化学九年级下册（2024）金属资源的利用和保护精品导学案及答案

这是一份化学九年级下册（2024）金属资源的利用和保护精品导学案及答案，文件包含第八单元课题3金属资源的利用和保护原卷板docx、第八单元课题3金属资源的利用和保护解析版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共73页， 欢迎下载使用。
▉题型1 金属元素的存在
【知识点的认识】金属元素的存在是这样的：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）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在．自然界中以单质形式存在的金、银.
1．识铁。下列有关铁的认识错误的是：（ ）
A．铁在自然界中一般以化合物的形式存在
B．铁是目前世界年产量最高的金属
C．纯铁较软，通常将其制成合金使用
D．铁易锈蚀而铝耐腐蚀，说明铁比铝活泼
【答案】D
【解答】解：A、铁在自然界中一般以化合物的形式存在，故A正确；
B、铁是目前世界年产量最高的金属，故B正确；
C、纯铁较软，通常将其制成合金使用，故C正确；
D、铁在空气中易锈蚀，而铝很耐腐蚀，不是因为铁比铝活泼，而是因为铝具有很好的抗腐蚀性能，是因为铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，故D错误；
故选：D。
▉题型2 常见的金属矿石
【知识点的认识】
常见金属矿物主要指以下三种：
1．铁矿石有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等．
2．铜矿石有孔雀石[主要成分是Cu2（OH）2CO3]、赤铜矿（主要成分是Cu2O）、黄铜矿（主要成分是CuFeS2）和辉铜矿（主要成分是Cu2S）等． 3．铝矿石有铝土矿（主要成分是Al2O3）、明矾（KAlSO4•12H2O）或水铝石（主要成分是Al2O3•H2O）等.
2．铝及铝合金有很多优良性能，铝土矿的主要成分是（ ）
A．SiO2B．Al2O3C．Fe3O4D．CaCO3
【答案】B
【解答】解：铝土矿的主要成分是氧化铝，化学式为：Al2O3，故选：B。
▉题型3 铁的冶炼
【知识点的认识】铁的冶炼是从铁矿石中将铁还原出来的一个复杂过程．如图所示：
具体的铁的冶炼情况如下：
1．反应原理是在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳作还原剂，从铁矿石中将铁还原出来（即Fe2O3+3CO高温¯2Fe+3CO2）．
2．主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气．其中，铁矿石主要有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等；焦炭的主要作用是提供热量和产生还原剂CO；石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去．
3．主要设备是高炉．
4．涉及到的反应（以赤铁矿为例）有：（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂，即C+O2点燃¯CO2，CO2+C高温¯2CO．（2）氧化铁被CO还原成铁，即Fe2O3+3CO高温¯2Fe+3CO2；（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙，即CaCO3高温¯CaO+CO2↑，CaO+SiO2＝CaSiO3（炉渣主要成分）．
5．产物为生铁（主要为Fe、C合金）、滤渣（主要含有CaSiO3）和高炉气（主要含有CO）．
3．按要求填空：
（1）在实验室除去水中不溶性杂质的方法是 过滤 。可以用 肥皂水 区分硬水和软水。
（2）液化天然气是我市推广的公交车燃料，它具有燃烧效率高、污染小的优点，写出天然气主要成分完全燃烧的化学方程式： CH4+2O2点燃 CO2+2H2O 。
（3）实验室炼铁原理的化学方程式是： Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2 。
（4）向Cu（NO3）2溶液中加入一定量的铁粉充分反应，写出该反应的化学方程式 Fe+Cu（NO3）2＝Fe（NO3）2+Cu ，下列情况中可能出现的有 ①④ （填序号）。
①溶液中有Fe2+、Cu2+、不溶物为Cu
②溶液中有Fe2+、Cu2+、不溶物为Fe
③溶液中只有Cu2+、不溶物为Fe、Cu
④溶液中只有Fe2+、不溶物为Fe、Cu
【答案】（1）过滤；肥皂水；
（2）CH4+2O2点燃 CO2+2H2O；
（3）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（4）Fe+Cu（NO3）2＝Fe（NO3）2+Cu；①④。
【解答】解：（1）在实验室采用过滤的方法除去水中不溶性杂质；可以用肥皂水区分硬水和软水，向等量的硬水和软水中加入等量的肥皂水，产生泡沫较多的是软水，泡沫较少且有浮渣的是硬水；
（2）天然气的主要成分是甲烷，甲烷和氧气在点燃条件下生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：CH4+2O2点燃 CO2+2H2O；
（3）实验室炼铁原理是利用一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（4）铁和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+Cu（NO3）2＝Fe（NO3）2+Cu；向硝酸铜溶液中加入过量的铁粉，充分反应后，所得固体为铁与铜的混合物，此时的溶液中只含硝酸亚铁，故情况④可能；若加入的铁粉恰好与硝酸铜完全反应，则得到的固体全部为铜，此时的溶液也只含硝酸亚铁；若加入的铁粉量不足，部分置换硝酸铜，所得固体全部为铜，此时的溶液为硝酸铜与硝酸亚铁的混合溶液，情况①可能；情况②③在溶液中存在硝酸铜的情况下铁粉有剩余是不可能出现的，因为铁粉会继续与硝酸铜反应；故选：①④。
故答案为：（1）过滤；肥皂水；
（2）CH4+2O2点燃 CO2+2H2O；
（3）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（4）Fe+Cu（NO3）2＝Fe（NO3）2+Cu；①④。
4．2023年5月21日，我国用长征二号丙运载火箭成功发射“澳门科学一号”卫星，金属材料在其中起到了重要作用。
（1）在卫星的密封部位和连接部位通常使用铁合金。常见的铁合金中含碳量较高的是 生铁 （填“生铁”或“钢”）。工业上用磁铁矿炼铁的主要反应原理为： Fe3O4+4CO高温 3Fe+4CO2 （用化学方程式表示）。
（2）铝合金是制造卫星的主要材料之一，铝合金中主要含有铝、铜、镁三种金属。下列实验不能够比较铝、铜、镁活动性强弱的实验是 BC （填序号）。
A．将打磨后的铝片、铜片、镁片分别放入同浓度的稀硫酸中
B．将打磨后的铝片、镁片分别放入硫酸铜溶液中
C．将打磨后的铝片、铜片分别放入硝酸镁溶液中
D．将打磨后的铜片、镁片分别放入硝酸铝溶液中
（3）钛合金具有高强度低密度等优点，也是卫星常用的金属材料之一。构成金属钛的粒子是 原子 （填“原子”、“分子”或“离子），工业上通常在高温下用四氯化钛（TiCl4）与金属镁发生置换反应获得金属钛，该反应的化学方程式为 2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti 。
【答案】（1）生铁； Fe3O4+4CO高温 3Fe+4CO2；
（2）BC；
（3）原子； 2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti。
【解答】解：（1）生铁的含碳量为2%﹣4.3%，钢的含碳量为0.03%﹣2%，故常见的铁合金中含碳量较高的是生铁；工业上用磁铁矿炼铁的主要反应为一氧化碳和四氧化三铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：Fe3O4+4CO高温 3Fe+4CO2；
（2）A.将打磨后的铝片、铜片、镁片分别放入同浓度的稀硫酸中，镁、铝均能与稀硫酸反应，均产生气泡，且镁产生气泡的速率快，说明在金属活动性顺序里，镁、铝排在氢前，且镁比铝活泼，铜与稀硫酸不反应，无明显现象，说明在金属活动性顺序里，铜排在氢后，则可得出三种金属的活动性顺序为：Mg＞Al＞Cu，不符合题意；
B.将打磨后的铝片、镁片分别放入硫酸铜溶液中，铝、镁均能与硫酸铜反应，均有红色固体析出，说明镁、铝均比铜活泼，但是无法比较铝、镁的金属活动性顺序，符合题意；
C.将打磨后的铝片、铜片分别放入硝酸镁溶液中，铝、铜均与硝酸镁不反应，均无明显现象，说明镁比铝、铜活泼，但是无法比较铝和铜的金属活动性顺序，符合题意；
D.将打磨后的铜片、镁片分别放入硝酸铝溶液中，镁能与硝酸铝反应生成硝酸镁和铝，有银白色固体析出，说明镁比铝活泼，铜与硝酸铝不反应，无明显现象，说明铝比铜活泼，可以比较三种金属的活动性顺序，不符合题意。
故选：BC；
（3）钛属于金属单质，故金属钛由原子构成；置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，故镁与四氯化钛在高温下反应生成氯化镁和钛，该反应的化学方程式为：2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti。
故答案为：
（1）生铁； Fe3O4+4CO高温 3Fe+4CO2；
（2）BC；
（3）原子； 2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti。
5．金属材料广泛应用于生产、生活中。
（1）生活中，铜质插头是利用了金属铜的 导电 性（填“导电”或“导热”）。铝耐腐蚀的原因是铝能和空气中的氧气反应，生成一层 导致密的氧化铝薄膜，阻止里面的铝进一步与氧气反应 。
（2）现代工业利用高炉炼铁，其主要反应原理是一氧化碳与氧化铁的反应，该反应的化学方程式为 3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2 。
（3）将一定质量的镁粉放入到含有溶质为硝酸铝、硝酸铜、硝酸银的溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。
①若滤液呈蓝色，则滤渣中一定含有的金属是 Ag 。（填化学式）
②若向滤渣中加入稀盐酸无气泡产生，则滤液中一定含有的溶质是 Al（NO3）3、Mg（NO3）2 。（填化学式）
（4）某同学欲探究铝、铜的金属活动性顺序，下列方案可行的是 AB 。
A．铝丝、铜丝、稀硫酸
B．铝丝、铜丝、氯化铝溶液
（5）现有铁、氧化铁、四氧化三铁的混合物共50克，与足量的一氧化碳充分反应生成二氧化碳的质量为33克。则原混合物中铁单质的质量可能为 B 。
A．5g
B．7.5g
C．10g
D．38g
