1、金属资源的利用和保护,学习主题 一 金属在自然界中的存在形式 【问题导引】地球上的金属资源存在于哪些地方?它们的存 在形式是怎样的? 1.存在形式: 金属资源广泛存在于地壳和海洋中,除少数极不活泼的金属 如金、银等有_形式存在外,其余都以_形式存在。,单质,化合物,2.几种常见的金属矿石及其主要成分:,Fe2O3,Fe3O4,Al2O3,学习主题 二 铁的冶炼 【问题导引】铁的冶炼原理是什么?工业炼铁的原料有哪些? 1.炼铁的原理: (1)实验装置。,(2)实验现象:玻璃管中,_色的氧化铁变为_色,试管中澄 清的石灰水_,导管口有_色火焰。 (3)实验原理(用化学方程式表示): _。,红,变浑
2、浊,Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe,黑,蓝,2.工业炼铁: (1)主要设备:_。 (2)原料:_、_、石灰石和空气等。 (3)发生的主要反应。 产生还原剂: C+O2 CO2;CO2+C 2CO。 生成生铁: _。,高炉,铁矿石,焦炭,Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe,3.含杂质物质的化学方程式的计算: (1)化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系,因此当 反应物或生成物含杂质时,应首先换算成纯净物质的质量,再 进行计算。 (2)不纯物质、纯物质和纯度之间的关系。 纯物质的质量=_。 不纯物质的质量=_。 纯度= 100%。,不纯物质的质量纯度,纯物质的质量纯度,在一氧化碳还原氧
3、化铁的实验中,为什么实验开始时,先通入一会儿一氧化碳,然后再加热;而实验完毕,停止加热后,还继续通入一氧化碳至冷却? 提示:实验开始时,先通入一氧化碳排净试管里的空气,然后再加热氧化铁,可防止一氧化碳与空气混合加热引起爆炸;实验完毕,先停止加热,继续通入一氧化碳至冷却,可以防止热的铁被氧化。,学习主题 三 金属资源保护 【问题导引】铁制品锈蚀的条件是什么?防止铁制品锈蚀的 方法有哪些?如何保护金属资源? 1.铁制品锈蚀: (1)条件:与空气中的_和_接触。 (2)铁锈的主要成分:Fe2O3xH2O,结构很疏松,不能阻碍里层 的铁继续被锈蚀。,氧气,水,2.防止铁制品锈蚀的方法: (1)保持铁制
4、品表面的_。 (2)在铁制品表面覆盖_,如在铁制品表面涂油、刷漆、 电镀等。 (3)改变铁的组成和结构,制成耐腐蚀的_,如不锈钢。,洁净与干燥,保护层,合金,3.金属资源保护: (1)保护金属资源的原因。 金属矿物的储量有限,而且不能再生。 废旧金属的随意丢弃会污染环境。 (2)保护金属资源的措施。 防止金属锈蚀。 金属的回收利用。 有计划、合理地开采矿物,严禁乱采矿。 寻找金属的代用品。,考点 1 铁的冶炼 【典例】(2012佛山中考改编)炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应,某同学利用该原理设计了一个实验,实验装置见下图:,对实验进行分析并回答: (1)给玻璃管加热的仪器叫酒精喷灯,要用其
5、 (填 “外焰”“内焰”或“焰心”)进行加热。 (2)实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是 , 观察到澄清石灰水的现象是 。 (3)实验前“通入CO”与“开始加热”的顺序是 ; 实验后“停止通入CO”与“停止加热”的顺序是 。 (4)实验要在装置末端a处燃着一盏酒精灯,此处所发生反应 的化学方程式为 。,【解析】本题考查铁的冶炼原理,解题时要注意分析仪器的作用、操作顺序、尾气处理等问题。(1)酒精喷灯的外焰温度最高,故应用外焰加热。(2)氧化铁粉末被还原为铁,可观察到粉末由红色变为黑色,生成的二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊。(3)实验开始时要先通入一氧化碳,以排净玻璃管中的空气,避免加热时发生爆
6、炸,然后再加热;实验结束时应先停止加热,继续通入一氧化碳至冷却至室温,防止高温的铁被氧化。(4)由于尾气中的一氧化碳有毒,不能直接排放到空气中,因此必须有尾气处理装置,装置末端a处的酒精灯可点燃未反应的一氧化碳气体,防止污染空气。,答案:(1)外焰 (2)由红色变为黑色 变浑浊 (3)先通入CO,再开始加热 先停止加热,后停止通入CO (4)2CO+O2 2CO2,【特别提醒】一氧化碳还原氧化铁实验的注意事项 1.操作顺序:实验时先后操作次序不能颠倒,即“两先两后”,可简单记忆为“CO早来晚走,酒精喷灯迟到早退”。 2.尾气处理:为了防止尾气中未反应的CO污染空气,除采用点燃的方法外,还可用气
