〖卷03〗人教九年级化学下册同步高效作业本；8.3 金属资源的利用和保护(含解析)

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第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护(含2课时)
第1课时 铁的冶炼
基础达标练
知识点1 常见的金属矿物
1.地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。下列金属在自然界中能以单质形式存在的是 ( )
A.钠 B.铝 C.铁 D.银
2.下列矿石的主要成分不属于氧化物的是 ( )
A.铝土矿(主要成分Al2O3) B.菱铁矿(主要成分FeCO3) C.赤铁矿(主要成分Fe2O3) D.磁铁矿(主要成分Fe3O4)
知识点2 一氧化碳还原氧化铁
3.用如图所示装置还原氧化铁。关于该实验，下列说法错误的是 ( )
A.在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色
B.充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡
C.在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气
D.酒精灯的作用是处理尾气，防止空气污染
知识点3 高炉炼铁
4.炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据图示和所学知识判断，下列说法错误的是 ( )
A.生铁属于混合物 B.反应过程中，①属于置换反应，②③属于化合反应
C.原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳 D.工业炼铁的设备是高炉
知识点4 含杂质物质的相关计算
5.工业上，把铁矿石和石灰石等物质一起加入高炉，通入热空气，经过一系列反应最终可得到生铁。
(1)炼铁的原料除了铁矿石、石灰石和空气外，还需要的一种物质是____________________。
(2)工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，可得到含杂质4%的生铁的质量为多少？(根据化学方程式计算并写出解题过程)
重点提升练
6.高炉炼铁的主要反应为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,下列有关说法正确的是 ( )
A.该反应是置换反应 B.CO由焦炭和焦炭燃烧所得的CO2反应产生
C.所得产物为生铁，含碳量比钢低 D.高炉尾气对环境无影响，可直接排放
7.中国高铁已成为中国新的“外交名片”。高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是C+2NiO2Ni+CO2↑，下列说法错误的是 ( )
A.反应中NiO元素的化合价降低 B.气体产物中可能有CO
C.该不锈钢中还含有铁和碳 D.该不锈钢的硬度小于纯铁的硬度
8.用W形管进行微型实验，如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.a处红棕色粉末变为黑色 B.实验结束时先停止通入CO2后停止加热
C.b处澄清石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成 D.可利用点燃的方法进行尾气处理
9.如图为实验室模拟炼铁的改进装置(部分夹持仪器已略去)。
实验步骤如下：
Ⅰ.连接好装置，先检查装置的气密性；
Ⅱ.装好药品，先通一会儿CO2再点燃酒精喷灯；
Ⅲ.实验结束，先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却。
回答下列问题：
(1)实验中可看到A装置玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，说明Fe2O3转化为________(填化学式)，玻璃管中固体的质量较反应前________(填“增大”或“减小”)。
(2)B装置中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为________________________________。在B装置的液面未下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为________________________________。
(3)反应结束后停止加热，继续通CO,此时B装置的作用是________________________。
10.A、B、C、D、E、F、G是初中化学常见的物质，A是赤铁矿的主要成分，B、D的组成元素相同，E是最轻的气体。根据图中转化的关系回答下列问题(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。
(1)写出C、G的化学式：C________________,G________________。
