九年级化学金属和金属材料导学案.docx

8.3金属资源的利用和保护（第2课时） 一、学习目标： 1.通过探究铁生锈的条件，掌握铁生锈的原因。 2.会据铁生锈的条件，分析防锈措施。 3.能列举保护金属资源的措施。 【课前预习】一周前作准备，根据P19的活动与探究自己完成探究实验，完成下列问题。 【提问】 【假设】 【设计实验】各小组内设计实验思路，然后进行实验。 实验步骤 现象 结论 试管中放一铁钉，注入蒸馏水，一半在水中，一半在空气中 铁生锈的条件是 与 、水蒸气等发生 反应的过程，且铁锈不具有保护作用，原因是 试管中放一铁钉，注入蒸馏水至完全浸没 试管烘干，放一铁钉，用橡皮塞塞紧试管口 1.回忆金属活动性顺序表，说说铁是怎样的一种金属？ 2.铝不易被锈蚀原因是在空气中与氧气反应，形成致密的 ，而铁锈的主要成分是 ，很疏松，不起保护作用。 3.保护金属资源除防止 外，另一条重要的有效途径是 。 二、自主探究： 知识点四：钢铁的锈蚀与防护 【自学】阅读P19-20，结合你们的实验结果，回答下列问题： 1.铁制品锈蚀的实质：铁与空气中的 、 等发生的化学反应。铁锈的主要成分是 。铁锈的特点是很 ，不能 等反应，因此它可以全部被锈蚀。 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？ 【讨论】完成课本P20“讨论” 3.如何防止铁生锈？ 保持铁制品表面的 与 。 隔绝 ，在铁制品表面加 ：如 、 、电镀等。 改变铁的组织结构：可制成耐腐蚀的合金，如 。 知识点五：金属资源保护 【自学】阅读课本P20-21，回答下列问题。 1.为什么要对金属资源进行保护？ 2.保护金属资源的有效途径是哪些？ 防止金属 ； 金属的 ； 、 地开采矿物； 寻找金属的 。 3.你知道哪些废旧金属可对环境造成污染？ 三、自我测评 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.很多同学家里都有一些铁质劳动工具，如铁锹、锄头、镰刀等，不用时若保管不当，他们很容易生锈，请你思考一下，回答以下问题： 铁质劳动工具为什么容易生锈？ 请说出一种除锈的方法 。 若要防止铁质劳动工具生锈，作为家庭，一般可采取哪些措？ 。 7.汽车 机器齿轮 门把手 锯条 铁洗脸盆 铁柜 铁轴 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） 在其表面刷一层油漆 在其表面涂上机油 在其表面镀上其它金属 在其表面烧制搪瓷 使其表面氧化形成致密的氧化膜 【中考直通车】 8.铜片长期暴露在空气中表面形成一层铜绿Cu2(OH)2CO3，下面物质与该变化无关的是（ ） ACO2 BO2 CH2O DN2 9.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 10.菜刀在生活中有重要应用。下列情况中，菜刀腐蚀由快到慢的是（ ） 切青菜后用清水冲洗切湿咸菜后未清洗切肥猪肉后放置 A B C D 11.下列关于铁的叙述正确的是（ ） A.切过泡菜的菜刀比置于潮湿空气中的菜刀更易生锈 B.铁与稀盐酸反应，生成FeCl3和H2 C.能用铁桶盛装农药波尔多液 D.用稀硫酸除铁锈，生成FeSO4和H2O 12.磁铁矿的主要成分是： ；（填化学式） 写出CO与Fe2O3在高温条件下反应的化学方程式： ； 高炉炼铁得到的主要产品是 ；（填序号） A纯铁 B生铁 C钢 铁生锈的主要条件是铁与水和 直接接触。 13.人类每年都要从大自然中提取大量的金属，用于满足日常生活和工农业生产的需要。 钢铁是我们日常生活中使用最多的金属材料。高炉炼铁常以焦炭、铁矿石、石灰石、空气等为原料。炼铁过程中，一氧化碳和赤铁矿（主要成分为Fe2O3）反应的化学方程式为 。 我国钢铁年产量很高，但因锈蚀造成的损失也很惊人。人们常采取在铁制品表面涂刷油漆或镀上其他金属等方法，以防止其锈蚀。上述方法所依据的原理是 。 我国矿物储量很丰富，但人均占有量并不多，请保护金属资源！下面几种做法中，可有效保护金属资源的是 （填字母）。a.回收利用废旧金属制品；b.任意开采铁矿石；c.铁制品不加处理，存放在潮湿的环境中；d.寻找、开发金属的代用品； 14.铁、铝、铜市日常生活中使用最广泛的金属。 上述三种金属中，人类最早大规模冶炼和使用的是铜，最晚的是铝，原因是 （填序号）。 A.三者在地壳中的含量，铜元素最高，铝元素最低 B.