02金属资源的保护和利用 讲义 2020-2021学年人教版九年级下册化学 （机构用）

第二讲
金属的保护和利用
基础
知识点一：
金属矿物及铁的冶炼
（1）金属矿物（矿石）：金属资源的存在：除
、
等少数金属以单质存在，大部分以
存在。
①概念：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做
。（
物）
②常见的矿石：
赤铁矿（
）、磁铁矿（
）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、其中铁的质量分数的计算
铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）。
铁的冶炼：
①实验室CO还原Fe2O3，装置：
实验步骤：查装、通
、加热、熄
、停
实验现象：
色固体逐渐变为
色，澄清石灰水变
，尾气燃烧产生
色火焰。
实验中CO的作用：先通气是为了排除装置中的
；防止一氧化碳与空气混合，加热时发生
.
实验结束后继续通气是防止Fe被空气中的
氧化,同时，还可防止试管内的澄清石灰水被
。
②工业冶铁
原理：利用高温条件下，焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
原料：铁矿石、
、石灰石及
。
设备：
。
焦炭的作用：一是产生
，二是生成CO，
方程式：B
A
石灰石的作用：将矿石中的
变为炉渣CaSiO3
方程式：
炼钢的作用：通过炼钢炉除去生铁中的
、
等杂质，
降低含
量；提高机械性能和韧性。
炼铁时选择铁矿石的标准：
a.铁矿石中铁元素的质量分数大（即含铁量高）；（SiO2含量低）
炼铁过程中产物对空气不能造成污染；（S、P的含量少）
知识点二：（二）金属的腐蚀和防护
（1）铁生锈的条件：铁生锈的主要条件是与
气和
直接接触。铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的
气、
气等发生复杂的化学反应，铁锈的主要成分是
·xH2O。易存水存气，需要及时除去。
：蒸馏水、植物油、干燥空气、
有酸或者盐的条件，生锈更
铁的防锈：原理是
空气或水，使铁失去生锈的条件。
防锈措施：防止铁制品生锈，一是保持铁制品表面的
和
；二是在铁制品表面涂上一层
膜，防止铁与氧气和水的反应；三是改变铁的组织结构，如制成
（不锈钢）
例如：①刷一层油漆；②涂上一层机油；③在金属表面覆盖搪瓷、塑料等；（物理方法）
④经加工使金属表面生成一层
的氧化膜，烤蓝；⑤电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等。（化学方法）
（3）铜生锈（铜绿）
三个条件：
、
、
知识点三：（三）金属资源的保护
（1）矿物的储量有限，而且不能再生。
（2）废旧金属的回收和利用可以减少对环境的污染，还可以节约金属资源。
（3）保护金属资源的有效途径：①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理有效地开采矿物；④寻找金属的替代品。
知识点四：
（四）有关不纯物质的化学方程式的计算
含杂质的物质相关计算，一般先转化为纯净物的质量再进行计算，若最终结果是含有杂质的需要转化为含杂质的。
两种计算方法：一是根据化学方程式的计算，二是根据质量守恒计算（中心元素反应前后质量不变）
※例：某炼铁厂用含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁。若要炼出1120t含铁95%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？
方法一：根据化学方程式：
方法二：根据铁元素质量不变
（其他步骤略）
1.（20年广州卷T17）铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（
）
A.
铁的金属活动性比铝强
B.
在自然界中以单质形式存在
C.
锈蚀的铁制品无回收价值
D.
自行车链条涂油有防锈的作用
2.（20年广州卷T20）下列实验中，根据实验现象可得到相应结论的是（
）
实验操作
现象
结论
A
将AgNO3溶液和Cu(NO3)
2
溶液分别加入两支装有铁钉的试管中
铁钉表面分别有灰黑色固体和红色固体析出
金属活动性由强到弱
Fe>Cu>Ag
B
用拇指堵住收集了CH4的试管口，靠近火焰,移开拇指点火
发出尖锐爆鸣声
试管中CH4不纯
C
在螺旋状细铁丝下端系一根火柴，点燃火柴至快燃尽时，将铁丝插入盛有氧气的集气瓶中
铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
加热时铁丝可在氧气中迅速反应生成铁锈
D
点燃某无色气体，在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯
产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠
该无色气体为氢气
4.6.5g粗锌完全反应共产生H2的质量为0.16g，则该粗锌中锌的质量分数为
5.H2
与
Ru2O3
在加热条件下反应可得到
Ru。写出反应的化学方程式
。
6.下列有关铁的说法错误的是
A.
