课题3 金属资源的利用和保护
第1课时
1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等金属的矿物。
2.知道从铁矿石中将铁还原出来的原理、方法及注意事项,学会描述实验现象。
3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
一、比一比、查一查,看谁写得快,写得好
1.查“元素周期表”,并计算出相对分子质量:C 12 ;O 16 ;Fe 56 ;CO 28 ;Fe2O3 160 ?
2.写出下列化学方程式
(1)碳充分燃烧 C+O2CO2 ?
(2)一氧化碳燃烧 2CO+O22CO2 ?
(3)碳还原氧化铜 C+2CuO2Cu+CO2↑ ?
(4)一氧化碳还原氧化铜 CO+CuOCu+CO2 ?
二、阅读课本P14~15第三段,比一比谁知道得多,预习得好
1.地壳中含量最多的金属元素是 Al ;含量占第二位的金属元素是 Fe ,它与地壳中含量最多的元素形成的红色粉末氧化物的化学式为 Fe2O3 。?
2.除金、银等少数很不活泼的金属有单质形式存在外,其余都以 化合物 的形式存在。目前提取量最大的金属是 Fe ,其粉末的颜色为 黑色 。?
3.将常见的金属矿物主要成分的化学式填写在下列表格中。
名称
赤铁矿
磁铁矿
黄铁矿
菱铁矿
黄铜矿
辉铜矿
铝土矿
化学式
Fe2O3
Fe3O4
FeS2
FeCO3
CuFeS2
Cu2S
Al2O3
铁的冶炼
1.实验室模拟炼铁实验(请同学们自学课本P15~16,先独立思考然后交流讨论完成下表并展示)。
炼铁原理
利用CO还原Fe2O3的反应
化学方程式
实验装置
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2该反应不是置换反应
实验现象
红色固体逐渐变黑,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧发出蓝色火焰
操作要点
先通气、后点灯;先撤灯,后停气
注意事项
1.实验前先检查装置的气密性
2.实验开始先通CO,再加热的目的是什么?防止爆炸
实验结束后,为什么要继续通CO直到试管冷却?防止石灰水倒吸和铁被氧化
3.尾气处理装置的方法点燃法或收集法
4.与木炭还原氧化铁的化学方程式的基本类型作比较
木炭还原氧化铁的化学方程式
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2置换反应
你还发现了什么问题么?提出来小组讨论,也可以请老师指导。
如:如何验证玻璃管中的黑色物质?①用磁铁;②加稀盐酸;③加硫酸铜溶液。
2.高炉炼铁(请同学们自学课本P16第二段及炼铁高炉和炉内化学变化过程示意图,思考并交流以下问题)
(1)高炉炼铁的原料有哪些?焦炭的作用有哪些?
铁矿石、焦炭、石灰石;①提供热量;②产生CO。
(2)高炉内发生了哪些化学反应?
C+O2CO2 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 C+CO22CO
(3)实验室模拟炼铁和工业高炉炼铁炼出的铁有什么不同?
纯铁和生铁。
【例题1】CO是一种无色、无味、有毒的可燃气体污染物,具有还原性,可用于冶金工业。某兴趣小组为探究其具有还原性,设计了如下实验装置。请回答以下有关问题:
(1)CO气体能使人中毒,其原因是 CO极易与血红蛋白结合,阻止血红蛋白与氧气的结合 。?
(2)实验开始时,先通入CO一段时间后,再加热,其原因是 排尽玻璃管内的空气防止爆炸 。?
(3)实验中图A处玻璃管中产生的现象是 黑色固体逐渐变成红色 ,其反应的化学方程式为 CuO+COCu+CO2 。?
(4)实验中图B处产生的现象是 澄清石灰水变浑浊 ,其反应的化学方程式为 Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O 。?
(5)该装置中有一个明显的缺陷,请指出改正方法 点燃尾气或用气囊收集尾气 。?
3.有关含杂质物质的计算
【例题2】完成下列不纯物质的质量与纯物质的质量间的相互转换。
(1)含Fe2O380%的赤铁矿石200 kg,其中含Fe2O3 160 kg 。?
(2) 200 kg 含70% Fe3O4的磁铁矿中含Fe3O4 140 kg。?