(2)写出有关反应的化学方程式：________________________________________。
11.《天工开物》中介绍了锌的冶炼方法：把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。(已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃)
(1)反应区中，ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，反应的化学方程式为________________________
C和ZnO发生置换反应得到Zn,反应中化合价升高的元素是________
(2)冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是________℃。
(3)“冷定”后方能“毁罐”取锌，从化学变化角度解释其原因：________________________________________。
12.在工业制取硫酸的过程中，发生了如下反应：4FeS2+11022Fe2O3+8SO2。现有含60%FeS2的黄铁矿100t(假设杂质不参加反应)，最多可生产SO2多少吨？
核心素养练
13.如图是CO还原Fe2O3的改进实验装置。已知：HCOOHCO+H2O。下列说法错误的是 ( )
A.操作时，先点燃乙处酒精灯，再滴加HCOOH B.装置丙的作用是防止倒吸
C.装置丁既可检验CO2,又可收集CO D.随着反应进行，浓硫酸的浓度降低，产生CO气体的速率减慢
★防错小贴士★
1.高炉炼铁的生成物是生铁，属于混合物。(详见第4题)
2.一氧化碳还原氧化铁反应中，一氧化碳“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退”。(详见第3、8、9、13题)
第2课时 金属资源保护
基础达标练
知识点1 金属的腐蚀与防护
1.我们在日常生活中，经常会见到许多铁制品表面都喷上了油漆，其目的是 ( )
A.防止铁生锈，而且美观 B.增加厚度，防止磨损 C.增大硬度，防止破坏 D.增大铁制品的强度
2.下列家庭小实验中，铁钉锈蚀速率最慢的是 ( )
知识点2 金属资源的保护
3.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！下列几种做法中，可有效保护金属资源的是 ( )
A.丢弃废旧金属制品 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
4.化学电池在通讯、交通和日常生活中有着广泛的应用。但是，废弃电池中含有铅、镍、镉、汞等重金属，所带来的环境污染问题也日益突出。下列说法错误的是 ( )
A.回收废电池可以节约金属资源 B.回收废电池可以减少环境污染
C.将废电池深埋地底 D.镉、汞金属有毒
重点提升练
5.“中国制造”“一带一路”的基础建设都需要用到大量钢铁，下列有关钢铁的说法正确的是 ( )
A.钢是纯净物，生铁是混合物 B.钢铁在潮湿的空气中容易生锈
C.生铁的熔点应比纯铁高 D.生锈的钢铁制品没有回收价值
6.如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一周后观察。下列推断错误的是 ( )空气
A.b管中铁钉不会锈蚀 B.L端与R端液面高度仍然保持一致
C.该实验说明铁锈蚀与水有关 D.若将a管中注满水，会减慢铁的锈蚀
7.为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行了下面的四个实验，一段时间后，只在实验中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法错误的是 ( )
A.I和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.I和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.I和V说明H2O和O2同时存在时，铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
8.如图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述正确的是 ( )
①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象 ②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重
③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈要放热 ④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈与空气有关
A.①② B.②④ C.②③ D.③④
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，以防食品腐败。下列物质中，在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.石灰石 B.炭粉 C.铁粉 D.生石灰