参考右图信息，铁的相对原子质量为26
B.
生铁和钢是常见的铁合金
C.
铁钉在潮湿的空气中容易生锈，因此钢铁的使用要注意防锈
D.
用赤铁矿高炉炼铁的化学反应方程式是
7.四氧化三锰的化学式为_______，1个四氧化三锰“分子”与____个CO分子完全反应生成Mn和CO2，高温下发生该反应的化学方程式为______________________________。
8.已知镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近，镉元素在化合物中常显+2价。
（1）细铁丝在氧气中点燃发生剧烈燃烧，化学方程式是______________________________。
（2）将镉丝插入下列溶液有明显现象的是__________(填序号)。
①NaCl溶液
②HCl溶液
③AgNO3溶液
④NaOH溶液
（3）镍镉电池应用广泛，为了防止污染环境，将废旧镍镉电池中回收镉的一种方法如下：
步骤1：将废旧电池破碎成细颗粒后培烧，将镉转化为氧化镉（CdO）;
步骤2：将含氧化镉的细颗粒和炭粉混合后，隔绝空气加热至1200℃，可得镉蒸气和一氧化碳。
步骤2中氧化镉变成镉的化学方程式是____________________________________。
9.将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种锌和铜的合金——黄铜，外观似黄金但质地坚硬。（提示：ZnCO3
ZnO
+
CO2↑）
（1）黄铜是金属材料吗？___________（填“是”或“不是”）。
（2）写出其中赤铜和木炭粉反应的化学方程式_____________________________________。
（3）若原料中含25吨ZnCO3
，充分反应后，理论上所得黄铜中锌的质量为_________吨。
10.为了达到收旧利废节能减排的目的，从含有金属镁、铁、铜的粉末中，分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属，实验过程如下：
请回答：
（1）操作①中被磁铁吸引的金属A是
；金属B是
。
（2）操作a的名称是
；在蒸发过程中需要使用玻璃棒，其作用是
。
（3）写出步骤②所涉及的化学反应方程式：
，该反应发生的基本类型是：
。
（4）实验步骤②中除了加入稀硫酸外，还可选用下列试剂
（填标号）。
a．硫酸铜溶液
b．氯化钠溶液
c．硝酸银溶液
11.Cu可以形成化合价为+2和+1的化合物。其中+1价化合物称为亚铜化合物。
(1)写出下列物质的化学式：氢氧化铜________，氧化亚铜___________
(2)高温时，氧化铜可被木炭还原为铜，反应的化学方程式是__________________________
(3)氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应，反应的化学方程式是___________；利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气（装置如图所示），判断氮中含有氧气的现象是________________________。
12.钢铁是使用最多的金属材料。
(1)生铁和钢都是铁合金，其中含碳量较高的是_______________。
(2)人们常用“铜墙铁壁”来形容物体的坚固．但铁在一定条件下也能发生各种反应，
如铁丝在氧气中燃烧，反应的化学方程式是__________________。
(3)将mg氧化铜加入稀硫酸中完全溶解后，再加入铁粉充分反应，过滤，得到滤渣A
和滤液B。再将滤渣A加入足量稀硫酸中，有气泡冒出，充分反应后，剩余固体物质的质量为12.8g
渣的成分是__________，滤液B的成分是_________________。
②原氧化铜的质量m=________________g。
知识点一：
金属矿物及铁的冶炼
（1）金属矿物（矿石）：金属资源的存在：除
金
、
银
等少数金属以单质存在，大部分以
化合物
存在。
①概念：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做
矿石
。（
混合
物）
②常见的矿石：
赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、其中铁的质量分数的计算
铝土矿（Al2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）。
铁的冶炼：
①实验室CO还原Fe2O3，装置：
实验步骤：查装、通
气
、加热、熄
灯
、停气
实验现象：
黑
色固体逐渐变为
红色，澄清石灰水变
浑浊
，尾气燃烧产生
淡蓝
色火焰。
实验中CO的作用：先通气是为了排除装置中的
空气
；防止一氧化碳与空气混合，加热时发生
爆炸
.
