初三化学讲学案 金属资源的保护和利用.docx

初三化学讲学案 金属资源的保护和利用.docx

《初三化学讲学案 金属资源的保护和利用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《初三化学讲学案 金属资源的保护和利用.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

初三化学讲学案金属资源的保护和利用

初三化学第十五讲金属资源的保护和利用

【知识梳理】

1.元素的存在形式

自然界中的元素有两种存在形态:

一种是以单质的形态存在，叫做元素的;一种是以化合物的形态存在，叫做元素的。

2.矿石

工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。

常见的矿石。

（了解）

3.金属的分类

工业上把金属分为黑色金属和有色金属两大类。

（黑色金属包括铁、锰、铬，它们或它们的合金的表面常呈灰黑色。

除铁、铬、锰外，其余金属均为有色金属。

）

地壳中金属元素的含量并不相同位于前五位的金属元素是、、、、钾。

4.铁的冶炼

（1）炼铁的原料：

铁矿石、焦炭和石灰石是炼铁的主要原料。

铁矿石主要是磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿等。

焦炭的作用是提供热量和作为还原剂，石灰石主要是作熔剂，除去铁矿石中的SiO2等杂质。

（2）炼铁的原理和设备

在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

炼铁的主要设备是炼铁高炉。

（3）炼铁的过程及反应

①焦炭燃烧产生热量并生成还原剂CO。

C+O2点燃CO2C+CO2高温2CO

②氧化铁被CO还原成铁。

5.铁的腐蚀和防护

（1）铁生锈的条件

铁生锈的主要条件是:

与空气和水蒸气直接接触。

铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。

（2）铁的防锈原理是：

隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。

防锈措施:

一是保持铁制品表面的洁净和干燥。

二是在铁制品表面涂上一层保护膜，防止铁与氧气和水的反应，例如:

①刷一层油漆;②涂上一层机油;③电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等;④经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝;⑤在金属表面覆盖搪瓷、塑料等。

三是形成合金，以改变金属内部组织的结构。

例如，在钢中加人镍可增强防锈能力，含铬18%和含镍8%的合金钢常称为“铬镍不锈钢”。

（3）除锈

铁锈能与稀酸反应生成可溶性的物质（酸不宜过量）。

Fe2O3十6HC1====2FeCl2+3H2OFe2O3+3H2SO4===Fe2（SO4）3十3H2O

现象:

铁锈逐渐消失，溶液由无色变成黄色。

6.保护金属资源的途径

（1）防止金属腐蚀。

（2）金属的回收和利用。

（3）有计划、合理地开采矿物。

（4）寻找金属的代用品。

【考点精讲】

考点一:

金属材料的性质和用途

1.下列物质的用途主要利用其化学性质的是（）。

A.氧气用于医疗急救B.干冰用于人工降雨

C.铜、铝用于制作导线D.汽油用于衣物除油

2.2010年5月，孙中山先生铜像回迁至南京市新街口。

铜及铜合金属于（）。

A.天然材料B.金属材料C.复合材料D.合成材料

3.金属在生产和生活中有广泛的应用。

（1）下列金属制品中，利用金属导电性的是（填字母序号）。

（2）铁制品在沙漠地区不易锈蚀的原因是。

（3）一氧化碳和赤铁矿炼铁反应的化学方程式为:

。

（4）某厂排放的废水中含有硫酸铜，将废水处理可得到铜和铁红（氧化铁）两种产品。

过程如图所示（废水中的其他物质不参与反应）:

过程①中发生反应的化学方程式为。

A—G七种物质中含铁元素的有（填字母代号）。

考点二合金

1.铁及其合金在生产、生活中应用广泛。

下列关于铁及其合金的说法中正确的是（）。

A.铁是地壳中含量最丰富的金属元素

B.不锈钢的抗腐蚀性好，可用于制造医疗器械

C.铁丝能在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成氧化铁

D.铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生缓慢氧化的过程

2.我国第国套人民币硬币从1999年开始发行，一元币为钢芯镀镍（Ni），伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。