小组内讨论交流并展示课本P17的例题,注意有关含杂质物质的计算的步骤、方法及规范书写。
【方法小结】
(1)有关化学方程式的计算都是纯物质的计算,在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料或产量时,要把含杂质的质量换算成纯物质的质量。步骤是:
含杂质物质→纯净物→化学方程式计算→纯净物→含杂质物质
(2)换算关系:纯净物的质量=混合物的质量-杂质的质量
纯净物的质量=混合物的质量×纯度
混合物的质量=纯净物的质量÷纯度
纯度=×100%
见《导学测评》P45
课件13张PPT。金属和金属材料金属资源的利用和保护(1)碳充分燃烧_________________
(2)一氧化碳燃烧__________________
(3)碳还原氧化铜__________________________
(4)一氧化碳还原氧化铜____________________ 一、比一比、查一查,看谁写得快,写得好12165628160Fe2O3Al化合物 黑色Fe二、阅读课本P14~15第三段,比一比谁知道得多,预习得好FeFe2O3Fe3O4FeS2FeCO3CuFeS2Cu2SAl2O3铁的冶炼利用CO还原Fe2O3的反应红色固体逐渐变黑,澄清石灰水变浑浊,尾气燃烧发出蓝色火焰先通气、后点灯;先撤灯,后停气气密性防止爆炸 防止石灰水
倒吸和铁被氧化点燃法或收集法(1)高炉炼铁的原料有哪些?焦炭的作用有哪些?如:如何验证玻璃管中的黑色物质?①用磁铁;②加稀盐酸;③加硫酸铜溶液。铁矿石、焦炭、石灰石;①提供热量;②产生CO。你还发现了什么问题么?提出来小组讨论,也可以请老师指导。(2)高炉内发生了哪些化学反应?答案答案答案【例题1】CO是一种无色、无味、有毒的可燃气体污染物,具有
还原性,可用于冶金工业。某兴趣小组为探究其具有
还原性,设计了如下实验装置。请回答以下有关问题:
(1)CO气体能使人中毒,其原因是__________________________
______________________。
(2)实验开始时,先通入CO一段时间后,再加热,其原因是______
____________________________。 (3)实验室模拟炼铁和工业高炉炼铁炼出的铁有什么不同? CO极易与血红蛋白结合,阻止
血红蛋白与氧气的结合 排尽
玻璃管内的空气防止爆炸纯铁和生铁。答案(3)实验中图A处玻璃管中产生的现象是___________________
____,其反应的化学方程式为___________________。
(4)实验中图B处产生的现象是__________________,其反应的
化学方程式为___________________________。
(5)该装置中有一个明显的缺陷,请指出改正方法___________
_______________。 黑色固体逐渐变成红
色 点燃尾气或
用气囊收集尾气澄清石灰水变浑浊【例题2】完成下列不纯物质的质量与纯物质的质量间的相互转
换。
(1)含Fe2O380%的赤铁矿石200 kg,其中含Fe2O3________。
(2)___________含70% Fe3O4的磁铁矿中含Fe3O4 140 kg。
小组内讨论交流并展示课本P17的例题,注意有关含杂质物质的
计算的步骤、方法及规范书写。
【方法小结】
(1)有关化学方程式的计算都是纯物质的计算,在实际生产时,
所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料或产量时,
要把含杂质的质量换算成纯物质的质量。步骤是:160 kg200 kg(2)换算关系:纯净物的质量=混合物的质量-杂质的质量
纯净物的质量=混合物的质量×纯度
混合物的质量=纯净物的质量÷纯度
纯度=纯净物的质量/混合物的质量×100%含杂质物质→纯净物→化学方程式计算→纯净物→含杂质物质第2课时
1.重点:通过探究铁生锈的条件,掌握铁生锈的原因。
2.会根据铁生锈的条件,分析防锈措施。
3.能列举保护金属资源的措施,树立珍惜资源、爱护环境的意识。
1.复习回顾:通过上节的学习,你会进行含杂质物质的化学方程式计算吗?试一试下面的题你能顺利完成吗?
我国是世界上钢铁产量最大的国家,炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 。
(1)上述反应不是置换反应的理由是 反应物中没有单质 。?
(2)根据化学方程式计算:用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t,理论上可炼出纯铁多少吨?336 t。
2.一周前作准备,根据P17的“探究”分组进行探究实验,完成下面的探究报告:
实验步骤
现象
结论
①试管中放一铁钉,注入蒸馏水,一半在水中,一半在空气中
生锈了
铁生锈的过程,实际上是铁与 空气中的氧气、水蒸气 等发生化学反应的过程?
②试管中放一铁钉,注入蒸馏水至完全浸没并加入少量植物油
几乎没生锈
③试管烘干,放一铁钉,用橡皮塞塞紧试管口
几乎没生锈
3.阅读课本P18~P19,回答下列问题:
(1)保护金属资源的有效途径有哪些?
①防止金属锈蚀;②回收废旧金属;③有计划、合理地开采矿物;④寻找金属替代品。
(2)你知道哪些废旧金属会对环境造成污染吗?
废旧电池中的汞、镉、铅等属于重金属,会污染环境,威胁人体健康。
实验探究:铁生锈条件的探究(提前一周准备实验)
[提出问题]铁生锈与哪些因素有关?
[猜想与假设]铁生锈与空气中的氧气、水蒸气有关。
[实验方案]
1.实验用品(仪器和药品):洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、食盐水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。
2.实验装置:
[收集证据]
1.一周后,四只试管中分别出现了什么现象?
Ⅰ试管内铁钉生锈了;Ⅱ、Ⅲ试管内铁钉几乎没生锈;Ⅳ试管内铁钉的铁锈最厚。
2.分析四支试管内实验条件的差异有哪些?
Ⅰ试管内铁钉与水和空气能充分接触;Ⅱ试管内铁钉只与水接触而没有氧气;Ⅲ试管内铁钉只与空气接触,而没有水;Ⅳ试管内铁钉与盐水和空气充分接触。
[实验结论]在水、氧气同时存在的环境中铁能被锈蚀,食盐水能加速铁生锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。
[交流反思]
1.试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水,且要加入植物油?