10.“低碳生活，绿色出行。”如图为共享单车示意图，请据图回答问题。
(1)图中所标示的各部件中，属于金属材料的是________(填序号)。
(2)自行车的闸线为钢丝，说明金属具有________性。,
(3)车架表面喷漆不仅美观，而且可有效防止车架与________接触而生锈。防止自行车链条生锈的有效措施是________。
(4)自行车有些零件选用了铝合金材料，其优点是质量轻、硬度大和________。
(5)废旧自行车回收利用的意义是减少环境污染以及________________。
11.某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
(1)该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于上图所示装置中，经过一段时间观察，________(填装置序号)装置中出现了明显的锈迹。B中植物油的作用是________他们的结论：铁生锈是因为铁与空气中的________等发生了化学反应。
(2)甲同学提出了疑问：空气中的氮气、二氧化碳没有参与铁的生锈过程吗？请设计实验为甲同学释疑：________________________________________,观察并记录现象即可证明。
(3)一些建筑的大门刷上了一层银白色的金属，你认为该金属可能是________。
a.银粉 b.铜粉 c.镁粉
(4)写出一种防止铁生锈的方法：____________________________________________________________。
核心素养练
12.兔首和鼠首均为青铜器(铜锡合金)，某些铜器表面呈绿色，这是因为铜器长期暴露在空气中生成了铜锈
(铜锈俗称铜绿)。为了弄清铜绿的组成和铜生成铜绿的条件，某化学实验小组进行了如下探究。
【查阅资料】铜绿的化学式是Cu2(OH)2CO3,它受热会分解成三种氧化物。铜绿分解的化学方程式为________________
________________________________________________________________________________。
【猜想与假设】依据铜绿的组成和查阅的资料判断，铜绿可能是铜与氧气及________共同作用而形成的。
【设计与实验】借鉴课本中“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小梁设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验，装置如图所示(所用铜片洁净、光亮)。实验较长时间后，发现________(填试管字母编号)试管中铜片最先生锈。
【评价与改进】小风认为小梁设计的实验还不够完善，要得出正确的结论，还要补充一个实验。你认为要补充的一个实验是_________________________________________________________________________________________
________________________________________(用图表示亦可)。
【拓展与应用】小明发现从不同地点收集到的两个铜器(一个是纯铜做的，一个是青铜做的)中，纯铜器上的铜绿比青铜器的少，他据此分析，认为青铜比纯铜易锈蚀。小明的分析是否全面？请你说明理由。____________________
________________________________________________________________________________。
★防错小贴士★
设计对比实验要遵循单一变量原则，即实验中只能有一个变量，其他条件均应相同。采用控制变量法进行的实验有探究催化剂对反应速率的影响、探究燃烧的条件、探究CO2与H2O的反应、探究铁的锈蚀条件等。(详见第7、11、12题)
《参考答案及解析》
课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 铁的冶炼
1.D
[解析]银的化学性质很不活泼，在自然界中能以单质形式存在。
2.B
[解析]氧化物是由两种元素组成，且其中一种元素为氧元素的化合物。菱铁矿的主要成分FeCO3由三种元素组成，不属于氧化物。注意：金属矿石不属于金属材料。高温
3.A
[解析]一氧化碳还原氧化铁的反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,玻璃管中红色氧化铁固体会逐渐变成黑色的铁粉，故A错误；充分反应后，固体粉末为铁粉，加入稀盐酸后会产生气泡，故B正确；一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热易发生爆炸，在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气，防止发生爆炸，故C正确；一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，所以要用酒精灯将一氧化碳点燃生成二氧化碳，故D正确。