（1）铸造以上硬币用到的材料都是（填“合成材料”或“金属材料”）。

（2）选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是（填序号）。

A.金属的导电性B.金属的耐腐蚀性

C.金属的硬度D.金属价格与硬币面值的吻合度

（3）以上硬币中涉及Fe、Cu、Al、Ni（镍），已知Ni能够发生如下反应:

Ni+H2SO4===H2↑+NiSO4;Fe-+NiCl2===Ni+FeCl2。

这两个反应的基本类型都是。

四种金属的活动性由强到弱的顺序为。

（用元素符号表示）。

考点三金属活动性顺序

1.为比较A、B、C三种金属的活动性，某同学设计了如图所示实验，由此判断三种金属活动性由强到弱的顺序是（）。

A.A>C>BB.A>B>CC.C>A>BD.B>C>A

3.同学们在实验室发现了三种金属—铝、铁、铜，其中有一块铜片生锈了，表面附有部分铜绿，铜绿的主要成分是Cu2（OH）2CO3，他们的实验探究过程如下:

（1）铜绿是铜与空气中的氧气、水和（填化学式）共同作用的结果。

（2）为探究铝、铁、铜的活动性顺序，某同学设计了一组实验:

①铝片浸人稀硫酸中;②铜片浸人稀硫酸中;③铝片浸人氯化亚铁溶液中，这组实验还不能完全证明三种金属的活动性顺序。

请你补充一个实验来达到实验目的（写出实验步骤、现象）

。

（3）他们还想用加热的方法除去铜绿，加热时却发现铜片表面全部变黑。

经查阅资料知道:

①铜绿受热分解会生成黑色的氧化铜;②酒精在不完全燃烧时会生成炭黑;③炭黑与稀硫酸不反应。

a.他们提出猜想:

该黑色物质可能是氧化铜，也可能是氧化铜和的混合物。

b.设计了下述实验方案，用于检验黑色物质。

实验步骤

实验现象

结论

剪下一片变黑的铜片，放人盛有足量稀硫酸的试管中，微热

铜片表面黑色固体全部消失，露出红色的铜，溶液变色

此黑色固体是

（填化学式）

考点四、炼铁反应原理的实验探究

1.实验装置

2.实验步骤

（1）检验装置的气密性。

（2）装人药品并固定。

（3）向玻璃管内通人一氧化碳气体。

（4）给氧化铁加热。

（5）停止加热。

（6）停止通一氧化碳。

3.实验现象

红色粉末逐渐变为黑色粉末，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。

4.化学反应方程式：

5.实验注意事项

（1）为了使反应在高温下进行，用酒精喷灯加热。

（2）先通CO，再加热;实验完毕，停止加热，继续通CO至试管冷却。

（3）CO有剧毒，尾气必须处理（烧掉或收集集中处理）。

例题精讲2011年是国际化学年（IYC2011），其宗旨是“增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学”。

如图所示是某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验进行了绿色化改进后制取单质铁（K1、K2是活塞）。

（1）关闭K1、开启K1，可以验证CO还原Fe2O3的产物。

①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行。

②CO还原Fe2O3的化学方程式为。

③在e处点燃气体的目的是。

（2）关闭K2，开启K1，可以将d口出来的气体再从a通人装置而循环使用。

①c瓶中装（填序号）。

A.澄清石灰水B.水C.石蕊溶液D.浓硫酸

②反应完后（假设b瓶中NaOH全部转化为纯碱），要从b瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、、结晶。

③该实验这样改进的主要优点是。

例题精讲某学生改进了CO还原Fe2O3的实验装置，如图所示。

（1）若先给Fe2O3加热，再通人CO，可能会产生的后果及原因是:

。

（2）写出装置A中发生反应的化学方程式。

（3）装置B中产生的现象可以判断反应是否开始发生，则装置B中的试剂是（填名称）。

（4）装置C的作用是:

。

（5）装置C收集气体的方法叫做什么?