煮沸过的蒸馏水中不含溶解的氧气,加入植物油也是为了隔绝外面的空气进入。
2.试管Ⅲ中为什么要将空气干燥?
为的是除去空气中的水分。
[讨论交流]
1.根据铁生锈的条件你认为应该怎样才能防止钢铁锈蚀?请说出你的看法和你所知道的各种防锈方法,跟同学们交流、讨论,然后尝试对这些方法进行分类。
破坏铁生锈的条件:①隔绝空气;②隔绝水。
防锈常用的方法:①保持铁制品表面洁净干燥。②在铁制品表面加一层保护膜,如刷油漆、涂油、搪瓷;镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬;高温灼烧金属,进行“烤蓝”。③改变金属内部结构,制成合金,增强防锈能力,如不锈钢。
2.在切过咸菜的菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验:一处用湿棉球润湿;另一处用干布擦干;第三处用干布擦干后,涂上一层食用油。放置一昼夜,观察菜刀三处表面发生的变化有什么不同?
锈蚀程度:湿棉球润湿处 > 用布擦干处 > 涂食用油处。
3.自行车是我们最常用的交通工具。自行车的构件如支架、链条、钢圈等,分别采取了什么防锈措施?
刷油漆、涂油、镀铬等。
见《导学测评》P46
课件12张PPT。金属和金属材料金属资源的利用和保护 反应物中没有单
质336 t。答案几乎没生锈生锈了几乎没生锈 空气中的氧
气、水蒸气①防止金属锈蚀;②回收废旧金属;③有计划、合理地开采矿物;④寻找金属替代品。废旧电池中的汞、镉、铅等属于重金属,会污染环境,威胁人体健康。(1)保护金属资源的有效途径有哪些?(2)你知道哪些废旧金属会对环境造成污染吗?答案答案实验探究:铁生锈条件的探究(提前一周准备实验)
[提出问题]铁生锈与哪些因素有关?
[猜想与假设]铁生锈与空气中的氧气、水蒸气有关。
[实验方案][收集证据]Ⅰ试管内铁钉生锈了;Ⅱ、Ⅲ试管内铁钉几乎没生锈;Ⅳ试管内铁钉的铁锈最厚。答案[实验结论]在水、氧气同时存在的环境中铁能被锈蚀,食盐水能加速铁生锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。Ⅰ试管内铁钉与水和空气能充分接触;Ⅱ试管内铁钉只与水接触而没有氧气;Ⅲ试管内铁钉只与空气接触,而没有水;Ⅳ试管内铁钉与盐水和空气充分接触。答案为的是除去空气中的水分。[交流反思]煮沸过的蒸馏水中不含溶解的氧气,加入植物油也是为了隔绝外面的空气进入。答案答案破坏铁生锈的条件:①隔绝空气;②隔绝水。
防锈常用的方法:①保持铁制品表面洁净干燥。②在铁制品表面加一层保护膜,如刷油漆、涂油、搪瓷;镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬;高温灼烧金属,进行“烤蓝”。③改变金属内部结构,制成合金,增强防锈能力,如不锈钢。[讨论交流]答案刷油漆、涂油、镀铬等。锈蚀程度:湿棉球润湿处 > 用布擦干处 > 涂食用油处。答案答案课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 炼铁
1.高炉炼铁时的原料为焦炭等，虽然焦炭也具有还原性，但炼铁的主要反应原理是在高温下，CO夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，该反应不属于置换反应。
2.CO还原金属氧化物的操作步骤可以巧记为“气→灯→灯→气；前防爆炸、后防氧化”。CO具有可燃性，在实验操作时要先通CO排净装置内的空气，然后再加热，以免加热时CO与空气混合可能会发生爆炸。在实验完毕后应先停止加热，继续通入CO至装置冷却，其目的是防止生成的铁在较高温度下重新被空气中的氧气氧化。
1.工业炼铁与实验室“炼铁”的比较
(1)还原剂不同。工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气，焦炭和空气发生一系列化学反应，得到一氧化碳，同时放出大量的热，为反应提供高温条件，而实验室“炼铁”采用直接通入还原剂一氧化碳气体的方法。
(2)设备不同。工业炼铁使用高炉，可实现连续投料、连续生产，而实验室“炼铁”使用硬质玻璃管，用酒精喷灯来实现“高温”条件。
(3)产物不同。工业炼铁的产物是含碳量较高的生铁，实验室“炼铁”能得到较纯净的铁。
2.实验室用一氧化碳还原氧化铁时装置一定不能漏气。因为一氧化碳有剧毒，故尾气要处理，一般用点燃的方法，也可以用气球收集。
3.化学方程式表示的是各物质间的关系，因此，在计算时，必须用纯净物的质量。
知识点一 金属的冶炼
1.地球上的金属资源除___________等少数以单质形式存在以外，其余都以化合物形式存在。
2.一氧化碳还原氧化铁的实验：
(1)实验现象：红色粉末逐渐变成_____色；澄清的石灰水________；尾气燃烧产生_________色火焰。
(2)化学方程式：__________________________。
(3)实验结论：红色的氧化铁被一氧化碳还原成________。
3.工业炼铁：
(1)设备：_____________；
(2)原料：______________；
(3)炼铁高炉中发生反应的三个化学方程式为_______________________________________。
知识点二 混合物、纯净物和纯度之间的关系
4.(1)纯净物的质量=_____________________；
(2)混合物的质量=______________________；
(3)纯净物质量分数(又称纯度)=________________________________________________。
1.人类开发利用金属单质的年代与金属活动性顺序有着某种联系，因此下列金属中，人类开发利用的年代最迟的是( )
A.铜 B.铁 C.铅 D.铝
2.(常州中考)工业炼铁的主要设备是( )
A.平炉 B.高炉 C.电炉 D.转炉
3.工业炼铁的主要原料中，正确的一组是( )
①铁矿石②焦炭③一氧化碳④石灰石⑤空气
A.①②⑤ B.①②④⑤ C.①③④⑤ D.②③④
4.某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%的铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是( )
A.120 t B.108 t C.96 t D.84 t
如图所示，甲图是一氧化碳与氧化铁的反应装置示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题：
(1)写出甲图中的实验现象：______________________________________________________。
(2)甲图中装置的不足之处是：__________________________________________________。