7、球收集或排水法收集。,考点 2 铁制品的锈蚀条件及其利用 【典例】(2013佛山中考)分别向a、b两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片,再向a中加入植物油,均塞上橡皮塞,U型玻璃管内为红墨水(开始时两端液面水平),如图所示,放置一段时间后,以下说法错误的是 ( ),A.植物油用于隔绝氧气和水 B.两支试管中铁片均被腐蚀 C.U型玻璃管两端的液面变为右低左高 D.U型玻璃管两端的液面变为左低右高 【解析】选C。本题主要考查钢铁锈蚀的条件及其利用。植物油可以把铁片与水和氧气隔开,防止生锈;两支试管中b中铁片易锈蚀,因为a中的植物油把铁片与水和氧气隔开,不容易生锈;b中的铁片容易生锈,消耗了容器中
8、的氧气,导致压强减小,而a中的铁不易生锈,因此红墨水水柱两边的液面变为左低右高。故选C。,考点 3 含杂质物质的相关计算 【典例】(2012天津中考)某钢铁厂每天消耗4 000 t含 Fe2O380%的赤铁矿石,该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生 铁质量是多少?(计算结果保留到0.1) 【解析】设理论上可炼出含铁98%的生铁质量为x。 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 160 112 4 000 t80% 98%xx=2 285.7 t,答案:该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生铁质量是2 285.7 t。,【方法平台】有关含杂质物质的化学方程式的计算时的注意事项 1.在计算过程中,
9、不论是反应物还是生成物,代入化学方程式进行计算的量都必须是纯净物的质量。 2.若已知物质不纯,需先计算出其中纯物质的质量:纯物质的质量=不纯物质的质量纯物质的质量分数,然后用纯物质的质量,根据化学方程式计算求出其他物质的质量。 3.若待求物不纯,需先根据化学方程式计算出待求物中纯物质的质量,再由纯物质的质量计算出不纯物质的质量。不纯物质的质量=纯物质的质量纯物质的质量分数。,1.观察一氧化碳还原氧化铁的实验装置,然后结合你所学的知识完成图中的空白。,提示:一氧化碳还原氧化铁时生成使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体和黑色的铁粉;将没有反应的一氧化碳气体燃烧掉,可防止对空气产生污染。,2.将图中三支
10、试管放置一周时间,只有试管内的铁钉在水面上的部分生锈,而试管和试管内的铁钉没有明显变化,据此完成图中的空白和结论:提示:、两支试管作对照,说明铁制品生锈需要有空气;、两支试管作对照,说明铁制品生锈需要有水,从而得出铁制品生锈的条件是与空气中的氧气和水蒸气同时接触。,1.下列金属在自然界中以单质形式存在的是 ( ) A.钠 B.锌 C.铝 D.金 【解析】选D。化学性质极不活泼的金属如金,在自然界中以单质形式存在;而化学性质较活泼的金属如钠、锌、铝以化合物的形式存在。,2.(2013重庆中考B卷)用下列矿石冶炼金属时,排放的废气容易引起酸雨的是 ( ) A.辉铜矿(主要成分Cu2S) B.赤铁矿
11、(主要成分Fe2O3) C.磁铁矿(主要成分Fe3O4) D.铝土矿(主要成分Al2O3) 【解析】选A。本题考查矿石的主要成分与排放的废气的关系。酸雨主要是向空气中排放过量的SO2造成的,根据质量守恒定律,矿石中应含有硫元素,故选A。,3.铁在潮湿的空气里会发生锈蚀,证明氧气一定参加了反应必须要做的实验是 ( )A. B. C. D. 【解析】选A。本题是关于铁生锈条件的探究,解题关键是明确铁生锈的两个条件,即与氧气和水同时接触。中铁钉与水和氧气同时接触,铁钉生锈,中铁钉未与氧气接触不生锈,从而说明铁生锈必须有氧气参加。,【规律方法】对比实验与金属锈蚀条件探究 此类题目的特点: (1)首先设
12、计一个条件都具备而发生锈蚀的实验。 (2)然后逐一设计缺少其中的一个条件而不能发生锈蚀的实验。 解答方法:通过与发生锈蚀的实验对比,那么缺少的条件即为金属锈蚀的条件之一。,4.(2013福州中考)下列关于铁的说法正确的是 ( ) A.铁部分锈蚀后没有回收价值 B.铁是地壳中含量最丰富的金属元素 C.铁生锈,产生的铁锈能阻止铁继续被锈蚀 D.铁生锈是铁在有氧气和水等物质存在的条件下,发生复杂化学反应的过程,【解析】选D。本题考查金属资源的认知和铁的锈蚀。解答本题的关键是识记金属在自然界中的含量、金属资源的保护措施和铁的生锈条件。废旧金属的回收可节约金属资源;铝是地壳中含量最丰富的金属元素;铁生锈