收集在装置C集气瓶中的气体应如何处理?

。

可燃性气体在点燃或加热前一定要先验纯或排净空气，以防爆炸;排放的尾气要经过处理，以防止污染空气。

考点五、铁制品锈蚀的条件及粉锈的方法

1.铁制品锈蚀条件：

铁制品锈蚀的条件是:

与氧气和水等物质相互作用。

铁锈的主要成分是Fe2O3

2.防止铁制品锈蚀的方法

练习1.将洁净光亮的铁钉放在潮湿的棉花中比放在空气中更易生锈，主要原因是（）。

A.铁钉附近湿度增大B.隔绝了氧气

C.温度更低D.更易与二氧化碳反应

2.人类的生产和生活都离不开金属。

（1）金属元素在自然界中分布很广，地壳中含量最多的金属元素是。

金属以矿物形式存在，如图所示下列矿石的主要成分属于氧化物的是（填化学式）。

（2）铁是应用最广泛的金属。

①工业常用赤铁矿和一氧化碳在高温条件下炼铁，该反应的化学方程式为。

②使用过的菜刀、铁锅等铁制品，清洗后需要及时擦干放置，可以减少对铁锈蚀的影响。

（3）将一定量的锌加人到稀硫酸、硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后过滤，向滤渣中加人盐酸，有气泡产生。

滤渣和滤液中一定有的物质是。

考点六有关含杂质物质的化学方程式的计算

1.纯净物与含杂质物质的换算关系

2.含杂质物质的有关化学方程式的计算步骤

（1）将含杂质的物质质量换算成纯物质的质量。

纯物质的质量一含杂质物质质量X纯度

（2）将纯物质质量代人化学方程式进行计算。

（3）将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量。

例题精讲某课外活动小组，为了检测本地钢铁厂生铁产品的质量，在实验室中称取生铁屑样品10.0g放人烧杯中，加人一定量的稀硫酸。

加热，使之充分反应（杂质不参加反应），然后冷却、称量。

反应后烧杯中物质的质量比反应前减少了0.34g。

计算:

（1）生铁样品中杂质的含量。

（2）生产100t这种生铁，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量。

【基础训练】

一、选择题

1.下列与金属有关的说法正确的是（）。

A.生铁和钢都是铁的合金B.废旧电池可以随意丢弃，不会对环境造成污染

C.银的导电性比铜强，所以一般用银作电线D.铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采

2.取3枚洁净无锈的铁钉，分别放人3支试管中，加人如图所示的物质进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序为（）。

A.①②③B.②①③C.②③①D.③①②

3.如图8一3一6所示，在盛水的试管中放人一根洁净的铁钉，用带U形管的胶塞塞紧，U形管内水面处于同一高度，一周后观察铁钉和U形管内水面变化，发现（）。

A.铁钉未锈蚀，水面一样高B.铁钉未锈蚀，水面左低右高

C.铁钉锈蚀，水面左高右低D.铁钉锈蚀，U形管水从右边全部溢出’

4.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。

下列做法中不能起防锈作用的是（）。

①在铁制品表面镀锌;②在铁制品表面涂油脂;③保留铁件表面的铁锈作保护层;

④在铁器表面刷油漆;⑤自行车脏了用清水冲洗;⑥用废酸液冲洗铁制污水管道;

⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干。

A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦

5.“绿箱子环保计划—废弃手机及配件回收联合行动”已在全国40个重点城市中开展了近两年。

下列有关废弃手机中的金属材料回收利用的说法不正确的是（）。

A.可以节约金属资源B.可以节约冶炼相关金属所消耗的能源

C.可以减少对环境的污染D.回收废弃手机中的金属材料没有任何价值

6.下列关于金属资源的说法，你不赞成的是（）。

A.地球上除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余的金属都以化合物的形式存在

B.地球上的金属资源是取之不尽的

C.防止金属腐蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境

D.合理开采矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径

二、填空题

7.人类生活离不开金属。

铁是生活中常用的金属。

某“取暖片”中发热剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、水等，其发热是利用铁生锈时会放热。