(3)请写出高炉中生成铁的化学方程式：__________________________________________。
6.化学造福人类。下图中金属材料的冶炼和应用体现了人类社会不断发展、进步的是( )
A.①②③④ B.只有②③④
C.只有①③④ D.只有③④
7.用如图所示装置还原氧化铁，已知实验过程中除生成铁外还可能生成四氧化三铁、氧化亚铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是( )
A.实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
B.实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
C.反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
D.右端酒精灯点燃的目的是为了减少空气污染
8.(重庆中考)用下列矿石冶炼金属时，排放的废气容易引起酸雨的是( )
A.辉铜矿(主要成分Cu2S)
B.赤铁矿(主要成分Fe2O3)
C.磁铁矿(主要成分Fe3O4)
D.铝土矿(主要成分Al2O3)
9.某化学小组的同学利用混有少量CO2的CO气体还原氧化铁，并验证反应后的气体产物。实验室现有如图所示实验装置(可重复使用)，按气体从左到右的方向，装置连接顺序正确的是(提示：NaOH溶液的作用是吸收二氧化碳气体)( )
A.甲→乙→丙→丁
B.甲→丙→乙→丁
C.乙→甲→丙→甲→丁
D.乙→甲→丙→乙→丁
10.（葫芦岛中考）如图所示的是一氧化碳还原氧化铁的实验。请回答下列问题：
（1）一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为_____________________________________。
（2）A处的现象是____________________________；B处的现象是_____________________________________。
（3）C处酒精灯的作用是______________________________________________________________________。
11.（西双版纳中考）炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。用1 000 t赤铁矿石（主要含Fe2O3），理论上可以炼出560 t纯铁，求这种赤铁矿石中Fe2O3的质量分数。
12.(南平中考)在工业制取硫酸的过程中，有发生如下反应：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。现有含FeS260%的黄铁矿100 t(假设杂质不参加反应)，最多可生产SO2多少吨？
第2课时 金属资源保护
1.铁生锈条件：与氧气、水同时接触，发生化学反应。
2.防止铁生锈常采用的方法:
(1)干：保持铁制品表面洁净和干燥。
(2)膜：在铁制品表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，机械表面涂油，在杯子表面烧涂搪瓷等。
(3)镀：在铁制品表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等。
(4)烤：用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝。
(5)改：改善金属的本质，添加合金元素，如在铁制品中加入镍制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
3.金属资源的保护
(1)保护金属资源的原因：①金属资源是有限的，而且不可再生；②废旧金属的随意丢弃不仅造成资源的浪费，还会造成环境的污染。
(2)保护金属资源的有效途径：①防止金属锈蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采矿物；④寻找金属的替代品。
1.铁燃烧与铁生锈的实质相同，发生的都是氧化反应。但也有区别：铁燃烧是剧烈的氧化反应，条件是铁丝在氧气(并非空气)中燃烧，其产物是Fe3O4，呈黑色，其中部分铁元素显+2价，部分铁元素显+3价；而铁生锈则属于缓慢氧化，条件是铁与氧气、水同时接触，其产物是铁锈，主要成分是Fe2O3，呈红褐色，其中的铁元素显+3价。
2.铁生锈与铝生锈的区别
(1)铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
(2)铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝制品比铁制品耐腐蚀。
知识点一 铁制品的锈蚀
1.(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的________、_______等发生化学反应的过程。
(2)铁锈主要成分是_______，很______，不能阻止里层的铁被腐蚀。
知识点二 防止铁生锈的方法
2.(1)隔绝________和___________，如在铁制品表面_________、____________、电镀等。
(2)改变铁的组织结构，可制成耐腐蚀的合金，如。
知识点三 金属资源的保护
(1)防止金属__________；(2)金属的________；(3)_________、_________地开采矿物；(4)寻找______________。
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.（益阳中考）根据你所具备的化学知识和生活经验，指出铁钉在下列哪种情况下最容易生锈（ ）
3.(东营中考)下列有关资源、能源的说法正确的是( )
A.空气和水取之不尽用之不竭，我们可随意利用，而不需要加以保护
B.化石燃料是不可再生能源，我们要合理开发与利用
C.怎样利用资源是国家的事，与我们学生无关，不需要我们去关心和学习
D.废旧金属可以回收利用，所以金属是可再生资源，金属矿藏可任意开采
4.（百色中考）在金属表面覆盖保护膜是金属防锈措施之一。下列自行车的防锈措施中，不属于覆盖保护膜的是( )
A.擦拭保持洁净与干燥 B.链条上油
C.轮圈镀铬 D.车架喷漆
5.(盐城中考)下列有关钢铁的叙述不正确的是( )
A.生铁和钢都属于铁的合金
B.铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3
C.在钢管表面镀锌可以防止锈蚀
D.炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石
6.（昆明中考）人类的生活和生产都离不开金属。