【答案】（1）导电；致密的氧化铝薄膜，阻止里面的铝进一步与氧气反应；
（2）3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；
（3）①Ag；
②Al（NO3）3、Mg（NO3）2；
（4）AB；
（5）B。
【解答】解：（1）金属具有导电性，生活中，铜质插头是利用了金属铜的导电性；铝耐腐蚀的原因是铝能和空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止里面的铝进一步与氧气反应，故答案为：导电；致密的氧化铝薄膜，阻止里面的铝进一步与氧气反应；
（2）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2，故答案为：3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；
（3）根据金属活动性顺序，排在前面的金属可以将排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来，金属活动性：Mg＞Al＞Cu＞Ag，因此将一定质量的镁粉放入到含有溶质为硝酸铝、硝酸铜、硝酸银的溶液中，镁先与硝酸银反应生成硝酸镁和银，当硝酸银完全反应后，镁再与硝酸铜反应生成硝酸镁和铜，当硝酸铜完全反应后，镁与硝酸铝反应生成硝酸镁和铝；
①滤液呈蓝色，说明硝酸铜没有反应或部分反应，硝酸银完全反应，硝酸铝没有反应，所以滤渣中一定含有的金属是银，故答案为：Ag；
②向滤渣中加入稀盐酸无气泡产生，滤渣中一定没有铝和镁，则滤液中一定含有的溶质是硝酸铝、硝酸镁，故答案为：Al（NO3）3、Mg（NO3）2；
（4）A、铝丝能与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，可观察到有气泡产生，说明金属活动性：Al＞H，铜与稀硫酸不反应，说明金属活动性：H＞Cu，即可得到金属活动性：Al＞Cu，故A正确；
B、铜丝与氯化铝不反应，无明显现象，说明金属活动性：Al＞Cu，故B正确。
故选：AB；
（5）在一氧化碳还原金属氧化物时，生成的二氧化碳中氧元素一半来自金属氧化物，所以混合物中氧元素质量=33g×(16×244×100%)×12=12g；
假设12g氧元素全部来自氧化铁，氧化铁质量=12g÷(16×356×2+16×3×100%)=40g，所以单质铁质量＝50g﹣40g＝10g。假设12g氧元素全部来自四氧化三铁，四氧化三铁质量=12g÷(16×456×3+16×4×100%)=43.5g；
所以单质铁质量＝50g﹣43.5g＝6.5g，因此，原混合物中铁单质的质量应大于6.5g小于10g；
故选：B。
6．2024年4月，淮南武王墩墓考古有重大发现。墓中出土了写有文字的竹简、陶瓷、青铜和金银器皿等文物。
（1）不属于金属材料的文物是 AB （填序号）。
A．竹简
B．陶瓷
C．青铜和金银器皿
（2）铜能形成多种合金，其中黄铜的硬度 大于 （填“大于”或“小于”）纯铜的硬度。黄铜（主要成分为Zn和Cu）外观与黄金相似，可通过加稀盐酸来鉴别它们，写出鉴别它们的化学方程式 Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑ 。
（3）生铁的含碳量 ＞ （填“＜”、“＞”或“＝”）钢的含碳量。
（4）工业上可用赤铁矿与CO在高温下反应来冶炼生铁，该反应主要利用了CO的 B （填序号）。
A．可燃性
B．还原性
C．密度比空气小
（5）《神农本草经》记载，将丹砂（主要成分是HgS）在空气中焙烧，就会得到汞，同时生成一种有刺激性气味的气体，该变化用化学方程式表示为 HgS+O2 △ Hg+SO2 。
（6）向MgCl2和CuCl2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。下列说法正确的是 BD 。
A．若滤液为蓝色，则滤渣中一定含有Cu和Zn
B．若滤液不为蓝色，则滤液中可能不含CuCl2
C．若往滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定含有Mg
D．所得滤液的质量一定比原溶液的质量大
【答案】（1）AB；
（2）大于；Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑；
（3）＞；
（4）B；
（5）HgS+O2 △ Hg+SO2；
（6）BD。
【解答】解：（1）A、竹简由竹子制成，属于天然材料，符合题意；
B、陶瓷属于无机非金属材料，符合题意；
C、青铜是铜的合金，金银器皿是金属，均属于金属材料，不符合题意。
（2）黄铜为铜合金，硬度比纯铜硬度大；Zn和盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑。
（3）生铁和钢均为铁合金，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，则生铁的含碳量高于钢。
（4）赤铁矿的主要成分为氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，体现了一氧化碳的还原性，故选B。
（5）硫化汞和氧气在加热条件下生成汞和一种有刺激性气味的气体，根据反应前后元素种类不变，则该气体为二氧化硫，反应的化学方程式为：HgS+O2 △ Hg+SO2。
（6）由于金属活动性顺序：Mg＞Zn＞Cu，则锌能和氯化铜反应生成铜和氯化锌，但锌不能和氯化镁反应，则：
A、若滤液为蓝色，则说明溶液中含有氯化铜，则说明锌少量，滤渣中只含有铜，该选项说法不正确；
B、若滤液不为蓝色，则溶液中不含氯化铜，该选项说法正确；
C、锌能和盐酸反应，但铜不能和盐酸反应，若往滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定含有铜和锌，但由于锌不能和氯化镁反应，则滤渣中一定不含镁，该选项说法不正确；
D、由于Zn+CuCl2=Cu+ZnCl2135136，则反应后溶液质量增大，该选项说法正确。
故答案为：（1）AB；
（2）大于；Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑；
（3）＞；
（4）B；
（5）HgS+O2 △ Hg+SO2；
（6）BD。
7．赤铁矿是高炉炼铁的主要原料。我国火星探测器祝融号成功着陆火星，探测得知火星上广泛分布赤铁矿。
（1）使用赤铁矿进行高炉炼铁的化学方程式为 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 。
（2）实验室模拟高炉炼铁的实验装置如图所示，在实验过程中，能说明反应已经发生的实验现象为 玻璃管内固体由红色变为黑色，试管内的石灰水变浑浊 （现象描述要完整）。
【答案】（1）Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2；
（2）玻璃管内固体由红色变为黑色，试管内的石灰水变浑浊。
【解答】解：（1）一氧化碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2；
（2）由于反应将氧化铁还原成铁，且生成二氧化碳能使石灰水变浑浊，因此说明反应发生的现象是：玻璃管内固体由红色变为黑色，试管内的石灰水变浑浊。
故答案为：（1）Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2；
（2）玻璃管内固体由红色变为黑色，试管内的石灰水变浑浊。
8．中国研发出了一种令世界瞩目的材料——3200兆帕超级钢。钢铁厂采用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）冶炼钢铁的主要工艺流程如图，请完成下列问题。
（1）请写出步骤②中赤铁矿冶炼得到铁的化学方程式： Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2 。
（2）高炉气体中除SO2、CO、CO2外，主要成分还有 氮气或N2 。
（3）步骤③中氧气的作用是 与生铁中的碳反应生成二氧化碳，降低含碳量 。
（4）除了赤铁矿（主要成分是Fe2O3）外，铁有多种氧化物，为探究其中一种氧化物FexOy的组成，某同学将mgFexOy和10gCO置于密闭容器中在高温下发生反应生成Fe。反应开始至结束，测得容器中部分物质的质量变化关系如图所示。
①请计算FexOy中x：y＝ 2：3 （填最简整数比）。
②Fe3O4、Fe2O3、FeO三种物质中，铁元素的质量分数由大到小的顺序是： FeO＞Fe3O4＞Fe2O3 。
【答案】（1）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）氮气或N2；
（3）与生铁中的碳反应生成二氧化碳，降低含碳量；
（4）①2：3；
②FeO＞Fe3O4＞Fe2O3。
【解答】解：（1）CO高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）在炼铁高炉进风口通入空气，空气的主要成分是氮气和氧气，氧气与高炉内物质反应，生成SO2、CO、CO2等，氮气不参与反应，所以高炉气体中除SO2、CO、CO2外，主要成分还有氮气（化学式为N2）；
（3）生铁含碳量较高，此时通入氧气就是与生铁中的碳反应生成二氧化碳，降低含碳量；
（4）①某同学将mgFexOy和10gCO置于密闭容器中在高温下发生反应，一氧化碳和铁的氧化物反应生成铁和二氧化碳，由图可知，生成铁的质量为11.2g，生成二氧化碳的质量为13.2g，二氧化碳中碳元素的质量=13.2g×1244×100%=3.6g，二氧化碳中碳元素质量等于一氧化碳中碳元素质量相等，则参加反应的一氧化碳质量=3.6g÷(1228×100%)=8.4g，一氧化碳夺取氧元素的质量＝13.2g﹣8.4g＝4.8g，则参加反应的铁的氧化物中铁原子和氧原子的个数比为11.2g56：4.8g16=2：3，所以FexOy中x：y＝ 2：3；
②Fe3O4中铁元素的质量分数=56×356×3+16×4×100%≈72.4%，Fe2O3中铁元素的质量分数=56×256×2+16×3×100%=70%，FeO中铁元素的质量分数=5656+16×100%≈77.8%，则Fe3O4、Fe2O3、FeO三种物质中，铁元素的质量分数由大到小的顺序是：FeO＞Fe3O4＞Fe2O3。
故答案为：（1）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）氮气或N2；
（3）与生铁中的碳反应生成二氧化碳，降低含碳量；
（4）①2：3；
②FeO＞Fe3O4＞Fe2O3。
9．我国有着悠久的金属冶炼史。
（1）灰吹法炼银（如图）是我国古代比较先进的炼银技术。
①采矿：礁砂可用于炼银，其主要成分为硫化银。硫化银中硫显﹣2价，银显+1价，则硫化银的化学式为 Ag2S 。
②冶炼：礁砂周围堆架木炭，点燃后鼓风至火候足够，可熔化成铅银团块，铅银团块 属于 （填“属于”或“不属于”）合金。“堆架”形式可使木炭充分燃烧，原因是 增大了木炭与氧气的接触面积 。