三者的金属活动性，铜元素最弱，铝元素最强 C.在自然界中，铜元素主要以单质形式存在，铝元素以化合物形式存在。 常温下一些金属的物理性质数据如下： 金属单质 铜 铝 锌 铁 铅 导电性（以银的导电性为100作标准） 99 61 27 17 7.9 密度/（gcm3） 8.92 2.70 7.14 7.86 11.3 熔点/ 1083 660 419 1535 328 硬度（以金刚石的硬度为10作标准） 2.5-3 2-2.9 2.5 4-5 1.5 分析上述数据，碎石用的大锤常用铁制而不用铝制，原因是 铜器长期暴露在空气中，表面会生成铜绿，其成分可表示为Cu2(OH)2CO3，从其组成分析，预测铜绿能与 （任举一例）反应。 工业上火法炼铜的一个主要反应是Cu2SO22CuSO2。Cu2S中铜元素的质量分数为 。用500吨含Cu2S80%的铜矿石，理论上可以炼出 吨铜。 【拓展延伸】 15.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】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）；暖气片是由生铁铸成的；当地暖气用水为硬度较大的自来水；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） 实验过程 预期的实验现象送您一个宝矿，矿里是金榜题名、铜心永驻、铝途顺风、锌想事成、镁梦相伴、锂想成真、钾庭幸福、 煤有烦恼、钨忧无虑、铅途无量！请笑纳！第八单元 金属和金属材料单元复习 一、复习目标： 1.了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。2.掌握金属的化学性质以及金属活动性顺序表的应用。（重点难点） 3.知道一些常见金属（铁、铝等）矿物；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 4.能根据化学方程式进行有关含杂的实际问题的计算。（重点难点） 5.知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。 【温故知新】 知识点一：金属材料(包括 和 ) 常温下一般为 （汞为液态），有金属光泽。 1.金属的物理性质 大多数呈 （铜为紫红色，金为黄色） 有良好的 、 、 2.金属之最 （1） ：硬度最高的金属 （2） ：熔点最高的金属 （3） ：熔点最低的金属 （4） ：密度最大的金属 （5） ：密度最小的金属 （6） ：人体中含量最多的金属元素 （7） ：地壳中含量最多的金属元素 （8） ：目前世界年产量最多的金属（铁铝铜） （9） ：导电、导热性最好的金属（银铜金铝） 物理性质 化学性质 铝 银白色，有金属共性 在空气中形成保护膜 铜 干燥空气中不活泼，潮湿时与 、 、 等共同作用生锈。铜锈的主要成分 铁 在潮湿的空气中易与、等共同作用生锈。铁锈的主要成分 3.合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。 一般说来，合金的熔点比各成分 ，硬度比各成分 ，抗腐蚀性能更好 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆金属 生铁 钢 黄铜 青铜: 成分 含碳量 2%4.3% 含碳量 0.03%2% 铜锌 合金 铜锡 合金 铅锡 合金 钛镍合金 备注 不锈钢：含铬、镍的钢 具有抗腐蚀性能 紫铜为纯铜 熔点低 钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，可用来制造人造骨等。 （1）熔点高、密度小 优点 （2）可塑性好、易于加工、机械性能好 （3）抗腐蚀性能好知识点二：金属的化学性质 化学性质 实例 现象与O2反应 1、Mg + O2 2、Fe + O2 3、Cu + O2 4、Al + O2 1、发出耀眼白光，生成 色粉末 2、 四射，生成 色固体 3、生成 色固体 4、缓慢氧化 金属+酸盐+ H2 Zn+ H2SO4 FeH2SO4 A l+ H2SO4 Zn + HCl Fe HCl A l+ HCl 金属+盐另一金属+另一盐（“前换后，盐可溶”） Fe + CuSO4 现象： Cu + AgNO3 现象： 【归纳小结】已学的化学反应基本类型，有以下三类： 化合反应 A+B=AB 化学方程式： ， AB=A+B 化学方程式： ， A+BC=AC+B 化学方程式： 。 