13、产生的铁锈具有疏松多孔结构,不能阻止铁继续被锈蚀;铁生锈的过程是铁与氧气和水等发生复杂化学反应的过程。,5.(2012桂林中考)下列说法不符合事实的是 ( ) A.钢铁生锈是缓慢氧化 B.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C.铁锈的主要成分是四氧化三铁 D.及时擦干被雨水淋湿的自行车可防止自行车生锈 【解析】选C。钢铁生锈由于有氧气参与反应,故属于缓慢氧化;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁;铁锈的主要成分是氧化铁;除去自行车表面的水分,可减缓其中钢铁部件锈蚀的速率。,6.据报道,世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料,相当于每年金属产量的20%40%。以下措施中,不能防止金属腐蚀的是 ( ) A.在金
14、属门窗表面刷一层油漆 B.铁制品表面的铁锈用作防护层 C.在剪刀表面涂油 D.在自行车钢圈表面镀一层耐腐蚀的金属 【解析】选B。在金属表面覆盖保护层如油漆、油等或镀一层耐腐蚀的金属都能防止金属腐蚀,铁锈疏松多孔,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应。,7.(2013天津中考)下列有关金属材料的叙述错误的是( ) A.回收利用废旧电池中的铅、汞等可减少对环境的污染 B.铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性 C.铝比钢铁中的铁活泼,因而铝的抗腐蚀性能比铁差 D.在铁制品表面刷漆或镀耐腐蚀性金属都可以防止铁制品锈蚀,【解析】选C。本题主要考查金属的回收利用及其重要性,钢铁锈蚀的条件及防治。废旧电池中铅、
15、汞的回收有利于保护环境,故A正确;铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性,故B正确;虽然铝比钢铁中的铁活泼,但铝具有自我保护作用,铝表面易形成致密的氧化膜,所以铝的抗腐蚀性能比铁强,故C错误;铁制品表面刷漆或镀耐腐蚀性金属都可以防止铁制品锈蚀,故D正确。故选C。,8.早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究,请按要求填空:,(1)写出CO还原Fe2O3的化学方程式 。 (2)请写出实验中盛澄清石灰水的试管中发生反应的化学方 程式 。 (3)右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 。 (4)实验开始时要先通入CO,把
16、装置中的空气排尽后再加热, 以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是_。,【解析】一氧化碳在高温条件下还原氧化铁,生成铁和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O;一氧化碳是有毒的气体,是大气的污染物之一,不能直接排放到空气中;实验前要先通CO后加热,目的是排尽装置内的空气,防止加热过程中发生爆炸。 答案:(1)3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 (2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O (3)燃烧多余的CO(或消除CO对空气的污染) (4)在右端导气管口用排水法收集一试管气体,移近火焰,若发出轻微的爆鸣声,证明空气已经
17、排尽,9.化学新材料的应用,使人们的生活质量不断提高。下图是 不同年代常用的水管。(1)图示水管中,含有的金属元素是 (填化学式)。 (2)铸铁管容易生锈,铸铁锈蚀是铁与空气中的 和(填化学式)等物质作用的结果,防止钢铁锈蚀可采 用的方法有 (写任意一种)。 (3)由塑料管取代金属管的重要意义是 。,【解析】铁和锌都属于金属元素;塑料中不含有金属元素;金属制品长期暴露在空气中,与水和氧气接触易生锈;防止金属的锈蚀就要隔绝空气(O2)和水。 答案:(1)Fe、Zn (2)O2 H2O(不分前后) 在钢铁表面喷涂油漆或涂防锈油等 (3)可节约金属资源,10.(2012徐州中考)我国铁矿石资源比较丰富,某钢铁厂用1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁,理论上可以炼出含杂质4%的生铁多少吨?,【解析】本题主要考查依据化学方程式计算,带入化学方程式进行计算的必须为纯物质,故而先求出赤铁矿中氧化铁的质量,已知氧化铁的质量求出生成铁的质量,再依据生铁中含杂质的要求即可求出生铁的质量。1 000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1 000 t80%=800 t,设理论上可以炼出铁的质量为x。 Fe2O3+3CO 2Fe +3CO2 160 112 800 t xx=560 t 含杂质4%的生铁的质量为560 t(1-4%)=583.3 t。,答案:可炼出含杂质4%的生铁583.3 t。,