③分银：在分金炉中熔化团块，铅熔化渗入炉灰中，银则留在上层，说明银的熔点比铅 高 （填“高”或“低”）。
（2）炼铁是现代钢铁生产的重要环节，炼铁的设备是 高炉 ，炼赤铁矿石的主要原理是 3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2 （用化学方程式表示）。
【答案】（1）①Ag2S；
②属于；增大了木炭与氧气的接触面积；
③高；
（2）高炉；3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2。
【解答】解：（1）①根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则，硫显﹣2 价，银显+1 价，设硫化银化学式为AgxSy，则（+1）x+（﹣2）y＝0，可得x：y＝2：1，所以化学式为Ag2S；故答案为：Ag2S；
②合金是由两种或两种以上金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。铅银团块是铅和银熔合而成，具备金属特性，所以属于合金；
“堆架”形式让木炭与空气接触的面积增大，氧气能更充分地与木炭接触，从而使木炭燃烧更充分；故答案为：属于；增大了木炭与氧气的接触面积；
③在分金炉中熔化团块时，铅先熔化渗入炉灰，银留在上层，说明在相同加热条件下，铅先达到熔点熔化，即银的熔点比铅高；故答案为：高；
（2）在现代钢铁生产中，炼铁的主要设备就是高炉，铁矿石等原料在高炉内经过一系列反应得到生铁；
赤铁矿石主要成分是Fe2O3，炼铁时是利用一氧化碳的还原性，在高温条件下将氧化铁还原为铁单质，同时生成二氧化碳，所以化学方程式为3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；故答案为：高炉；3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2。
10．中国典籍中记载了金属的化学知识，对人类文明贡献巨大。
（1）《周礼•考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方和特性。青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片，说明青铜具有良好的 延展性 。铜和青铜的相关性质见表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 降低熔点，提高硬度 。
（2）《天工开物》中记载了“古法炼铁”（如图1）和“炒钢法”（如图2）。
在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是 使矿物与空气充分接触，使反应更充分 ；请写出现代高炉炼铁中CO还原Fe2O3的化学方程式： Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2 。图2“炒钢法”即“持柳棍疾搅，即时炒成熟铁”，最终得到钢，在由生铁炼成钢的过程中，不断翻炒液态生铁的目的是 更充分降低生铁中碳元素的含量 。
【答案】（1）延展性；降低熔点，提高硬度；
（2）使矿物与空气充分接触，使反应更充分；Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；降低生铁中碳元素的含量。
【解答】解：（1）青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片，说明青铜具有良好的延展性；由表中数据可知，青铜的熔点比铜的熔点低，硬度比铜的硬度大，故推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有：降低熔点，提高硬度；
（2）在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是使矿物与空气充分接触，使反应更充分；一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；生铁和钢均是铁的合金，生铁的含碳量为2%﹣4.3%，钢的含碳量为0.03%﹣2%，故在由生铁炼成钢的过程中，不断翻炒液态生铁的目的是：降低生铁中碳元素的含量。
故答案为：
（1）延展性；降低熔点，提高硬度；
（2）使矿物与空气充分接触，使反应更充分；Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；降低生铁中碳元素的含量。
▉题型4 一氧化碳还原氧化铁
【知识点的认识】碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验．它们的具体实验情况如下：
1．化学反应方程式分别是C+2CuO高温¯2Cu+CO2↑、CO+CuO△¯Cu+CO2和H2+CuO△¯Cu+H2O．
2．实验装置如图所示：
3．操作及注意事项分别是：（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）．（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气．（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）．
4．实验现象分别是：（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊．（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出．（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成．
11．如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中正确的是（ ）
A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳
B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色
C．参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为40：7
D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气
【答案】D
【解答】解：A、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法错误。
B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。
C、反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2，参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为160：（28×3）＝40：21，故选项说法错误。
D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集，故选项说法正确。
故选：D。
12．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（ ）
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
C．充分加热，a处固体由黑色变为红色
D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
【答案】B
【解答】解：A、实验开始先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，故选项说法错误。
B、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可用澄清石灰水检验生成的CO2，故选项说法正确。
C、一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。
D、一氧化碳不能与氢氧化钠溶液反应，不能用NaOH溶液吸收尾气中的CO，故选项说法错误。
故选：B。
13．金属的性质是化学学习和研究的重要内容。
（1）写出工业上用赤铁矿炼铁的反应方程式 Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2 。
（2）向含有Cu（NO3）2和AgNO3的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，所得滤液的颜色为无色。
①请分析所得固体的成分 一定含有银和铜，可能含有锌 。
②写出一个有关反应的化学方程式 Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag或Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu 。
【答案】（1）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）一定含有银和铜，可能含有锌；Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag或Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu。
【解答】解：（1）工业上用赤铁矿炼铁的反应原理是：一氧化碳在高温的条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，方程式为：Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）锌的金属活动顺序排在铜和银前，能与硝酸铜、硝酸银发生反应，且先与硝酸银反应生成硝酸锌和银，后与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，反后溶液为无色，说明硝酸银、硝酸铜全部被反应掉，锌可能恰好完全反应，也可能过量有剩余。
①所以说的固定成分一定含有银和铜，可能含有锌；
②过程中发生的反应为，锌与硝酸银反应生成硝酸锌和银，锌与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，方程式分别为：Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag、Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu。
故答案为：（1）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（2）一定含有银和铜，可能含有锌；Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag或Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu。