（1）下列矿石的主要成分属于氧化物的是___________（填序号）。
（2）铁是应用最广泛的金属:
①生活中用铁锅做炊具，利用了铁的_______性；
②铁制品锈蚀的过程，实际上是铁跟空气中______和水蒸气等发生了化学反应。为防止铁制栏杆生锈，通常采取的措施是___________（写一条）。
7.(兰州中考)铁在下列哪种情况下最容易生锈( )
A.在干燥的空气中 B.部分浸入食盐水中
C.在潮湿的空气中 D.浸没在植物油中
8.(兰州中考)下列说法中正确的是( )
A.废旧电池可以随意丢弃
B.铁矿石可以随意开采
C.被腐蚀的铁制品应该加以回收利用
D.铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁
9.（湘潭中考）下列有关金属资源的利用和保护不合理的是( )
A.废旧金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
B.银是导电性最好的金属，应该全面取代铜、铝做导线
C.车船表面涂油漆可防止生锈
D.炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石
10.(重庆中考)“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。分析以下铁钉生锈实验的设计，得出的结论不正确的是( )
A.对比①②可以说明铁生锈一定要有氧气参加
B.对比②③可以说明铁生锈一定要有水参加
C.对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加
D.对比①②③可以说明铁生锈必须要有水和氧气同时参加
11.铁钉在钉入木制品时，有经验的木匠习惯用口水将铁钉湿润，你认为这样做的主要目的是( )
A.使铁钉更容易钉入木制品
B.这是为了使钉入的铁钉易生锈，防止脱落
C.这是为了防止铁钉生锈而腐蚀
D.增大铁钉钉入时的摩擦力
12.（潍坊中考） “低碳生活，绿色出行”。下图为潍坊公共自行车。请回答下列问题：
（1）图中所标示的各部件中，属于金属材料的是__________（填序号）。
（2）公共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，而且可有效防止与____________接触而生锈。防止公共自行车链条生锈的有效措施是___________________________________。
（4）公共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_________________。废旧自行车回收利用的意义是减少环境污染及______________________。
13.某同学把一根铁丝用砂纸打磨过后弯成螺旋状放入试管中，放置2~3周时间后。
(1)结合右图判断装置中出现的现象应该是：_________________________________；______________________________________________________________。
(2)产生上述现象的原因是__________________________________________________。
(3)谈一谈防止该现象发生的措施有哪些？______________________、____________________。
(4)铁丝表面的铁锈__________(填“能”或“不能”)作为防止金属锈蚀的保护层。
14.某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示：
(1)一周后观察，试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与__________直接接触，其中铁钉中的A、B、C三处中______处锈蚀最严重。
(2)试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是_____________________________。
(3)沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是_________________________________。
参考答案
第1课时 炼铁
课前预习
1.金、银 2.(1)黑 变浑浊 蓝 (2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2 (3)单质铁 3.(1)高炉 (2)铁矿石、焦炭、石灰石、空气 (3)C+O2CO2，CO2+C2CO，3CO+Fe2O32Fe+3CO2 4.(1)混合物×纯净物的质量分数 (2)纯净物的质量÷纯净物质量分数 (3)×100%
当堂训练
1.D 2.B 3.B 4.A 5.(1)红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊(只需回答一种现象即可) (2)没有尾气处理装置 (3)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
课后作业
6.A 7.C 8.A 9.C 10.(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (2)红色固体变为黑色固体 澄清的石灰水变浑浊(3)将尾气点燃烧掉，防止污染空气
11.设1 000 t赤铁矿石中Fe2O3的质量为x。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
X 560 t
= x=800 t
这种赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为×100%=80%
答：这种赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%。
12.解：设最多可生产SO2的质量为x。
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
480 512
100 t×60% x
x=64 t
答：最多可生产SO2的质量为64 t。
第2课时 金属资源保护
课前预习
1.(1)氧气 水 (2)Fe2O3 疏松 2.(1)空气 水 刷漆 涂油 (2)不锈钢 3.(1)腐蚀 (2)回收利用 (3)有计划 合理 (4)金属的替代品
当堂训练
1.A 2.C 3.B 4.A 5.B 6.(1)AC (2)①导热 ②氧气 涂漆
课后作业
7.B 8.C 9.B 10.B 11.B 12.(1)②③ (2)延展 (3)空气、水 涂油 (4)耐腐蚀 保护金属资源