4.B
[解析]生铁是铁合金，属于混合物，故A正确；反应过程中，①②是化合反应，③不属于四种基本反应类型，故B错误；原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，一氧化碳作还原剂，故C正确；工业炼铁的设备是高炉，故D正确。
5.(1)焦炭
(2)解：设生成铁的质量为x。[若设生铁的质量为x,把x×(1-4%)代入化学方程式计算也可]
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
480t x
＝ x=336t
含杂质4%的生铁的质量为336t÷(1-4%)=350t
答：可得到含杂质4%的生铁的质量为350t。
6.B
[解析]该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，A说法错误；在炼铁的过程中，焦炭燃烧放出大量的热，同时生成二氧化碳，在高温的条件下，焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，B说法正确；生铁的含碳量为2%～
4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%,C说法错误；高炉尾气中含有粉尘、一氧化碳等有害物质，直接排放到空气中会造成污染，D说法错误。
7.D
[解析]由化学方程式可知，NiO中Ni显+2价，Ni单质中元素化合价为O,A说法正确；该反应的反应物是C和NiO,由质量守恒定律可知，气体产物中可能有CO2且碳过量时，碳和二氧化碳也会反应生成一氧化碳，B说法正确；不锈钢是含碳量在0.03%～2%的铁合金，所以该不锈钢中还含有铁和碳，C说法正确；由合金的性质可知，该不锈钢的硬度大于纯铁的硬度，D说法错误。
8.B
[解析]a处一氧化碳和氧化铁发生反应，实验结束时若先停止通CO2后停止加热，会导致铁在高温下再次被氧化，故B错误。
9.(1)Fe 减小
(2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 一氧化碳和空气混合，加热可能会发生爆炸
(3)收集一氧化碳，防止污染空气
[解析]
(1)玻璃管中一氧化碳和氧化铁发生反应生成二氧化碳和铁，固体粉末由红棕色氧化铁逐渐变为黑色的铁。根据质量守恒定律，生成铁的质量较参加反应的氧化铁的质量小。
(2)二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，可观察到澄清石灰水变浑浊。澄清石灰水可用于检验二氧化碳。一氧化碳易燃，和空气混合加热易发生爆炸，所以应先通一氧化碳，待液面下降到安全线之下，即排尽装置中的空气再加热。
(3)反应结束后停止加热，继续通一氧化碳，B装置类似于排水法收集一氧化碳，一氧化碳有毒，可以防止污染空气。
10.(1)Fe H2CO3
(2)①3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ②2H2+O22H2O
[解析]A是赤铁矿的主要成分，则A是Fe2O3；B、D的组成元素相同，且B能与Fe2O3反应，D是生成物，则B为CO2,D为CO2,C为Fe；E是最轻的气体，则E为氢气；氢气燃烧生成水，F为H2O；G是水和二氧化碳反应的产物，则G为H2CO3。
11.(1)ZnCO3＝CO2↑+ZnO C
(2)419～907
(3)防止生成的锌在较高温度下又被氧化成氧化锌
[解析]
(1)根据质量守恒定律，碳酸锌在高温条件下生成氧化锌和二氧化碳。碳和氧化锌在高温条件下生成锌和二氧化碳，化学方程式为2ZnO+CCO2↑+2Zn,反应物氧化锌中氧元素的化合价为-2价，锌元素的化合价为+2价，单质碳中碳元素的化合价为，生成物单质锌中锌元素的化合价为0，二氧化碳中氧元素的化合价为-2价，碳元素的化合价为+4价，即化合价升高的是碳元素。
(2)由锌的熔点和沸点可知，冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围为419～907℃。
(3)“冷定”后方能“毁罐”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。
12.解：设最多可生产SO2的质量为x。
4FeS2+11022Fe2O3+8SO2
480 512
100t×60% x
＝ x=64t
答：最多可生产64 t SO2。
[解析]注意代入化学方程式计算的为FeS2的质量，然后通过比例关系可计算出SO2的质量。
13.A
[解析]操作时，先滴加HCOOH,生成CO,排出装置内的空气后，再点燃乙处酒精灯，以防发生爆炸，A说法错误。装置丙能防止丁装置中的石灰水进入乙装置，即防止倒吸，B说法正确。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，装置丁可检验CO2；一氧化碳不与氢氧化钙反应，可将瓶中的石灰水排出，收集CO2,C说法正确。该反应中，浓硫酸作催化剂，随着反应进行，浓硫酸的浓度降低，催化效果减弱，产生CO气体的速率减慢，D说法正确。