14．金属材料的应用与发展印证了人类文明的进步。
（1）三星堆出土的文物中有大量的金器和青铜器。
①如图所示的戴金面罩青铜人头像中的贴金技艺，利用了金良好的 延展 性，将黄金锤成极薄的薄片。
②青铜是人类最早使用的铜锡合金，青铜器除礼器外，更多用作兵器。利用青铜而非纯铜制作兵器，体现合金具有的特性是 合金比组成的纯金属的硬度大 。
（2）铝化学性质活泼却耐腐蚀的原因是 铝能与空气中的氧气反应，其表面生成一层致密的氧化膜薄膜，从而阻止铝的进一步被氧化 。
（3）春秋战国时期，我国便开始生产和使用铁器。生铁与钢的区别是 含碳量不同 。
（4）某兴趣小组的同学利用如图所示装置在课堂中模拟炼铁的实验。A中反应现象 红色粉末逐渐变成黑色 ；B中发生的化学反应方程式是 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O 。
【答案】（1）①延展；②合金比组成的纯金属的硬度大；
（2）铝能与空气中的氧气反应，其表面生成一层致密的氧化膜薄膜，从而阻止铝的进一步被氧化；
（3）含碳量不同；
（4）红色粉末逐渐变成黑色；CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。
【解答】解：（1）①如图所示的戴金面罩青铜人头像中的贴金技艺，利用了金良好的延展性，将黄金锤成极薄的薄片；
②利用青铜而非纯铜制作兵器，是因为合金比组成的纯金属的硬度大；
（2）铝的化学性质活泼却较耐腐蚀，是因为铝能与空气中的氧气反应，其表面生成一层致密的氧化膜薄膜，从而阻止铝的进一步被氧化；
（3）生铁和钢都是铁的合金，生铁中的含碳量在2%～4.3%之间，钢的含碳量在0.03～2%之间，所以，生铁和钢的本质区别是含碳量不同；
（4）一氧化碳具有还原性，红色粉末是氧化铁，在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，A中可观察到红色粉末逐渐变成黑色，B中二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和二氧化碳，反应的化学方程式为CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。
故答案为：
（1）①延展；②合金比组成的纯金属的硬度大；
（2）铝能与空气中的氧气反应，其表面生成一层致密的氧化膜薄膜，从而阻止铝的进一步被氧化；
（3）含碳量不同；
（4）红色粉末逐渐变成黑色；CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。
15．某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿炼铁的主要反应原理，他们设计的实验装置如图所示。回答下列问题：
（1）写出玻璃管中的实验现象和一氧化碳还原氧化铁的化学方程式 红色粉末变为黑色、3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2 。
（2）酒精灯②有什么作用？ 除去尾气中的CO，防止污染空气
【答案】（1）红色粉末变为黑色、3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；
（2）除去尾气中的CO，防止污染空气。
【解答】解：（1）CO还原Fe2O3生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；玻璃管中的现象为：红色粉末变为黑色；
（2）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，一氧化碳与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳，故设计第②个酒精灯可除去尾气中的CO，防止污染空气。
故答案为：
（1）红色粉末变为黑色、3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2；
（2）除去尾气中的CO，防止污染空气。
▉题型5 常见金属的冶炼方法
【知识点的认识】常见金属的冶炼方法主要有以下5种：
1．电解法，主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼．例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融） 通电 2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）） 通电 Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融） 通电 4Al+3O2↑．
2．热还原法，主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼．例如，
（1）用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuO △ Cu+H2O；
（2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑、CO+CuO △ Cu+CO2，C+ZnO 高温 Zn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O3 高温 4Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2；
（3）用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O3 高温 2Fe+Al2O3；
（4）用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融） 高温 氩气Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融） 高温 氩气Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）．
3．加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法），主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼．如：2HgO △ Hg+O2↑、HgS+O2 △ Hg+SO2↑、2Ag2O △ 4Ag+O2↑．
4．置换法（湿法冶金），即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来．例如，Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4＝Al2（SO4）3+3Cu；
5．物理提取法，主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属．由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到．
16．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，钼及其合金在冶金、电子、制药、航空等方面有着广泛的应用。用钼精矿（MS2）制备钼的步骤如下：
①将钼精矿在高温下焙烧，使MS2转化为MO3。
②用氨水浸取，将MO3转化为可溶性的钼酸铵；钼酸铵与盐酸反应，析出钼酸固体，把钼酸加热得到MO3。
③在加热条件下，用H2将MO3还原得到M。（用化学用语回答下列问题）
（1）完成步骤①的化学方程式：2MS2+7O2点燃 2MO3+4 SO2 。
（2）钼酸铵的化学式为：（NH4）2MO4，其中，钼元素的化合价为 +6 。
（3）钼酸的化学式为 H2MO4 。
（4）步骤③的化学方程式为 3H2+MO3 △ M+3H2O 。
（5）湿法冶金利用置换反应。向Cu（NO3）2、AgNO3混合液中加入Fe粉，充分反应后过滤。若滤渣中有两种金属，则滤液中一定不含的金属阳离子是 Ag+ 。
【答案】（1）SO2；
（2）+6；
（3）H2MO4；
（4）3H2+MO3 △ M+3H2O；
（5）Ag+。
【解答】解：（1）根据质量守恒定律可知，反应前后原子的种类、个数不变，反应前有2个钼原子、4个硫原子、14个氧原子；反应后有2个钼原子、6个氧原子，则4个该未知物质中含有4个硫原子和8个氧原子，故每个分子中含有1个硫原子和2个氧原子，故为SO2；
（2）在钼酸铵中，铵根离子显+1价，氧原子显﹣2价，根据化合物中正负化合价的代数和为零，设钼元素的化合价为x，则（+1）×2+x+（﹣2）×4＝0，x＝+6，则钼元素的化合价为+6价；
（3）由钼酸铵的化学式（NH4）2MO4可知，将钼酸铵中的铵根离子换成氢离子就是钼酸的化学式，则化学式为：H2MO4；
（4）在加热条件下，用H2将MO3还原得到M，根据质量守恒定律，还有一种生成物应该是水，该化学方程式为：3H2+MO3 △ M+3H2O；
（5）活动性：Fe＞Cu＞Ag，向Cu（NO3）2、AgNO3混合液中加入Fe粉，铁先与硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，硝酸银完全反应后，铁再与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，充分反应后过滤，若滤渣中有两种金属，则一定有银和铜，说明加入的铁完全反应，则滤液中一定含有硝酸亚铁，一定不含硝酸银，可能含有硝酸铜，即滤液中一定不含的金属阳离子是Ag+。
故答案为：（1）SO2；
（2）+6；
（3）H2MO4；
（4）3H2+MO3 △ M+3H2O；
（5）Ag+。
17．【化学与技术】
我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃。）请结合图文信息，分析思考，解决问题：
（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是 增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率 。
（2）高温炉内，碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为 2C+ZnCO3 高温 Zn+3CO↑ 。该反应生成物中碳元素的化合价为 +2 价。
（3）冷凝器中发生的变化属于 物理变化 。
（4）我国古代冶锌晚于铁和铜，结合已知信息，分析说明其中的原因是 锌的化学性质比较活泼，易被空气中的氧气氧化（合理即可） 。
【答案】（1）增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率；
（2）2C+ZnCO3 高温 Zn+3CO↑；+2；