13.(1)铁丝生锈 试管内液面上升 (2)铁丝与试管内的氧气、水反应而生锈，使试管内压强减小，液面上升 (3)刷油漆 镀金属保护膜(4)不能 12.(1)空气和水 B (2)除去水中的氧气 (3)空气干燥
1．碳在高温下可以和氧化铁反应，化学方程式可表示为3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑，下列说法中正确的是( )
A．该反应属于分解反应
B．反应中碳元素的化合价降低，铁元素的化合价升高
C．碳是还原剂
D．氧化铁是还原剂
2．下图是一氧化碳还原氧化铁的部分实验装置，关于该实验说法正确的是( )
A．充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡
B．在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色
C．该实验的反应原理为FeO＋COFe＋CO2
D．在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中
3．某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是( )
A．120 t B．108 t
C．96 t D．84 t
4．工业上煅烧硫铁矿用来生产硫酸，用X表示硫铁矿中的主要成分。煅烧反应的化学方程式为：4X＋11O22Fe2O3＋8SO2，则X为( )
A．FeS2 B．Fe2S3
C．FeSO4 D．FeS
5．物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。
(1)请写出下列反应的化学方程式：
①木炭还原氧化铜______________________；
②一氧化碳还原氧化铁________________。
(2)A、B装置中澄清石灰水的作用是________________________________。
(3)B装置最右端酒精灯的作用是________________________________。
(4)在A装置中，当观察到________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。
6．从楚王陵中出土的铁器中发现了迄今世界上最早的炒钢技术，说明中国早在公元前2世纪就掌握了炒钢技术。
炒钢是一种冶炼技术，冶炼时先将生铁加热到液态或半液态，然后靠鼓风或加进精矿粉，降低生铁的含碳量，使其成钢。由于在冶炼中要不断搅拌，好像炒菜一样，因而得名。
(1)生铁的含碳量为________________，炼得的钢是________________ (选填“纯净物”或“混合物”)。
(2)将生铁加热到液态或半液态并不断搅拌的原因是什么？________________。
(3)写出向液态生铁中鼓风和加进精矿粉(以赤铁矿为例)所发生反应的化学方程式。
7．炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(1)求Fe2O3中铁元素的质量分数。
(2)根据化学方程式计算：用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t，理论上可炼出纯铁多少吨？
探究创新
8．钢铁工业是国家工业的基础。
(1)下图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题。
若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式：
A区：___________________________________，
B区：___________________________________。
(2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究。
[设计实验]
用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如下图。
[进行实验]
该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0 g(玻璃管的质量为60.0 g)
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8 g(冷却到室温称量)
[分析与讨论]
本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。
[查阅资料]
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。
②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。
③
[实验与猜想]
①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和_________________。
②进行猜想：黑色固体粉末可能
a．全部为铁；
b．_________________；
c．_________________；
[得出结论]
通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为_________(写名称)。
[反思与评价]
①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。
②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_________。
A．收集一氧化碳
B．吸收二氧化碳
C．检验二氧化碳
参考答案
1．C 分解反应是一种化合物生成两种或两种以上物质的反应，A错误；反应中C―→CO2，C得氧，被氧化，是还原剂，C的化合价从0―→＋4升高了，Fe2O3―→Fe，Fe2O3失氧，被还原，是氧化剂，Fe的化合价从＋3―→0降低了，故B、D错误；C正确。
2．A 一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，剩余固体是铁，能与盐酸反应生成氢气，故A正确；氧化铁是红色，铁粉是黑色，故该实验的现象是红色粉末变为黑色，B不正确；C中氧化铁的化学式写错，导致化学方程式错，应为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，C不正确；实验过程中，一部分一氧化碳没有完全反应，如果直接排放到空气中，会造成空气污染，故一定要有尾气处理装置，可以将一氧化碳燃烧掉，也可以回收利用，D不正确。
3．A 根据质量守恒定律，利用铁元素质量不变解题。设需要赤铁矿质量为x，则有x×(1－20%)××100%×(1－10%)＝63 t×96%，解得x＝120 t。
