课题3 金属资源的利用和保护
1.铁的冶炼
(1)铁矿石主要有赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿,它们主要成分化学式分别是 Fe2O3 、 Fe3O4 、 FeCO3 。
(2)铁的冶炼原理
①反应原理及现象:一氧化碳还原氧化铁的实验现象为红色粉末逐渐变成 黑 色,反应的化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ;澄清的石灰水 变浑浊 ;尾气燃烧产生 蓝 色火焰。
②操作注意事项:操作时要先通CO再加热,目的是 防止CO与空气混合加热发生爆炸 ,实验完毕后应先停止加热,继续通入CO,目的是 防止铁在较高温度下重新被空气中的氧气氧化 。
(3)工业炼铁:铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把 铁矿石、焦炭和石灰石 一起加入高炉,在高温下,利用炉内反应生成的 一氧化碳 把铁从铁矿石中还原出来。
2.金属的锈蚀与防护
(1)铁生锈原理:铁与空气中的 氧气 、 水蒸气 等发生反应生成铁锈(铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O ),很 疏松 ,不能保护里层的铁,因此铁制品可以被全部锈蚀。但铝不同,它能形成致密的 氧化铝薄膜 ,能保护里层的铝不被氧化。
(2)防锈方法:保证铁制品表面 洁净干燥 ;在铁制品表面通过物理或化学方法制成保护膜;改善金属的组成和结构。
3.金属资源的保护:保护金属资源的措施有防止金属 锈蚀 、 回收利用 废旧金属、 有计划、合理 地开采矿物、寻找金属的 代用品 。
基础达标
·知识点一:金属资源的利用
1.(2022·晋中中考)以下四种矿石中,可用于炼铁的是 (A)
A.赤铁矿(主要成分是Fe2O3) B.炉甘石(主要成分是ZnCO3)
C.铝土矿(主要成分是Al2O3) D.赤铜矿(主要成分是Cu2O)
2.大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源。其中提取量最大的金属是 (A)
A.Fe B.Al C.Cu D.Zn
·知识点二:铁的冶炼
3.炼铁利用的是一氧化碳与氧化铁的反应。某同学利用该原理设计了一个实验,实验装置如图所示。对实验进行分析并回答问题。
(1)给玻璃管加热的仪器叫作酒精喷灯,要用其 外焰
(填“外焰”“内焰”或“焰心”)进行加热。
(2)实验中玻璃管内物质的颜色变化是 由红棕色逐渐变为黑色 ,观察到试管中的现象是 澄清石灰水变浑浊 。反应的化学方程式分别为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 、 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O 。
(3)实验时“通入一会儿一氧化碳”与“开始加热”的顺序是 先通入一会儿一氧化碳再开始加热 ;实验结束后“停止通入一氧化碳”与“停止加热”的顺序是 先停止加热再停止通入一氧化碳 。
(4)实验要在装置末端a处放一只燃着的酒精灯,其作用是 除去未反应的一氧化碳,防止其污染空气 。
·知识点三:金属资源的保护
4.金属腐蚀的快慢与外界条件密切相关。下列条件下,铁钉的腐蚀速率最快的是 (A)
5.(2022·贺州中考)下列措施中,不能防止金属制品锈蚀的是 (A)
A.用湿布擦拭 B.在表面涂油
C.在表面刷漆 D.在表面镀铬
能力提升
6.(2022·福建中考改编)我国古代常用灰吹法炼银,其过程为将矿物银熔于铅形成银铅块,通过焙烧使铅氧化成PbO进入炉灰,灰吹得银。下列说法错误的是 (A)
A.银是活泼金属 B.银铅块属于混合物
C.PbO中Pb的化合价为+2 D.灰吹法炼银过程含有化学变化
7.工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁反应。某化学兴趣小组利用如图微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法错误的是 (A)
A.实验时应先点燃酒精喷灯,后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中
B.该过程体现了一氧化碳的还原性
C.实验中观察到滤纸条变红,说明有二氧化碳生成
D.气球的主要作用是防止尾气逸出而污染空气
8.(2022·金华中考)性能神奇的金属钛(Ti)是航空、军工、电力等领域的重要原材料。常温下钛不与非金属及强酸反应,加热时却可以和常见的非金属单质反应。金红石(主要成分TiO2)是钛矿石之一,目前利用金红石大规模生产钛的过程是
①在高温条件下往金红石与炭粉混合物中通入氯气,反应制得四氯化钛(TiCl4)和一种可燃性气体;
②在氩气的气流中,高温下用过量的镁跟四氯化钛反应制得钛和氯化镁。完成下列问题:
(1)过程①中发生反应的化学方程式为 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO ;
(2)过程②中发生的反应,属于基本反应类型中的 置换反应 。
【自我挑战】
9.(2022·福州模拟)铁的锈蚀及其防护。
(1)探锈:探究铁锈蚀主要因素的实验如图1,对比实验 ①③ (填序号)可知水是铁锈蚀的因素之一。