（3）物理变化；
（4）锌的化学性质比较活泼，易被空气中的氧气氧化（合理即可）。
【解答】解：（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率；故答案为：增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率；
（2）碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为2C+ZnCO3 高温 Zn+3CO↑，该反应生成物一氧化碳中，氧元素显﹣2价，由化合物中各元素正负化合价的代数和为零可知，其中碳元素的化合价为+2；故答案为：2C+ZnCO3 高温 Zn+3CO↑；+2；
（3）冷凝器中，锌蒸气冷凝成固态锌，没有新物质生成，发生的变化属于物理变化；故答案为：物理变化；
（4）我国古代冶锌晚于铁和铜，其中的原因是锌的化学性质比较活泼，易被空气中的氧气氧化；故答案为：锌的化学性质比较活泼，易被空气中的氧气氧化（合理即可）。
18．人类对金属的冶炼和使用经历了漫长的历史。
Ⅰ、古代金属冶炼。明代《天工开物》记载了炼锡的场景如图1：“凡炼煎亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞲（指鼓入空气）熔化，用铅少许勾引，方始沛然流注”。
（1）炼锡时的关键步骤“点铅勾锡”指的是加铅能使锡较易熔化流出，其原因是：锡铅合金的熔点 低于 填“低于”或“高于”）纯锡。
图2为古代炼锌工艺原理示意图。炉甘石主要成分是ZnCO3，高温易分解生成ZnO。
（2）泥罐内煤粉（主要成分为C）主要作用是与ZnO反应生成锌，泥罐外煤饼的主要作用是 提供热量 。
（3）已知锌的沸点为907℃，泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于 b （填字母）。
a．蒸发 b．蒸馏 c．升华
（4）必须冷却后才能取锌，是为了防止Zn在较高温度下被氧化，其化学反应方程式为 2Zn+O2 △ 2ZnO 。
Ⅱ、现代金属冶炼
随着生产力的发展，我国炼铁技术又有新的突破，是少数几个掌握羰基铁粉生产技术的国家之一，其制备的简易流程如图3所示。
（5）制备Fe（CO）5时，进行 a （填字母）操作，可防止爆炸。
a．通入一段时间CO再加热 b．先加热再通入CO
（6）制备过程中可循环使用的物质是 CO或一氧化碳 。
【答案】（1）低于；
（2）提供热量；
（3）b；
（4）2Zn+O2 △ 2ZnO；
（5）a；
（6）CO或一氧化碳。
【解答】解：（1）一般合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低，所以锡铅合金的熔点低于纯锡；
（2）煤粉的主要成分是碳，碳具有可燃性，碳燃烧放出热量，所以泥罐外煤饼的主要作用是提供热量；
（3）由于锌的沸点为907℃，泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，此时锌由气态转化为液态；
a、蒸发是指将溶液中的溶剂通过加热使其除去水分，剩下溶质固体，蒸发的目的是将溶液中的溶质分离出来，故a不符合题意；
b、蒸馏是将液体先通过加热使其气化，再通过冷凝使其液化的过程，蒸馏是根据混合物的沸点不同进行分离，锌的沸点为907℃，泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，在冷凝区，锌由气态转化为液态，故工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于蒸馏，故b符合题意；
c、升华是指固态物质不经液态直接变为气态的过程，故c不符合题意；
（4）必须冷却后才能取锌，是为了防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌，该反应的化学方程式为2Zn+O2 △ 2ZnO；
（5）一氧化碳具有可燃性，与空气混合遇明火加热可能发生爆炸，制备Fe（CO）5时，通入一段时间CO，排尽装置内的空气，再加热，可防止爆炸，故选a；
（6）根据流程图信息可知，一氧化碳既是反应物，又是生成物，可循环利用。
故答案为：（1）低于；
（2）提供热量；
（3）b；
（4）2Zn+O2 △ 2ZnO；
（5）a；
（6）CO或一氧化碳。
▉题型6 金属冶炼的计算
【知识点的认识】
常见金属的冶炼方法主要有以下5种：
1．电解法，主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼．例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融） 通电 2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）） 通电 Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融） 通电 4Al+3O2↑．
2．热还原法，主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼．例如，
（1）用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuO △ Cu+H2O；
（2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑、CO+CuO △ Cu+CO2，C+ZnO 高温 Zn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O3 高温 4Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2；
（3）用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O3 高温 2Fe+Al2O3；
（4）用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融） 高温 氩气Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融） 高温 氩气Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）．
3．加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法），主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼．如：2HgO △ Hg+O2↑、HgS+O2 △ Hg+SO2↑、2Ag2O △ 4Ag+O2↑．
4．置换法（湿法冶金），即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来．例如，Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4＝Al2（SO4）3+3Cu；
5．物理提取法，主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属．由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到．
19．工业上用CO还原Fe2O3。如图是48g氧化铁与过量的CO反应，在不同温度下所得固体的质量和固体成分的图像。请回答问题。
（1）获得铁的温度应不低于 800 ℃（选填“400、600”或“800”）。
（2）请计算图中x的值（必须要写出详细的解题过程）。
【答案】（1）800；
（2）33.6。
【解答】解：（1）根据图示可知，温度大于等于800℃时，生成的固体只有铁，则用CO炼铁时，获得铁的温度应不低于800℃；
（2）由图可知，最初氧化铁固体质量为48.0g，其中的铁元素全部转化到铁单质中，则铁的质量为48.0g×56×256×2+16×3×100%=33.6g，则x＝33.6g。
故答案为：
（1）800；
（2）33.6。
▉题型7 金属锈蚀的条件及其防护
【知识点的认识】金属锈蚀的条件是金属要与水、空气中氧气或二氧化碳等接触．初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件，即铁与氧气、水同时接触就会生锈．防止铁制品生锈（即铁锈蚀的防护）的常用措施主要有如下：
1．用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥．
2．在铁制品表面涂上一层保护膜．例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等．
3．在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）．例如，锯条、链条等．
4．在铁制品表面镀上一层其他金属．例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等．
5．改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金．
钢铁的生产和使用是人类社会文明和进步的重要标志。早在春秋时期，我国就已经开始炼铁和用铁。完成下面小题。
20．探铁。如图是探究铁钉锈蚀条件的实验，一段时间后观察现象。下列说法正确的是（ ）
A．对比①中甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最明显
B．对比②③说明铁锈蚀需要水和空气
C．③中氯化钙的作用是吸收空气中的氧气和水蒸气
D．④比①锈蚀严重，说明食盐水能加快铁钉的锈蚀
【答案】D
【解答】解：A、比较①中甲、乙、丙三处，生锈最明显的地方是乙，是因为乙处铁与水和氧气接触最充分，故A错误；
B、②铁只与水接触，不生锈，③铁只与氧气接触，不生锈，则对比②③，不能说明铁生锈需要水和空气，故B错误；
C、③中氯化钙的作用是作干燥剂，只能吸收水蒸气，不能吸收氧气，故C错误；
D、④比①锈蚀严重，说明在其他条件相同时，食盐溶液能加快铁钉的锈蚀，故D正确。
故选：D。
21．用铁。下列有关铁的使用的说法错误的是（ ）
A．铁用作炊具主要利用了其导热性
B．铁制容器可用来储存稀盐酸
C．用铁可回收硝酸银废液中的银
D．铁粉作“双吸剂”利用了铁锈蚀的原理
【答案】B
【解答】解：A、炊具需要可以传导热量，加热食物，所以用铁锅做炊具主要利用了铁的导热性，故A正确；
B、铁和稀盐酸能反应生成氯化亚铁和氢气，不能用铁制容器来储存稀盐酸，故B错误；
C、因为铁的金属活动性比银强，可以把银从其盐溶液中置换出来，因此铁可回收硝酸银废液中的银，故C正确；
D、铁粉作“双吸剂”是利用铁能和氧气和水反应，利用了铁锈蚀的原理，故D正确。
故选：B。
22．下列有关金属的说法正确的是（ ）
A．铝有很好的抗腐蚀性
B．镁的硬度大于镁铝合金
C．铁制品遇水后应马上涂抹油来避免生锈