4．A
5．答案：(1)C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(2)检验是否有二氧化碳生成
(3)除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气
(4)A装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出
解析：(1)木炭和CO在高温条件下夺取金属氧化物中的氧，生成CO2，同时得到金属单质，据此可写出有关反应的化学方程式。(2)利用CO2能使澄清石灰水变浑浊，证明反应是否有CO2生成。(3)因CO有毒，会污染空气，因此需将未反应的CO燃烧掉。(4)插入澄清石灰水中的导管口没有气泡产生时，说明不再有CO2产生，证明反应已结束。
6．答案：(1)2%～4.3% 混合物
(2)增加反应物的接触面积，加快反应速率
(3)C＋O2CO2 3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑
7．答案：(1) ×100%＝×100%＝70%
(2)解：设理论上可炼出纯铁的质量为x。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
160 112
800 t×60% x
x＝336 t
答：理论上可炼出纯铁336 t。
解析：(1)Fe2O3中Fe的相对原子质量乘以Fe的原子数与Fe2O3的相对分子质量之比就是Fe2O3中铁的质量分数。(2)先计算出800 t矿石中Fe2O3的质量＝800 t×60%＝480 t，根据化学方程式可求出生成纯铁的质量。
8．答案：(1)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
C＋O2CO2、C＋CO22CO
(2)[实验与猜想]①氧化亚铁(FeO) ②铁和四氧化三铁的混合物 全部是四氧化三铁(二者可互换，化学式也可)
[得出结论]四氧化三铁
[反思与评价]②AB
解析：(1)考查了炼铁炉内发生的主要化学反应，它包括碳的燃烧、一氧化碳的生成、一氧化碳还原氧化铁三个反应，比较简单。(2)根据[查阅资料]③知，氧化亚铁不能被磁铁吸引，由于反应后的黑色固体粉末能全部被磁铁吸引，所以黑色固体粉末一定不含氧化亚铁。又由于铁和四氧化三铁都能被磁铁吸引，因此，此黑色固体粉末可能全部是铁，也可能全部是四氧化三铁或铁和四氧化三铁的混合物。6 g氧化铁中铁元素的质量＝6 g××100%＝4.2 g，氧元素的质量＝6 g－4.2 g＝1.8 g；反应后得到的黑色固体粉末中铁元素的质量仍是4.2 g，黑色固体粉末中氧元素质量＝5.8 g－4.2 g＝1.6 g，故生成物中铁、氧两元素的质量比＝4.2 g∶1.6 g＝21∶8，四氧化三铁中铁、氧元素质量比也是21∶8，故该黑色固体粉末是四氧化三铁。
仔细观察虚线框内的装置可知，洗气瓶内进气管、出气管都伸入了瓶底，可推测出其作用是吸收二氧化碳并收集一氧化碳。
1．世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大问题。下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是( )
A．铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学反应
B．同样的铁制品在海南比在兰州更容易锈蚀
C．在铁表面刷油漆可以防止铁生锈
D．铝的抗锈蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅
2．下列防锈措施合理的是( )
A．经常用水冲洗自行车链条
B．在铁制暖气片上刷“银粉”
C．用“钢丝球”打磨铝锅表面
D．用过的菜刀及时用盐水清洗
3．小明发现月饼盒里的脱氧剂部分呈红褐色，查阅资料得知脱氧剂中含有铁粉和活性炭。他猜想这包脱氧剂中可能含有：①Cu和C；②Fe2O3和C；③Fe3O4和C；④Fe3O4、C和Fe；⑤Fe2O3、C和Fe。其中猜想合理的是( )
A．①③⑤ B．②④⑤
C．②⑤ D．④⑤
4．下列有关金属的说法错误的是( )
A．金属具有金属光泽，常温下金属都是固体
B．生铁和钢是含碳量不同的铁合金，其中生铁的含碳量大于钢的含碳量
C．炒完菜后，应及时除掉锅底的水，这样可以防止铁锅生锈
D．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
5．铁制品在通常情况下很易生锈，制造时往往在铁制品表面电镀一层铜起防锈作用。下列说法正确的是( )
A．镀铜铁制品不可以在弱酸性条件下使用
B．镀铜铁制容器可盛硝酸银溶液
C．镀铜铁制品不易生锈的原因之一是使铁隔绝了空气
D．镀铜铁制品是一种合金
6．下图是探究铁制品锈蚀的条件时做的五个实验(铁钉在不同环境中)，实验一段时间后，得出的结论错误的是( )
A．甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为：乙＞甲＞戊
B．丙中的铁钉不生锈
C．铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触
D．丁中铁钉生锈最严重
7．铝、铁、铜是我们生活中使用比较广泛的金属。
(1)以上用品中，主要利用金属导电性的是____________(填序号)。
(2)铝制品表面的污渍不宜用钢丝球擦洗，以免破坏表面的____________。
(3)切过蔬菜的菜刀，搁置在砧板上一段时间生锈了。铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟____________等物质发生化学反应的结果。
(4)锈蚀钢铁回收重新冶炼是保护金属资源的一条有效途径。写出用一氧化碳在高温条件下还原锈蚀钢铁的化学方程式：____________。
8．请根据已有的化学知识和生活经验回答下列问题：
(1)我们知道铝是一种化学性质比铁活泼的金属，家庭厨房中，铝盆、铝勺、铝制电饭煲等通常都很耐腐蚀，这是因为____________。
(2)含有较多醋酸(一种酸)的脏水不能直接倒入铁制下水道，其原因是____________。
(3)自行车的主要材料钢铁，易生锈，请为下图中标示的自行车部件各设计一种不同的、合理的防锈方法。
①三角架____________；
②辐条____________；
③链条____________。
9．要节约和合理利用资源，提倡建设资源节约型社会。矿物储量有限，而且不可再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，科学家初步估计一些矿物可开采年限如下图所示：
(1)观察上图，请你推测21世纪金属资源的情况：