知识点三：金属活动性顺序表及其应用 1.内容：K Ca 2.应用:在金属活动性顺序里： 金属的位置越靠前，它的活动性就越 位于 前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的 （不可用浓硫酸、硝酸） 位于 的金属能把位于 的金属从它们的 中置换出来。（除K、Ca、Na） 知识点四：金属资源的利用和保护 1.铁的冶炼 原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的 把铁从铁矿石里 出来。 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是 ）、赤铁矿（主要成分是 ） 含杂质的化学反应的计算： 纯净物与含杂质物质的换算关系：含杂质物质的质量 纯净物质的质量 物质纯度= 100% =1-杂质的质量分数 例：某炼铁厂用含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁。若要炼出1120t含铁95%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？（见上） 2.铁的锈蚀 铁生锈的条件是：铁与 、 接触（铁锈的主要成分：Fe2O3XH2O） （铜生铜绿的条件：铜与 、 、 接触。铜绿：Cu2(OH)2CO3） 防止铁制品生锈的措施： 保持铁制品表面的 、 表面涂 ：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等 改变内部结构：如制成合金。 铁锈很 ，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。 铝与氧气反应生成 的 薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。3.金属资源的保护和利用 防止金属腐蚀 回收利用废旧金属 保护金属资源的途径： 合理开采矿物 寻找金属的代用 二、知识网络 三、自我测评 1.市场上有人用铝代替纯银制作戒指，下列方法不能将其鉴别出来的是（ ） A、利用水、天平和量筒测密度 B、浸入稀盐酸中观察有无气泡产生 C、浸入硫酸铜溶液中观察是否变色 D、浸入氯化钙溶液中观察是否产生白色沉淀 2.生活处处皆化学。请根据你所学的化学知识，判断下列做法中不正确的是（ ） A、用一氧化碳作气体燃料 B、铁制品电焊前用稀硫酸除铁锈。 C、在不锈钢桶内配置农药波尔多液（含有硫酸铜溶液） D、冰箱里放置活性炭除异味。 3.将铁片分别放入下列溶液中完全反应后溶液的质量会变轻的是 （ ） A稀硫酸 B稀盐酸 C硫酸铜溶液 D硫酸亚铁溶液 4.下列各组物质中前者是化合物，后者是混合物的是 ( ) A稀盐酸 氧化铁 B铁 钢 C石灰石 大理石 D生石灰 水泥 5.下列物质，能通过金属和酸直接反应得到的是（ ） A、FeCl3 B、CuCl2 C、FeCl2 D、AgCl 6.下图是同学们经常使用的铅笔，在组成铅笔的各种材料中： (1) (每空填一种即可，填序号)能导电的是_，含有单质的是_，含有机物的是_，燃烧时产物中有二氧化碳的是_ 。 (2)该铅笔中的主要成分是金属铝，将一小片该金属放入稀盐酸中，观察到的现象是_，反应的化学方程式是_。 7.化学是分子、原子层面上认识和创造物质的一门科学，是人类在实践活动中产生的，是人类文化的一部分，与人文知识有密切联系。例如，我国一些成语中就蕴含着化学知识和原理。请从化学视角对题中的成语进行解释或辨析。 A题：“杯水车薪”和“釜底抽薪” 成语词典的解释： 杯水车薪用一杯水去扑灭一车柴火，比喻无济于事。 釜底抽薪抽去锅底下的柴火，比喻从根本上解决问题。 杯水车薪：_ 釜底抽薪：_ B题：“沙里淘金”和“点石成金” 成语词典的解释： 沙里淘金从沙石中筛选黄金，比喻从大量材料中选取精华，也比喻费力大而成效低。 点石成金石头经“点化”变成了金子，比喻把不好的或平凡的事物改变成很好的事物。 沙里淘金：_。 点石成金：_。 8.某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下： 焦炭 (1)请在方框内填入相应物质的化学式。 (2)写出步骤的化学方程式： (3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为 。 