D．导电性能最好的是铜
【答案】A
【解答】解：A、铝在空气中会与氧气反应生成一层致密的氧化铝保护膜，这层膜能阻止内部的铝进一步被腐蚀。因此，铝确实具有良好的抗腐蚀性，故选项符合题意。
B、合金通常比纯金属的硬度更高。镁铝合金是镁和铝的合金，其硬度应高于纯镁，故选项不符合题意。
C、铁生锈需要水和氧气共同作用。涂抹油可以隔绝水和氧气，但“遇水后马上涂抹油”的说法不完全科学，因为铁制品遇水后应先干燥（如擦干），再涂抹油，否则油可能无法有效附着，起不到防锈的作用，故选项不符合题意。
D、导电性最好的金属是银，其次是铜，然后是金，故选项不符合题意。
故选：A。
23．劳动创造美好生活。下列劳动项目所涉及的化学知识错误的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解答】解：A、将自行车的链条涂油，使链条与空气和水隔绝，达到防锈的目的，故正确。
B、天然气的主要成分是甲烷，具有可燃性，可作燃料，用于做饭、炒菜，故正确。
C、合金与组成成分的纯金属相比，熔点低，伍德合金的特点是熔点低，适合做保险丝，在电流过大时熔断以保护电路，故错误；
D、在冰箱中放置活性炭包，是因为活性炭疏松多孔具有吸附作用能够去除异味，故正确。
故选：C。
24．2024年11月我国科研人员在金属抗腐蚀研究等方面取得新进展，有效解决了金属表面极端拒水性持久保持的关键难题，下列有关金属的说法不正确的是（ ）
A．防止金属锈蚀有利于保护金属资源
B．为了防止铁生锈，一般可以采取在铁制品表面涂漆的方式
C．金属铝比金属铁更耐腐蚀，说明铁比铝活动性强
D．将金属制成合金后，合金的熔点会比其组成金属低，抗腐蚀性会增强
【答案】C
【解答】解：A、防止金属锈蚀有利于保护金属资源，故选项正确。
B、为了防止铁生锈，一般可以采取在铁制品表面涂漆的方式，故选项正确。
C、铝比铁活动性强，但金属铝比金属铁更耐腐蚀，是因为铝在常温下能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，能阻止内部铝进一步被氧化，故选项不正确。
D、将金属制成合金后，合金的熔点会比其组成金属低，抗腐蚀性会增强，故选项正确。
故选：C。
25．劳动创造美好生活。下列劳动项目所涉及的化学知识错误的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解答】解：A、将自行车的链条涂油以防锈，使链条与空气和水隔绝，故选项说法正确。
B、使用天然气做饭、炒菜，是因为天然气的成分是甲烷，具有可燃性，故选项说法正确。
C、清理家中鱼缸并通入空气，是氧气能供给呼吸，空气中的氧气不易溶于水，故选项说法错误。
D、在冰箱中放置活性炭包去除异味，是因为活性炭具有吸附作用，能吸附异味和色素，故选项说法正确。
故选：C。
26．关于钢铁及制品的说法错误的是（ ）
A．含有某些金属和碳元素的铁合金，其性能比纯铁更优良
B．高炉炼铁的原料赤铁矿主要成分是Fe2O3
C．所有金属单质都能与盐酸反应得到氢气
D．家用菜刀经洗净擦干后可防止生锈
【答案】C
【解答】解：A、合金的性质比它的成分金属的熔点低，硬度大，性能要比成分金属的优良，故A说法正确；
B、高炉炼铁的原料赤铁矿主要成分是Fe2O3，故B说法正确；
C、金属与酸反应生成氢气时，不能是所有金属，金属必须是活动性排在氢前面的金属，故C说法错误；
D、保持铁制品表面洁净和干燥可防止生锈，所以家用菜刀经洗净擦干后可防止生锈，故D说法正确。
故选：C。
27．化学无处不在，化学是应用最广泛的学科之一。
（1）珠海洪鹤大桥是连接香洲区和金湾区的通道，大桥钢铁器件喷上油漆是为防止铁与 氧气和水 反应而生锈。
（2）2021年5月中国“天问一号”探测器成功着陆火星，它应用的是新型镁锂合金。镁锂合金硬度比镁和锂的硬度 大 （填“大”或“小”）。
（3）长征系列运载火箭大多数采用的是液氢作燃料，请写出液氢燃烧的化学方程式： 2H2+O2点燃 2H2O 。
（4）新冠疫苗研发过程中使用的是纯水，实验室中得到纯水的方法是 蒸馏 。
（5）《本草纲目拾遗》中说：“罐得火气合于肉，即牢不可脱…肉上起红晕，罐中有气水出，风寒尽出。”拔罐法通常利用燃烧酒精等排去罐内空气，酒精燃烧的化学方程式为 C2H5OH+3O2点燃 2CO2+3H2O 。
【答案】（1）氧气和水；
（2）大；
（3）2H2+O2点燃 2H2O；
（4）蒸馏；
（5）C2H5OH+3O2点燃 2CO2+3H2O。
【解答】解：（1）铁与水、氧气同时接触发生反应，隔绝空气（或氧气）或水可防止铁生锈。珠海洪鹤大桥是连接香洲区和金湾区的通道，大桥钢铁器件喷上油漆是为防止铁与氧气和水反应而生锈；
（2）合金硬度大于纯金属，镁锂合金硬度比镁和锂的硬度大；
（3）氢气燃烧生成水，反应的化学方程式：2H2+O2点燃 2H2O；
（4）蒸馏几乎能除去水中所有杂质，实验室中得到纯水的方法是蒸馏；
（5）酒精燃烧生成水和二氧化碳，反应的化学方程式为C2H5OH+3O2点燃 2CO2+3H2O。
故答案为：（1）氧气和水；
（2）大；
（3）2H2+O2点燃 2H2O；
（4）蒸馏；
（5）C2H5OH+3O2点燃 2CO2+3H2O。
28．化学与生活密切相关。请用化学知识回答下列问题：
（1）诗词“迟迟春日弄轻柔，花径暗香流。”“暗香流”产生的原因是 分子是在不断运动的 ；
（2）扑灭森林火灾时，通常将大火蔓延路线前方的一片树木砍掉，其灭火原理是 清除可燃物 ；
（3）为防止铁锅生锈，日常生活中常用的方法是 洗净擦干，放置在干燥处（合理即可） 。
【答案】（1）分子是在不断运动的；
（2）清除可燃物；
（3）洗净擦干，放置在干燥处（合理即可）。
【解答】解：（1）花径暗香流，是因为花香中含有的分子是在不断运动的，向四周扩散，使人们闻到花香。
（2）扑灭森林火灾时，通常将大火蔓延路线前方的一片树木砍掉，其灭火原理是清除可燃物。
（3）为防止铁锅生锈，日常生活中常用的方法是洗净擦干，放置在干燥处（合理即可）。
故答案为：
（1）分子是在不断运动的；
（2）清除可燃物；
（3）洗净擦干，放置在干燥处（合理即可）。
▉题型8 探究金属锈蚀的条件
【知识点的认识】该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
29．为探究钢铁锈蚀与哪些因素有关，某兴趣小组设计了如图1的实验装置。为进一步研究水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系。查阅相关文献得到图2。
（1）图1探究钢铁锈蚀的实验设计还不严密，简述他们还需补充的实验及其目的。
（2）图2表示水样温度22℃、氧含量6mL•L﹣1时，钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH＜4时，钢铁腐蚀速率明显增大，原因是 酸性条件下，钢铁与氢离子发生反应 。
（3）某同学用锌和稀硫酸制取氢气。向气体发生装置中加入一定量锌粒，将15g稀硫酸溶液分三次加入，每次生成气体的质量如下表。请计算所用稀硫酸的溶质质量分数。（请写出详细计算步骤）
【答案】（1）再设置一个对照组把铁钉置于干燥的空气中，目的是验证铁生锈需要水；
（2）酸性条件下，钢铁与氢离子发生反应；
（3）19.6%。
【解答】解：（1）图1中已有的实验是探究钢铁在水和氧气同时存在、只有水、没有氧气条件下的锈蚀情况，但还缺少探究钢铁在干燥且有氧环境中的锈蚀情况。所以还需补充的实验是：将铁钉放在干燥的空气的密闭容器中，目的是探究在无水，有氧气的条件下，钢铁是否会锈蚀，从而更全面地探究钢铁锈蚀的条件；故答案为：再设置一个对照组把铁钉置于干燥的空气中，目的是验证铁生锈需要水；
（2）当pH＜4时，溶液呈较强酸性，酸性条件下，钢铁与氢离子发生反应；故答案为：酸性条件下，钢铁与氢离子发生反应；
（3）由表格中数据可知，每加入5g稀硫酸生成的氢气为0.02g，
设所用稀硫酸中的溶质质量为x。
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
98 2
x 0.02g
982=x0.02g
x＝0.98g
则稀硫酸的溶质质量分数=0.98g5g×100%=19.6%；
答：稀硫酸的溶质质量分数为19.6%。
30．学完“金属和金属材料”后，兴趣小组开展“钢铁腐蚀原理及防护方法”项目式研究。
任务一：分析钢铁的腐蚀
（1）小组同学发现盐酸厂中的钢铁制品比铜制品易被腐蚀，其原因是 铁的活动性大于铜 。潮湿空气中钢铁制品的锈蚀主要是铁与空气中氧气和 H2O 共同作用造成的。
任务二：调查并验证钢铁防护方法
【查阅资料】
膜化处理是钢铁防护的重要方法。操作时将钢材放入膜化剂中浸泡，其表面会形成致密、均匀的保护膜。检验膜的抗腐蚀性能的方法是向钢铁表面滴加含CuSO4的腐蚀剂，若60s后钢铁表面才出现红色物质，则抗腐蚀性能达标，且所用时间越长，抗腐蚀性能越好。
【实验1】分别取其它条件相同的膜化后和未膜化的薄钢片于表面皿中，滴加等体积、等浓度的含CuSO4的腐蚀剂，记录出现红色物质所用的时间。进行三组实验，结果如图所示。
（2）由图可知，膜化后的薄钢片抗腐蚀性能 达标 （填“达标”或“不达标”）。该检验方法的原理是 Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu （用化学方程式表示）。
任务三：探究温度对膜层外观的影响
【实验2】其他条件相同时，将薄钢片放入不同温度的膜化剂中浸泡20min，观察钢片表面形成的膜层外观。结果如下表所示：
（3）由表可知，膜层外观符合要求的温度范围是 60～70℃ 。
任务四：确定抗腐蚀性能较好的膜化温度
【实验3】选取实验2中膜层外观符合要求的薄钢片进行抗腐蚀性能对比实验，确定膜化效果较好的温度。
（4）设计以下实验方案：
【实践反思】
（5）研究钢铁防护方法的现实意义是 保护金属资源 （写一条）。
【答案】（1）铁的活动性大于铜；H2O；
（2）达标；Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；
（3）60～70℃；
（4）BC；越长；
（5）保护金属资源。
【解答】解：（1）小组同学发现盐酸厂中的钢铁制品比铜制品易被腐蚀，是因为铁的活动性大于铜；潮湿空气中钢铁制品的锈蚀主要是铁与空气中氧气和水或H2O共同作用造成的；
（2）有膜化的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟，说明加入的含硫酸铜的腐蚀剂与铁接触到需要较长时间，由图可知，膜化后的薄钢片抗腐蚀性能达标；该检验方法的原理是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；
（3）从实验2、3结果可知，温度为60℃、70℃时膜层外观是致密、均匀的，所以膜层外观符合要求的温度范围是60～70℃；
（4）分别取上述实验2中的BC两组膜化后的薄钢片于表面皿中，滴加等体积、等浓度的腐蚀剂，记录出现红色物质所用的时间，若出现红色物质的时间越长，则该温度为膜化效果较好的温度；
（5）研究钢铁防护方法的现实意义是保护（节约）金属资源，也防止环境污染。