（1）①发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与、等物质共同作用才会生锈。

②推测发热剂成分中氯化钠的作用是。

（2）应用金属活动性顺序能帮助我们进一步学习金属性质。

已知下列各组物质间均能发生置换反应。

A.Fe和CuSO4溶液B.Mg和MnSO4溶液C.Mn和FeSO4溶液

①写出Fe和CuSO4溶液反应的化学方程式:

。

2}Mn、Fe、Mg、Cu四种金属的活动性由强到弱的顺序是。

8.炼铁高炉发生的主要反应有:

根据以上反应推断:

炼铁的原料主要有、;还原铁矿石的反应是（填序号，下同）;造渣的反应是;热量来源的反应是。

9.钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料，但全世界每年都有约1/4的钢铁因生锈损失。

某化学课外活动小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了如下探究，设计了如图所示的实验，据此回答下列有关问题:

（1）常温下，铁生锈的条件是铁与和等物质相互作用的结果，铁锈的主要成分是

（用化学式表示）。

（2）欲除去铁锈，同学们提出了3种不同的实验方法:

①用砂纸擦;②稀盐酸洗;③用稀碱液泡。

你认为最有效的方法是（填序号）。

（3）如何防止家庭中常用的铁制品生锈，简单易行的方法有（列举一种方法）。

三、实验题

10.某钢铁厂冶炼4000t含杂质4%的生铁，需要含Fe3O485%的磁铁矿石多少吨?

【提高训练】

一、选择题

1.中国有广阔的海域，拥有航空母舰保卫祖国海疆一直是中国人的梦想。

据《环球时报》报道，随着中国经济实力及造船能力的提高，已有能力建造航母。

建造航母需要大量的金属材料，一种新兴的金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性强，它和它的合金在航空、航海和化学工业正逐步取代铝和铝合金而被广泛应用，该金属是（）。

A.锌B.铁C.镁D.锰

2.实验室里有一包混人了少量铁屑的细碎铜屑，为了除去混合物中的铁屑，某探究性学习小组设计了以下实验方案，你认为不能达到目的的是（）。

A.用磁铁反复接触该混合物B.放入足量的稀盐酸中，反应后过滤

C.放人足量的硫酸锌溶液中，反应后过滤D.放人足量的硫酸铜溶液中，反应后过滤

3.某同学按如下步骤对三种未知金属展开探究:

（1）将它们编号:

X、Y、Z;

（2）取样，分别加人到CuSO4溶液中，发现X、Z表面出现红色物质而Y却没有;（3）取X、Z大小相等的颗粒，分别加人到溶质质量分数相等的稀H2SO4中，发现X表面产生气泡的速度明显比Z快。

