)建議：沙漠地區(qū)空氣干燥． （2）切過咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干，為什么很快就生銹？ 指導(dǎo)建議：咸魚中有水分且含鹽，刀切過咸魚，鹽水沾在刀上，刀又與氧氣接觸，所以很快就生銹了．

19、 （3）被雨水淋濕的自行車，為什么須先用干布擦凈后才能用帶油的布擦． 指導(dǎo)建議：盡管用帶油的布擦被水淋濕的自行車，但水分依然存在，并且水與油不相溶，鐵依然能接觸到空氣和水，鐵生銹的條件依然存在，所以必須先擦去水分再抹油． 3．我國古代將爐甘石（ZnCO3）、赤銅（Cu2O）和木炭粉混合后加熱到約800℃，得到一種外觀似金子的鋅和銅的合金，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．（提示：ZnCO3加熱可分解為ZnO）． 指導(dǎo)建議：分析題目，原料是ZnCO3、Cu2O和C而產(chǎn)物是Zn和Cu，而且其中C是一種還原性物質(zhì)，所以這是一道利用還原劑從氧化物中冶煉金屬的題目．所以先找Zn和Cu的氧化物．根據(jù)提示：Zn

20、CO3ZnO＋CO2↑所以可以用C分別還原ZnO和Cu2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： 2ZnO＋C2Zn＋CO2↑　2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑ 4．某鋼鐵廠每天需消耗5000 t含F(xiàn)e2O3 76%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵多少噸？ 指導(dǎo)建議：首先將不純物的量轉(zhuǎn)化成純物質(zhì)量 Fe2O3質(zhì)量＝5000 t×76%＝3800 t 設(shè)生鐵質(zhì)量為x，則純鐵質(zhì)量＝98%·x 然后再根據(jù)方程式進行計算． Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 160　　　　　　112 3800 t　　　　　98%·x 160∶3800 t＝112∶98%·x　　　　x＝≈2714.

21、3 t 5．冶煉2000 t含雜質(zhì)3%的生鐵，需要含F(xiàn)e3O4 90%的磁鐵礦石多少噸？ 指導(dǎo)建議：純鐵質(zhì)量＝2000 t×（1－3%）＝1940 t 設(shè)磁鐵礦石質(zhì)量為x，則Fe3O4質(zhì)量為90%·x 反應(yīng)原理：　 Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 　　　　　　 232　　　　　　168 　　　　　　90%·x　　　　 1940 t 232∶90%·x＝168∶1940 t x＝＝2976.7 t 所以磁鐵礦質(zhì)量為2976.7 t． 6．對如何防止你家的刀、剪等鐵制品和鐵制農(nóng)具等生銹，想出兩種以上的方案，比較方案的優(yōu)缺點，并在家里實施你的方案． 指導(dǎo)建議：可針對鐵制品生銹的條件提出方案．如用完后將這些鐵制品擦干放在干燥地方或擦干后涂上一層油起保護作用等． 6 / 6