故答案为：（1）铁的活动性大于铜；H2O；
（2）达标；Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；
（3）60～70℃；
（4）BC；越长；
（5）保护金属资源。
31．某实践小组同学参加了“锈外慧中”的项目式学习。对铁的锈蚀与应用进行了进一步的探究。
任务一：探锈——铁锈蚀因素的探究
小雅同学用铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计了如图所示的实验。
（1）经过一周的观察，试管B和试管C中的铁钉无明显变化，试管A中的铁钉明显锈蚀，说明铁锈是铁与 氧气和水 发生化学反应生成的。
（2）该实验中将蒸馏水煮沸的目的是 除去溶解在水中的氧气 。
（3）结合实验结果和生活经验，写一条防止生活中铁制品生锈的方法： 铁制品表面涂油（合理即可） 。
任务二：用锈——铁锈蚀原理的应用
小礼同学通过查阅资料了解到暖宝宝发热的原理是利用铁粉生锈放出热量。他购买了某品牌暖宝宝发现原料主要包括铁粉、活性炭、食盐等，针对该暖宝宝的原料进行如下探究活动：
活动一：验证暖宝宝原料中含有铁粉
（4）打开包装后观察到固体为黑色，判断原料含铁粉，但立即被其他同学否定，原因是 活性炭的颜色也是黑色，所以根据固体颜色为黑色，不能判断原料中含有铁粉 。
（5）取少量原料固体于试管中，加入适量稀盐酸，观察到 有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 现象。
分析得出结论：暖宝宝中的黑色物质含有铁粉。
活动二：暖宝宝的发热原理再利用
利用暖宝宝的发热原理，小礼设计如图实验装置来测定空气中氧气的含量。实验开始前，在容积为250mL的集气瓶中预装30mL水，量筒中水的读数为100mL。
（6）实验开始一段时间后，待装置冷却至室温，打开弹簧夹，水从量筒中流入集气瓶，最后量筒内水为57mL（铁粉生锈消耗水的体积忽略不计），通过计算本实验数据测得空气中氧气的体积分数为 19.5% （结果精确到0.1%）。
【答案】（1）氧气和水；
（2）除去溶解在水中的氧气；
（3）铁制品表面涂油（合理即可）；
（4）活性炭的颜色也是黑色，所以根据固体颜色为黑色，不能判断原料中含有铁粉；
（5）有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色；
（6）19.5%。
【解答】解：（1）试管A中铁钉与氧气和水同时接触，锈蚀明显；试管B中铁钉只与水接触，无明显变化；试管C中铁钉只与氧气接触，无明显变化，说明铁锈是铁与氧气和水发生化学反应生成的；故答案为：氧气和水；
（2）氧气不易溶于水，实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去溶解在水中的氧气，达到控制变量的目的；故答案为：除去溶解在水中的氧气；
（3）由上述可知，铁与氧气和水同时接触易生锈，则可在铁制品表面涂油，隔绝氧气和水，达到防锈目的；故答案为：铁制品表面涂油（合理即可）；
（4）由于活性炭的颜色也是黑色，所以根据固体颜色为黑色，不能判断原料中含有铁粉；故答案为：活性炭的颜色也是黑色，所以根据固体颜色为黑色，不能判断原料中含有铁粉；
（5）根据实验结论暖宝宝中的黑色物质含有铁粉，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，则取少量原料固体于试管中，加入适量稀盐酸，观察到有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色；故答案为：有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色；
（6）暖宝宝中含有铁粉，铁生锈消耗氧气，量筒中减少的水的体积即为消耗氧气的体积，则空气中氧气的体积分数为100mL−57mL250mL−30mL×100%≈19.5%；故答案为：19.5%。
32．兴趣小组同学对生活中暖贴的发热现象产生兴趣，展开探究。
【查阅资料】某品牌暖贴的主要成分有铁粉、NaCl、活性炭等，其发热原理是铁粉生锈放出热量。
【猜想与假设】暖贴中的成分能加快铁粉生锈的速率，使其在短时间内放出大量的热。
猜想1：只有NaCl加快铁粉生锈；
猜想2：只有活性炭加快铁粉生锈；
猜想3：NaCl和活性炭共同作用加快铁粉生锈。
【实验方案】小组同学使用如图装置（滤纸包已润湿），测量反应过程中温度的变化，探究NaCl、活性炭及两者共同存在对铁粉生锈速率的影响，设计完成如下4组实验。
【解释与结论】
（1）m＝ 0.2 。
（2）对比实验①和②，可探究 没有活性炭时氯化钠 对铁粉生锈速率的影响。
（3）综合以上4组实验可得出猜想 3 成立。
【交流与讨论】
（4）铁生锈是铁与水和O2共同作用的过程，下列说法正确的是 ABD （可多选）。
A．铁生锈过程发生了缓慢氧化
B．铁锈的主要成分是Fe2O3
C．相比于纯铁，生铁不易生锈
D．铁生锈也可用于食品防腐
【拓展与应用】小组同学依据铁生锈的原理设计如图对比实验测定空气中O2的含量。
（5）装置B中发生反应的化学方程式是 4P+5O2 点燃 2P2O5 。
（6）反应结束后，测得的数据如下表：
（7）使用B装置测得空气中O2含量偏小，原因可能是 不能将氧气耗尽 （写一条即可）。
【答案】（1）0.2；
（2）没有活性炭时氯化钠；
（3）3；
（4）ABD；
（5）4P+5O2 点燃 2P2O5；
（6）20.2；
（7）不能将氧气耗尽。
【解答】解：（1）根据控制变量法，实验3和4对比探究在有活性炭的前提下，氯化钠对铁生锈的影响，因此活性炭的量应该是0.2g；
（2）对比实验①和②，根据控制变量法，在没有活性炭只有氯化钠的量不同的情况下对铁生锈的影响；
（3）综合以上4组实验，只有氯化钠和只有活性炭对铁生锈的影响都不如二者同时存在对其影响大，即说明氯化钠和碳活性炭共同作用加快铁粉生锈，可得出猜想3成立；
（4）A、铁生锈过程中有氧气参加且较缓慢，因此发生了缓慢氧化，选项正确；
B、铁锈的主要成分是Fe2O3，选项正确；
C、生铁含碳，根据题意可知在含碳的情况下生铁更容易生锈，选项错误；
D、铁生锈消耗氧气，因此也可用于食品防腐，选项正确；
（5）装置B内的白磷燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为：4P+5O2 点燃 2P2O5；
（6）烧杯内的水在气压差的作用下被压入装置内，是由于装置内的氧气被消耗，则压入的体积即为氧气的体积，故氧气的含量是100mL−59.6mL200mL×100%=20.2%；
（7）由于白磷在氧气含量较少的时候，燃烧可能就停止，因此不能将所有的氧气全部耗尽，会使气压差偏小，则实验结果偏小。
故答案为：（1）0.2；
（2）没有活性炭时氯化钠；
（3）3；
（4）ABD；
（5）4P+5O2 点燃 2P2O5；
（6）20.2；
（7）不能将氧气耗尽。
▉题型9 铁锈的主要成分
【知识点的认识】铁锈是普通钢铁制品在潮湿的空气中，先从其表面慢慢生成的一种红褐色的物质，是就是铁和空气中所氧气、水蒸气等起作用，生成的铁的多种氧化物的水合物．铁锈的成分比较复杂，其主要成分是Fe2O3•xH2O，所以铁锈可以说是混合物．铁锈的结构很疏松，不但不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，而且因它具有吸附性，还会使铁生锈的速度加快．
33．铁和铜在潮湿空气中，表面会慢慢地生成一层锈，铁锈主要成分的名称是 氧化铁 ，化学式为 Fe2O3 ；铜锈（即铜绿）的名称是 碱式碳酸铜 ，它受热分解的化学方程式是 Cu2（OH）2CO3 △ H2O+CO2↑+2CuO 。
【答案】氧化铁；Fe2O3；碱式碳酸铜；Cu2（OH）2CO3 △ H2O+CO2↑+2CuO
【解答】解：铁锈的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3；铜锈（即铜绿）的名称是碱式碳酸铜，加热时会分解为氧化铜、二氧化碳和水。
故答案为：氧化铁；Fe2O3；碱式碳酸铜；Cu2（OH）2CO3 △ H2O+CO2↑+2CuO。
▉题型10 金属资源现状及保护措施
【知识点的认识】金属资源的保护主要有以下四种措施：
1．减缓或防止金属的腐蚀；常用的方法有：（1）用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥．（2）在铁制品表面涂上一层保护膜．例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等．（3）在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）．例如，锯条、链条等．（4）在铁制品表面镀上一层其它金属．例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等．（5）改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金．
2．回收利用废旧金属，这样不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染．
3．有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿．
4．寻找金属的代用品，例如，现在经常用塑料来代替钢和其它合金制造管道、齿轮和汽车外壳等．
34．我国的矿物种类比较齐全，储量很丰富，但是矿物不能再生。下列能保护金属资源的是（ ）
A．废旧金属不需要回收利用
B．矿物资源无限，可以任意开采
C．寻找金属代用品
D．将铁钉放置于潮湿的空气中
【答案】C
【解答】解：A.回收利用废旧金属能保护金属资源，减少环境污染，故A错误；
B.矿物资源是有限的，要合理开采，故B错误；
C.寻找金属代用品，可以节约金属资源，保护金属资源，故C正确；
D.将铁钉放置于潮湿的空气中，铁钉易生锈，不能保护金属资源，故D错误。
故选：C。
35．钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能、被誉为“未来金属”，因而得到了广泛应用．我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，工业上用钒钛磁铁矿提取金属钛。
（1）钛铁矿是制备金属钛的主要原料，其主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中钛元素的化合价为 +4 ；
（2）足量Mg在高温下还原TiCl4生成金属钛，该反应的化学方程式为 2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti ；
（3）钛的化学性质与铝相似，推测金属钛具有耐腐蚀性的原因是： 钛与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，对内部的钛起到保护作用 ；