第2课时 金属资源保护
1.A
[解析]在铁制品表面喷油漆，能起到隔绝水和氧气的作用，从而达到防止铁制品生锈的目的.故选A。
2.B
[解析]A试管中铁钉与水中溶解的少量氧气接触，生锈速率较慢；B试管中铁钉浸泡在植物油中，不能与水和氧气接触，不易生锈；试管中白醋能与铁反应，会加快铁钉锈蚀的速率；D试管中食盐水会加快铁钉锈蚀的速率.故选B。
3.D
[解析]回收利用废旧金属，寻找、开发金属的代用品等都是保护金属资源的有效方法。根据铁制品锈蚀的条件可知，保持铁制品干净、干燥或在铁制品表面涂保护层都能有效防止铁制品生锈.故选D。
4.C
[解析]将废电池深埋会污染水体和土壤，故C错误。
5.B
[解析]生铁和钢都是铁合金，这两种铁合金的主要区别在于含碳量不同，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%,生铁和钢均为混合物，故A说法错误。铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，故B说法正确。合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，生铁的熔点应比纯铁的低，故说法错误。锈蚀后的铁制品仍然有回收价值，故D说法错误。
6.B
[解析]铁制品生锈是铁与氧气和水同时接触造成的，因此，一段时间后，a管内铁钉生锈，b管中铁钉没有生锈。a管内的压强减小，从而导致L端液面比R端液面高。若将a管注满水，可以排尽空气，而水中溶解的氧气较少，因此可以减慢铁生锈的速率.故选B。
7.D
[解析]Ⅲ和Ⅳ的变量为水和金属的内部结构，变量不唯一，I和Ⅳ均有氧气和水，但Ⅳ中铁钉不生锈，说明水与氧气同时存在时铁制品不一定生锈，是否生锈还与铁制品的内部结构有关.故选D。
8.B
[解析]铁制品生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，铁与氧气和水接触越充分，生锈越严重，所以一段时间后，水面处铁丝锈蚀最严重，水面上部和下部的铁丝锈蚀不明显。铁生锈会消耗氧气，使瓶内的气体减少，压强变小，因此塑料瓶会变瘪.故选B。
9.C
[解析]铁粉能与空气中的氧气和水发生反应，生成的铁锈疏松多孔，容易吸水，可用作“双吸剂”.故选C。
10.(1)②③ (2)延展 (3)氧气和水 涂油 (4)耐腐蚀(合理即可) (5)节约金属资源
[解析]
(1)链条和辐条属于金属材料。
(2)闸线为钢丝，钢可制成钢丝，说明金属具有延展性。
(3)铁制品生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，喷漆可以隔绝空气和水。防止链条生锈，一般用涂油的方法。
(4)自行车零件所用铝合金的优点是密度小、硬度大、强度大、耐腐蚀等。
(5)废旧自行车回收利用有利于实现资源的充分利用，节约金属资源，减少环境污染，保护生态环境。
11.
(1)A 防止氧气溶于水，使铁钉与氧气隔绝 氧气和水
(2)将A装置中的空气替换为氮气或二氧化碳
(3)c
(4)保持铁制品表面干净、干燥(或刷油漆，制成合金等)
[解析]
(1)铁制品生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，A中铁与氧气和水充分接触，一段时间后铁钉会明显生锈。
(2)设计实验时要注意控制变量，因此，只将A中空气替换成氮气或二氧化碳，观察现象，即可研究氮气、二氧化碳有无参加铁生锈的过程。
(3)大门上刷的银白色金属可能是镁粉，因为镁的金属活动性较强，可以与空气中的氧气发生化学反应生成致密的氧化物薄膜，起到隔绝空气和水的作用，从而达到防锈的目的。铜粉的颜色为紫红色，银粉的成本太高.故选C。
(4)防止铁制品生锈的方法：保持铁制品表面干净、干燥，涂保护层(刷漆、涂油、电镀等)，制成合金。
12.【查阅资料】Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
【猜想与假设】水、二氧化碳
【设计与实验】D
【评价与改进】把铜片置于装有干燥氧气和二氧化碳的试管中，塞紧橡胶塞，观察现象(或如下图所示)
【拓展与应用】不全面，因为不同地方外界条件不同，所以无法比较
[解析]
【查阅资料】铜绿受热会分解生成三种氧化物，根据质量守恒定律，生成物为氧化铜、水和二氧化碳，因此铜绿受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑。
【猜想与假设】铜绿由碳、氢、氧、铜四种元素组成，因此铜绿可能是铜与氧气、二氧化碳和水共同作用形成的。
【设计与实验】D试管中铜与氧气、二氧化碳和水同时接触，最容易生锈。
【评价与改进】对比D、E试管，说明铜生锈需要有二氧化碳参与；对比D、F试管，说明铜生锈需要有氧气参与；没有探究铜生锈是否需要有水参与，因此，应补充把铜片置于装有干燥氧气和二氧化碳的试管中的实验。
【拓展与应用】不同地方的空气中水蒸气等气体含量不同，因此铜生锈的程度也不同，小明没有控制变量，无法说明青铜比纯铜易锈蚀。
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