(2)识锈:铁锈中含有少量羟基氧化铁(FeOOH),铁在空气中通过化合反应生成FeOOH的化学方程式为 4Fe+3O2+2H2O===4FeOOH 。
(3)防锈:电热水器的内胆采用搪瓷处理,能有效防止铁锈蚀。硼砂(Na2B4O7·10H2O)在工业上可用于制造搪瓷,硼砂中含 4 种元素。
(4)用锈:利用铁锈蚀做原理测定空气中氧气的含量(如图2)。实验材料中氯化钠的作用是 加快锈蚀速率 ;实验结束,恢复常温后打开止水夹,烧杯中剩余152.5 mL的水,计算装置内空气中氧气的体积分数为 19% 。 课题3 金属资源的利用和保护
1.铁的冶炼
(1)铁矿石主要有赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿,它们主要成分化学式分别是 、 、 。
(2)铁的冶炼原理
①反应原理及现象:一氧化碳还原氧化铁的实验现象为红色粉末逐渐变成 色,反应的化学方程式为 ;澄清的石灰水 ;尾气燃烧产生 色火焰。
②操作注意事项:操作时要先通CO再加热,目的是 ,实验完毕后应先停止加热,继续通入CO,目的是 。
(3)工业炼铁:铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把 一起加入高炉,在高温下,利用炉内反应生成的 把铁从铁矿石中还原出来。
2.金属的锈蚀与防护
(1)铁生锈原理:铁与空气中的 、 等发生反应生成铁锈(铁锈的主要成分是 ),很 ,不能保护里层的铁,因此铁制品可以被全部锈蚀。但铝不同,它能形成致密的 ,能保护里层的铝不被氧化。
(2)防锈方法:保证铁制品表面 ;在铁制品表面通过物理或化学方法制成保护膜;改善金属的组成和结构。
3.金属资源的保护:保护金属资源的措施有防止金属 、 废旧金属、 地开采矿物、寻找金属的 。
基础达标
·知识点一:金属资源的利用
1.(2022·晋中中考)以下四种矿石中,可用于炼铁的是 ( )
A.赤铁矿(主要成分是Fe2O3) B.炉甘石(主要成分是ZnCO3)
C.铝土矿(主要成分是Al2O3) D.赤铜矿(主要成分是Cu2O)
2.大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源。其中提取量最大的金属是 ( )
A.Fe B.Al C.Cu D.Zn
·知识点二:铁的冶炼
3.炼铁利用的是一氧化碳与氧化铁的反应。某同学利用该原理设计了一个实验,实验装置如图所示。对实验进行分析并回答问题。
(1)给玻璃管加热的仪器叫作酒精喷灯,要用其
(填“外焰”“内焰”或“焰心”)进行加热。
(2)实验中玻璃管内物质的颜色变化是 ,观察到试管中的现象是 。反应的化学方程式分别为 、 。
(3)实验时“通入一会儿一氧化碳”与“开始加热”的顺序是 ;实验结束后“停止通入一氧化碳”与“停止加热”的顺序是 。
(4)实验要在装置末端a处放一只燃着的酒精灯,其作用是 。
·知识点三:金属资源的保护
4.金属腐蚀的快慢与外界条件密切相关。下列条件下,铁钉的腐蚀速率最快的是 ( )
5.(2022·贺州中考)下列措施中,不能防止金属制品锈蚀的是 ( )
A.用湿布擦拭 B.在表面涂油
C.在表面刷漆 D.在表面镀铬
能力提升
6.(2022·福建中考改编)我国古代常用灰吹法炼银,其过程为将矿物银熔于铅形成银铅块,通过焙烧使铅氧化成PbO进入炉灰,灰吹得银。下列说法错误的是 ( )
A.银是活泼金属 B.银铅块属于混合物
C.PbO中Pb的化合价为+2 D.灰吹法炼银过程含有化学变化
7.工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁反应。某化学兴趣小组利用如图微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法错误的是 ( )
A.实验时应先点燃酒精喷灯,后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中
B.该过程体现了一氧化碳的还原性
C.实验中观察到滤纸条变红,说明有二氧化碳生成
D.气球的主要作用是防止尾气逸出而污染空气
8.(2022·金华中考)性能神奇的金属钛(Ti)是航空、军工、电力等领域的重要原材料。常温下钛不与非金属及强酸反应,加热时却可以和常见的非金属单质反应。金红石(主要成分TiO2)是钛矿石之一,目前利用金红石大规模生产钛的过程是
①在高温条件下往金红石与炭粉混合物中通入氯气,反应制得四氯化钛(TiCl4)和一种可燃性气体;
②在氩气的气流中,高温下用过量的镁跟四氯化钛反应制得钛和氯化镁。完成下列问题:
(1)过程①中发生反应的化学方程式为 ;
(2)过程②中发生的反应,属于基本反应类型中的 。
【自我挑战】
9.(2022·福州模拟)铁的锈蚀及其防护。
(1)探锈:探究铁锈蚀主要因素的实验如图1,对比实验 (填序号)可知水是铁锈蚀的因素之一。
(2)识锈:铁锈中含有少量羟基氧化铁(FeOOH),铁在空气中通过化合反应生成FeOOH的化学方程式为 。
(3)防锈:电热水器的内胆采用搪瓷处理,能有效防止铁锈蚀。硼砂(Na2B4O7·10H2O)在工业上可用于制造搪瓷,硼砂中含 种元素。
(4)用锈:利用铁锈蚀做原理测定空气中氧气的含量(如图2)。实验材料中氯化钠的作用是 ;实验结束,恢复常温后打开止水夹,烧杯中剩余152.5 mL的水,计算装置内空气中氧气的体积分数为 。