（4）金属矿物不能再生，写出一条能有效保护钛金属资源的措施 防止钛金属生锈（合理即可） 。
【答案】（1）+4。
（2）2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti。
（3）钛与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，对内部的钛起到保护作用。
（4）防止钛金属生锈（合理即可）。
【解答】解：（1）钛酸亚铁中铁元素显+2价，氧元素一般显﹣2价，设钛元素的化合价是x，根据在化合物中各元素正负化合价代数和为零，可得：（+2）+x+（﹣2）×3＝0，解得x＝+4；故答案为：+4。
（2）TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛，同时应生成氯化镁，反应的化学方程式为2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti；故答案为：2Mg+TiCl4高温 2MgCl2+Ti。
（3）钛的化学性质与铝相似，铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，因此金属钛具有耐腐蚀性的原因是：钛与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，对内部的钛起到保护作用；故答案为：钛与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，对内部的钛起到保护作用。
（4）金属矿物不能再生，保护钛金属资源的措施有：防止钛金属生锈、金属的回收利用、有计划、合理地开采矿物、寻找金属的代用品等；故答案为：防止钛金属生锈（答案合理即可）。
▉题型11 废弃金属对环境的污染
【知识点的认识】废弃金属对环境的污染主要是指废弃的金属（或金属合金；特别是含有汞、镉、铬、铅及类金属砷等生物毒性显著的重金属元素及其化合物）对水和土壤，以及人和动植物的危害．例如，废旧电池中含有汞等，如果将其随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康．日本的水俣病（即人或其它动物食用了含有机水银污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病，是世界上最典型的公害病之一）是由汞污染污染所引起．废弃金属对环境的污染主要来源工业污染，其次是农业污染、交通污染和生活垃圾污染．其中，工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境，在人和动物、植物中富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害，工业污染的治理可以通过一些技术方法、管理措施来降低它的污染，最终达到国家的污染物排放标准；农业污染主要是指化肥和农药的不合理使用，治理方法是农业上一定要做到合理地科学地施肥；交通污染主要是汽车尾气的排放，国家制定了一系列的管理办法，例如：使用乙醇汽油、安装汽车尾气净化器等；生活污染主要是一些生活垃圾的污染，废旧电池、破碎的照明灯、没有用完的化妆品、上彩釉的碗碟等，对于重金属的污染只要我们从其来源加以控制，就多多少少可以减少重金属污染．
以下是几种金属对人体的危害，希望能够启示人们关注废弃金属对环境的污染．
汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大．天然水每升水中含0.01毫克，就会导致人中毒．
镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨骼和肝肾，并引起肾衰竭．
铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除．能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下．
钴：能对皮肤有放射性损伤．
钒：伤人的心、肺，导致胆固醇代谢异常．
锑：与砷能使银首饰变成砖红色，对皮肤有放射性损伤．
铊：会使人多发性神经炎．
锰：超量时会使人甲状腺机能亢进．也能伤害重要器官．
砷：是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡．长期接触少量，会导致慢性中毒．另外还有致癌性．
并且，这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症等．
36．重庆多个区县荣获“2025年生态文明建设示范区”称号。下列措施与此不符的是（ ）
A．丢弃废旧金属B．加强环境监测
C．积极植树造林D．大力治理污水
【答案】A
【解答】解：A、丢弃废旧金属不仅会造成资源浪费，其中的重金属等有害物质还会对土壤和水源造成污染，不符合环保理念，故A错误；
B、加强环境监测，有利于环境保护，符合环保理念，故B正确；
C、积极植树造林，增加植被覆盖率，改善生态环境，故C正确；
D、大力治理污水，可以减少污染，保护水资源，故D正确。
故选：A。
▉题型12 金属的回收利用及其重要性
【知识点的认识】金属的回收利用是指将一些废弃的金属材料通过不同的渠道汇集起来，再加工再利用．
金属的回收利用的重要性表现在以下两个方面：
1．节约能源：回收利用废旧金属，不仅可以节约金属资源；而且还可以节约冶炼金属时所用到的大量的煤等化石燃料和铁矿石等矿石资源．
2．减少污染：回收利用废旧金属，不仅可以减少金属废弃后形成的镉、汞等引起的水和土壤污染，以及人和动植物的危害；而且还可以减少重新冶炼这些金属时燃烧燃料和生产过程形成的空气污染等）．
37．坚持绿色发展，走生态良好的文明发展之路。下列做法不符合这一理念的是（ ）
A．积极植树造林B．使用清洁能源
C．回收废旧金属D．就地焚烧秸秆
【答案】D
【解答】解：A、积极植树造林，可以防风固沙，吸附有害物质，有利于保护环境，故选项A不符合题意；
B、使用清洁能源，既能节约化石能源，又能减少污染物的排放，保护环境，故选项B不符合题意；
C、回收废旧金属，既能节约资源，又能保护环境，故选项C不符合题意；
D、焚烧秸秆会产生大量的烟尘和有害气体，加剧环境污染，故选项D符合题意。
故选：D。
38．下列关于环保、资源、能源方面的叙述不正确的是（ ）
A．为减少空气污染，工厂加高烟囱排放废气
B．金属的回收和利用可以节约金属资源
C．地壳中含量最多的金属元素是铝
D．开发和使用清洁能源，可减缓温室效应
【答案】A
【解答】解：A、工厂加高烟囱排放废气只能将废气排放到高处、远处，但不能减少污染物的量，故A符合题意；
B、金属的回收和利用可以节约金属资源，故B不合题意；
C、地壳中各元素的含量由高到低依次为氧、硅、铝、铁、钙等，其中含量最多的金属元素是铝，故C不合题意；
D、开发和使用清洁能源可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，从而减缓温室效应，故D不合题意。
故选：A。
39．如图为铁制品循环利用的示意图，根据图示回答：
（1）一定发生化学变化的过程是 ① （填序号）。
（2）如果铁矿石采用的是赤铁矿，①反应的化学方程式是 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 。
（3）铁锅做炊具主要是利用了金属的 导热性 ；铁制品容易生锈而铝制品不易生锈的原因是 在常温下，能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜 ；废旧的铁锅、铁管属于 可回收物 （填“厨余垃圾”、“可回收物”、“有害垃圾”或“其他垃圾”）。废旧金属“循环利用”的意义是 保护金属资源 。
【答案】（1）①；
（2）Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2；
（3）导热性；在常温下，能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜；可回收物；保护金属资源。
【解答】解：（1）将铁矿石冶炼成生铁的过程中有新物质生成，属于化学变化，其余过程中均没有新物质生成，属于物理变化，故一定发生化学变化的过程是①。
（2）赤铁矿的主要成分为氧化铁，一氧化碳在高温条件下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2。
（3）铁锅做炊具主要是利用了铁的导热性；铝制品耐腐蚀是因为在常温下，能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜；废旧的铁锅、铁管可回收利用，属于可回收物；将废旧金属回收利用能节约金属资源。
故答案为：（1）①；
（2）Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2；
（3）导热性；在常温下，能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜；可回收物；保护金属资源。题型1 金属元素的存在
题型2 常见的金属矿石
题型3 铁的冶炼
题型4 一氧化碳还原氧化铁
题型5 常见的金属冶炼方法
题型6 金属冶炼的计算
题型7 金属锈蚀的条件及其防护
题型8 探究金属锈蚀的条件
题型9 铁锈的主要成分
题型10 金属资源现状及保护措施
题型11 废弃金属对环境的污染
题型12 金属的回收利用及其重要性
铜
青铜（含25%的锡）
熔点
1085℃
800℃
硬度
3.0
5﹣6.6
选项
劳动项目
化学知识
A
将自行车的链条涂油以防锈
使链条与空和水隔绝
B
使用天然气做饭、炒菜
天然气的成分是甲烷
C
使用伍德合金做保险丝
伍德合金熔点高
D
在冰箱中放置活性炭包去除异味
活性炭具有吸附作用
选项
劳动项目
化学知识
A
将自行车的链条涂油以防锈
使链条与空气和水隔绝
B
使用天然气做饭、炒菜
天然气的成分是甲烷
C
清理家中鱼缸并通入空气
空气中的氧气易溶于水
D
在冰箱中放置活性炭包去除异味
活性炭具有吸附作用
次数
第一次
第二次
第三次
加入稀硫酸质量/g
5
5
5
生成氢气质量/g
0.02
0.02
0.1
实验组别
A
B
C
D
温度℃
50
60
70
80
膜层外观
粗糙
致密、均匀
致密、均匀
粗糙
实验操作
分别取上述实验2中的 BC （填字母）两组膜化后的薄钢片于表面皿中，滴加等体积、等浓度的腐蚀剂，记录出现红色物质所用的时间。
实验现象
与结论
若出现红色物质的时间 越长 （填“越长”或“越短”）则该温度为膜化效果较好的温度。
实验编号
铁粉/g
活性炭/g
NaCl/g
测得10min内温度上升值/℃
①
2
0
0
0.1
②
2
0
0.1
3.1
③
2
m
0
22.0
④
2
0.2
0.1
56.3
装置
集气瓶内空气体积/mL
实验前烧杯内水的体积/mL
实验后烧杯内水的体积/mL
空气中O2的体积分数
A
200.0
100.0
59.6
20.2 %
B
200.0
100.0
66.0
17.0%