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1、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

2、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 焦炭燃烧产生热量并生成还原剂CO。 C+O2 点燃CO2 C + CO2 高温2CO 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Fe2O3xH2O。（2）铁的防锈原理是：隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。

3、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:刷一层油漆;涂 上一层机油;电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等;经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝;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)。 Fe2O3十6 HC1=2 FeCl2+ 3 H2O Fe2O3+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

4、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

5、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): 过程中发生反应的化学方程式为 。 AG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

6、，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

7、到弱的顺序是( )。 A. ACB B. ABC C. CAB D. BCA 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:铝片浸人稀硫酸中;铜片浸人稀硫酸中;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:铜绿受

8、热分解会生成黑色的氧化铜;酒精在不完全燃烧时会生成炭黑;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

9、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Fe2 O3的产物。这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行 。CO

10、还原Fe2 O3的化学方程式为 。 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。 c瓶中装 (填序号)。 A.澄清石灰水 B.水 C.石蕊溶液 D.浓硫酸 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。 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Fe2 O3的实验装置，如图所示。 (1)若先给Fe2 O3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

11、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

12、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。 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 。 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。

13、 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. 0 g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. 34 g。计算: (1)生铁样品中杂质的含量。 (2)生产100 t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

14、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. B. C. D. 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( )。

15、 在铁制品表面镀锌; 在铁制品表面涂油脂; 保留铁件表面的铁锈作保护层; 在铁器表面刷油漆; 自行车脏了用清水冲洗; 用废酸液冲洗铁制污水管道; 切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干。 A. B. C. D. 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

16、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）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。 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FeSO

17、4溶液 写出Fe和CuSO4溶液反应的化学方程式: 。 2Mn、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:

18、用砂纸擦;稀盐酸洗;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4000 t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

19、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

20、YZ B. ZYX C. XZY D. ZXY 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N B.生成H2的质量 NM C.相对原子质量较大的是N D.产生H2的速率NM 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

21、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( )。 旧书、旧报纸 一次性塑料饭盒 果皮 废铁锅 易拉罐 口香糖 A. B. C. D. 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. 5 g表面锈蚀的铁钉，同时向

22、右边烧杯中加入6. 5 g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

23、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。 地壳中金属元素的含量 金属的导电性 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

24、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: 若天平仍保持平衡，烧杯中一定没有剩余的物质是 。 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、中各写一个化学方程式，中写出还原金属

25、氧化物的方法。把金属氧化物还原成金属的三种主要方法。 金属氧化物加热分解: 。 用碳还原金属氧化物: 。 ；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12.7 g铜中加人50 g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。