9.青少年看书、写字一定要爱护眼睛，台灯是在光线不足时常用的照明用具。 (1)图中标示的物质属于金属材料的有_(填序号)。 (2)灯管后面的反光片为铝箔。铝块能制成铝箔是利用了 铝的_性。 (3)铝比铁活泼，但铝箔比铁螺丝钉耐腐蚀。铝制品耐腐 蚀的原因是 _ _。 (4)若要验证铜、铁、铝的活动性顺序，某同学已经选择了打 磨过的铁丝，你认为他还需要的另外两种溶液是_。 10.右图标出的是有关灯泡组成的物质，请根据右图回答下列问题. 所标物质中属于金属材料的是 属于非金属单质 的是 （各写一种即可） 物质的性质决定其用途，请你就图中标出的物质举一例 说明： 比较锡和铜的活动性强弱可采用 的方法。 11.有位同学设计了下列实验（装置及药品如图所示），回答: 玻璃管中观察到的现象是 ，发生反应 的化学方程式为_。 在C处看到的现象是 ，发生反应的化学 方程式为_。 本实验设计中，在B处所采取措施的目的是 ，其优点是 。12.还原性铁粉在潮湿的空气中容易生锈。现有m1 g生锈的铁粉样品，某兴趣小组同学按下图所示装置进行实验，测定该样品中氧化铁的质量分数（铁锈按氧化铁处理）。装置A中反应的化学方程式是_。 某同学欲通过B装置反应前后的质量变化，测定该样品中氧化铁的质量分数。B中的最佳试剂是_（填序号），实验时B中反应的化学方程式是_。 澄清石灰水 氢氧化钠浓溶液 稀盐酸 水 上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中； _。 完全反应后，甲同学称得铁粉的质量为m2 g，同时测得装置B增重m3 g，则铁粉样品中氧化铁的质量分数为_。 13.请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题： 发现问题：小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，好象生了“锈”一般。 提出问题：这三种物质“生锈”的原因是什么？ 收集证据： 回忆已有知识：铁生锈的条件是_。 查阅有关资料:“铜锈”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）；苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。 实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：（提示：NaOH溶液可用来吸收CO2） 装 置 现 象 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片生锈且水面附近锈蚀最严重 由实验可知，铜生锈是铜与水、_、_等物质共同作用的结果。 得出结论：三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与_（填物质名称）有关。 反思与应用：利用所得结论进行填空： 写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法_； 请你提出一条延长食品保质期的建议_。 14.实验室有以下试剂：Zn、Cu、Fe、Zn SO4溶液、Fe SO4溶液、Cu SO4溶液。 选择合适的试剂设计实验，证明Zn、 Cu 、Fe的活动性顺序，你能用几种方法？你选用的试剂是什么？ 15.把相同体积、相同质量分数的足量稀盐酸，分别滴加到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼的金属中，生成H2的质量与反应时间的关系如下图所示。这三种金属的活动性顺序为 ；假如X、Y、Z都是+2价金属，则相对原子质量由大到小的顺序为【结论】 等质量的不同种金属与足量相同的酸完全反应时，根据反应所用的时间，可以确定金属的活动性强弱，所用的时间越少，说明金属的活动性越强 根据生成H2质量的多少，可以确定化合价相同的不同种金属相对原子质量的大小，生成的H2越多，则金属的相对原子质量越小。 16.小可同学为测定某铁合金的含铁量，做了如下实验，称取11.4克样品，放入质量为50.0克的烧杯中，再往烧杯中加入100.0克的稀盐酸（杂质不与酸反应、不溶于水）并对烧杯进行了四次称量，记录数据如下： 反应时间 t1 t2 t3 t4 烧杯总质量/克 161.4 161.2 161.0 161.0 求：反应产生的氢气的质量； 该铁合金中铁的质量分数。20 20