则X、Y、Z的金属活动性由强到弱依次为（）。

A.X>Y>ZB.Z>Y>XC.X>Z>YD.Z>X>Y

4.为验证Mg、Ag、Cu三种金属的活动性强弱，某化学兴趣小组设计了如图所示的四个实验。

其中不必进行的实验是（）

5.等质量的M、N两种金属，分别与相同质量分数的足量稀盐酸反应（已知M、N在生成物中均为+2价），生成氢气质量和反应时间的关系如图所示，下列叙述正确的是（）。

A.M、N两种金属中较活泼的是NB.生成H2的质量N>M

C.相对原子质量较大的是ND.产生H2的速率N>M

6.下列各说法中正确的是（）。

A.铁在干燥的空气中剧烈燃烧，火星四溅、生成黑色四氧化三铁

B.铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气

C.铁丝浸人硫酸铜溶液中，片刻后取出，表面出现红色铁锈

D.烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈

7.下列叙述错误的是（）。

A.金属材料包括纯金属和它们的合金

B.金属在常温下都是固体（除汞外）

C.物质的用途完全由其性质决定，与其他因素无任何关系

D.合金是金属与金属或金属与非金属熔合在一起制成的

8.在垃圾处理中，我们提倡实行垃圾分类回收。

下列物质中能够被扔进绿色垃圾箱的是（）。

①旧书、旧报纸②一次性塑料饭盒③果皮④废铁锅⑤易拉罐⑥口香糖

A.①③④B.②③⑥C.①④⑤D.①②④

9.在托盘天平两端的烧杯内，分别盛有等质量、等浓度的足量的稀硫酸，调节天平平衡。

现向左边烧杯中加人6.5g表面锈蚀的铁钉，同时向右边烧杯中加入6.5g锌粒。

在实验过程中，观察到指针偏转的情况可能是（）。

A.始终向左偏转B.不发生偏转

C.始终向右偏转D.最初向右偏转，然后向左偏转

二、填空题

10.（河北模拟）某小组收集到一些生锈的废铁屑样品，按如图所示进行实验。

已知:

甲、丙含有相同的一2价原子团，乙为气态化合物，A,C为气体。

（1）下列与废铁屑生锈有关的物质是（）。

A.水B.氧气C.氮气D.二氧化碳

（2）样品与乙的高温反应是炼铁的主反应，写出其反应的化学方程式。

（3）若丙溶液为蓝色，则D与丙反应的化学方程式为。

（4）已知一3价铁盐溶液可与铁单质反应生成+2价亚铁盐溶液。

请你推测样品与过量甲溶液可能发生个反应，其中既不属于置换反应又不属于化合反应的方程式是。

三、实验题

11.人类的生产生活离不开金属，下列三种金属被发现、使用的先后顺序依次为铜、铁、铝。

（1）金属大规模被使用的先后顺序跟（填序号）关系最大。

①地壳中金属元素的含量②金属的导电性③金属的活动性

（2）为探究锰与铁的金属活动性，在相同温度下，取大小相同、表面光亮的两种金属薄片，分别投人等体积、等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中Mn显+2价），请回答:

金属

铁

锰

与盐酸反应现象

放出气泡速率缓慢

放出气泡速度较快

结论

活动性:

铁锰（填“>”或“<”）

除了比较与酸反应产生气体速率的快慢，请你再举出一种可比较这两种金属活动性强弱的方法（写出所需药品即可）:

和。

（3）将盛有等质量、等溶质质量分数的稀盐酸的两只烧杯，放在托盘天平左右两托盘上，调节至平衡，再向两只烧杯中分别放人质量相等的镁和铁，待反应停止后，请判断:

①若天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是。

②若天平失去平衡，则指针一定偏向放的一边。

四、综合应用题

12.学过金属的活动性顺序以后，东东对其一系列知识进行了研究。

（1）据图中的实验现象判断，稀硫酸里a、b、c、d四种金属中，位于氢后面的金属是。

（2）查阅资料:

金属在活动性顺序里的位置越靠后，其化合物越不稳定，所以它的氧化物越易被还原。

在下列①、②中各写一个化学方程式，③中写出还原金属氧化物的方法。

把金属氧化物还原成金属的三种主要方法。

①金属氧化物加热分解:

。

②用碳还原金属氧化物:

。

③；3Fe3O4+8Al高温4A12O3+-9Fe。

（3）查阅资料:

在金属活动性顺序里，位于氢后面的金属铜在常温下虽然不能与稀盐酸、稀硫酸反应，但可以与浓硫酸反应，其反应的方程式为:

Cu+2H2SO4（浓）==CuSO4+SO2↑+2HzO

反应生成的SO2是一种无色、能溶于水、有刺激性气味的气体。

若用该方法制取硫酸铜，应用溶液将生成的SO2吸收，其目的是。

（4）请你利用所学知识设计一种以铜、稀硫酸为原料制取硫酸铜的方法。

（5）向12.7g铜中加人50g浓硫酸溶液，恰好完全反应，计算生成SO2的质量（方程式见上）和反应前硫酸溶液中溶质的质量分数。