________________________________________________。
(2)请你联系实际，作为时代的主人，看了上图后，你有哪些感悟：
________________________________________________________________________。
(3)请你提出一条节约金属资源的建议：____________________________________。
10．铁锅、铝锅是生活中常用的炊具，下图是铁锅的示意图。
(1)铁锅含有的金属单质___________(写化学式)。
(2)炒菜时铁锅中的油着火可用锅盖盖灭，其原理是________________________。
(3)铝锅轻便、耐用，其原因是________________________。
(4)废旧铁锅、铝锅不要随意丢弃，应回收利用，这样做的意义是____________________。
探究创新
11．某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：
(1)用下图所示实验探究铁生锈的条件(每支试管中均放有完全相同的洁净铁片)：
①甲同学认为，试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管___________(选填试管编号)发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
②试管D和E实验的目的是进一步探究铁在___________________的环境中是否更容易锈蚀。
③为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起___________的变化。
(2)某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱。有的同学认为这种方案不够合理，理由是____________________________________________。
(3)将一定质量的铁粉放入硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中，充分反应后过滤，所得固体中一定含有的物质是___________，且反应后溶液质量比反应前___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
1．D
2．B 经常用水冲洗自行车链条会加快链条的生锈速度，A错；在铁制暖气片上刷“银粉”(其实是铝粉)会隔绝氧气和水，防止暖气片生锈，B对；铝的表面有一层致密的氧化膜，保护内部的铝不被氧化，用“钢丝球”打磨铝锅表面会将这层氧化膜破坏，B错；铁在接触了酸和盐的条件下生锈速度会加快，故用过的菜刀不能用盐水清洗，要用清水洗干净，并擦干挂在通风处，D错。
3．C 铁生锈时消耗氧气、水，故铁粉可以作为食品包装中的干燥剂和脱氧剂。铁生锈时生成红色物质Fe2O3。因为脱氧剂中含有铁粉和活性炭，活性炭是疏松剂，不参与化学反应，故小明发现的月饼盒里的物质一定含Fe2O3和C，还可能含有Fe。
4．A 常温下，金属不都是固体，如汞在常温下就是液体；一般来说，生铁是含碳量在2%～4.3%的铁碳合金，钢是含碳量在0.03%～2%的铁碳合金；铁生锈是铁与氧气、水发生反应的结果，及时除掉锅底的水，可以防止铁锅生锈；保护金属资源的途径有：防止金属腐蚀，金属的回收和再利用，有计划、合理地开采矿物等。
5．C 铜的金属活动性排在氢后面，一般不与酸反应，故镀铜铁制品可以在弱酸性环境中使用，A错误；铜的金属活动性排在银的前面，能与硝酸银溶液反应，故镀铜铁制容器不可盛硝酸银溶液，B错误；铜覆盖在铁的表面可阻止铁与水、氧气接触，以避免铁生锈，C正确；铜只是覆盖在铁的表面，并没有与铁熔合，故镀铜铁制容器不属于合金，D错误。
6．D 乙中的铁钉与水和氧气充分接触，生锈最快；甲中的铁钉与水接触，且在液面以上的部分与空气接触，也可生锈；戊中的铁钉没有与水接触，生锈最慢，A正确。丙中的铁钉浸泡在植物油中，隔绝了水和氧气，不生锈，B正确。铁生锈是铁与氧气和水发生的复杂化学变化，C正确。丁与氧气隔绝，基本不生锈，D错误。
7．答案：(1)A
(2)氧化膜
(3)空气中的水蒸气和氧气
(4)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
解析：(1)用铜制成导线利用了金属的导电性；不锈钢高压锅主要利用了金属的导热性；铝制易拉罐主要利用了金属的延展性。(2)铝制品表面有一层氧化膜，具有保护作用。用钢丝球擦洗，会破坏这层氧化膜。(3)铁生锈是铁与空气中的水蒸气和氧气等物质发生化学反应的结果。(4)一氧化碳在高温条件下还原锈蚀钢铁(主要成分Fe2O3)的化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
8．答案：(1)铝在常温下与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，阻止了铝和氧气进一步接触，所以铝制品比较耐腐蚀
(2)酸能与铁发生化学反应，会腐蚀下水道
(3)①涂漆 ②镀一层耐腐蚀的金属 ③涂油
解析：(1)铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝制品具有很好的抗腐蚀性能。(2)酸能与铁反应而腐蚀铁制下水道。(3)要注意自行车的部位不同，防锈的方法也不同。
9．答案：(1)21世纪有些金属资源将面临枯竭
(2)金属资源并非取之不尽，用之不竭，我们应合理开采和利用金属资源
(3)回收再利用废旧金属；设法防止金属腐蚀；寻找金属的替代品等
解析：本题是一道开放性题目，答案合理即可。试题以图表的形式给我们展示了常见金属的使用年限，在解答问题的同时，也增强了我们保护金属资源的意识。
10．答案：(1)Fe
(2)使油与氧气隔绝
(3)铝的密度小 常温下，与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝的进一步氧化
(4)减少环境污染，节约金属资源
11．答案：(1)①ABC ②盐、酸存在 ③性质
(2)没控制相同条件，金属的表面积不同
(3)铜 减小
解析：(1)②D中是食盐的水溶液，E是食醋的水溶液，故目的是进一步探究铁在盐和酸的环境中的锈蚀情况。③通常情况下，合金比纯金属有较强的抗腐蚀性，原因是添加了抗腐蚀元素而改变了金属的内部结构，从而改变了金属的性质。(2)酸的质量和质量分数相等，金属与酸反应，接触面积越大反应速率越快，但是没有控制金属的表面积相同。(3)铁比铜活泼，锌比铁活泼，故一定能置换出铜，固体中一定含有铜。溶液质量的变化要通过化学方程式进行计算。每56份质量的铁能置换出64份质量的铜，故溶液总质量减小。