实验结束后继续通气是防止Fe被空气中的
O2
氧化,同时，还可防止试管内的澄清石灰水被
倒吸
。
②工业冶铁
原理：利用高温条件下，焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
原料：铁矿石、
焦炭
、石灰石及
空气
。
设备：
高炉
。
焦炭的作用：一是产生
热量
，二是生成CO，
方程式：B
C+O2点燃CO2
A
CO2
+C高温2CO
石灰石的作用：将矿石中的
SiO2
变为炉渣CaSiO3
方程式：
SiO2
+
CaCO3
高温
CaSiO3
+
CO2
炼钢的作用：通过炼钢炉除去生铁中的
硫
、
磷
等杂质，
降低含
碳
量；提高机械性能和韧性。
炼铁时选择铁矿石的标准：
a.铁矿石中铁元素的质量分数大（即含铁量高）；（SiO2含量低）
炼铁过程中产物对空气不能造成污染；（S、P的含量少）
知识点二：（二）金属的腐蚀和防护
（1）铁生锈的条件：铁生锈的主要条件是与
空气
气和
水
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。易存水存气，需要及时除去。
：蒸馏水、植物油、干燥空气、
有酸或者盐的条件，生锈更
快
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：防止铁制品生锈，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
膜，防止铁与氧气和水的反应；三是改变铁的组织结构，如制成
特殊结构
（不锈钢）
例如：①刷一层油漆；②涂上一层机油；③在金属表面覆盖搪瓷、塑料等；（物理方法）
④经加工使金属表面生成一层
的氧化膜，烤蓝；⑤电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等。（化学方法）
（3）铜生锈（铜绿）
三个条件：
O2
、
H2O
、
CO2
知识点三：（三）金属资源的保护
（1）矿物的储量有限，而且不能再生。
（2）废旧金属的回收和利用可以减少对环境的污染，还可以节约金属资源。
（3）保护金属资源的有效途径：①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理有效地开采矿物；④寻找金属的替代品。
知识点四：
（四）有关不纯物质的化学方程式的计算
含杂质的物质相关计算，一般先转化为纯净物的质量再进行计算，若最终结果是含有杂质的需要转化为含杂质的。
两种计算方法：一是根据化学方程式的计算，二是根据质量守恒计算（中心元素反应前后质量不变）
※例：某炼铁厂用含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁。若要炼出1120t含铁95%的生铁，需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？
方法一：根据化学方程式：
方法二：根据铁元素质量不变
（其他步骤略）
1.（20年广州卷T17）铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（
D
）
A.
铁的金属活动性比铝强
B.
在自然界中以单质形式存在
C.
锈蚀的铁制品无回收价值
D.
自行车链条涂油有防锈的作用
2.（20年广州卷T20）下列实验中，根据实验现象可得到相应结论的是（
B
）
实验操作
现象
结论
A
将AgNO3溶液和Cu(NO3)
2
溶液分别加入两支装有铁钉的试管中
铁钉表面分别有灰黑色固体和红色固体析出
金属活动性由强到弱
Fe>Cu>Ag
B
用拇指堵住收集了CH4的试管口，靠近火焰,移开拇指点火
发出尖锐爆鸣声
试管中CH4不纯
C
在螺旋状细铁丝下端系一根火柴，点燃火柴至快燃尽时，将铁丝插入盛有氧气的集气瓶中
铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
加热时铁丝可在氧气中迅速反应生成铁锈
D
点燃某无色气体，在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯
产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠
该无色气体为氢气
4.6.5g粗锌完全反应共产生H2的质量为0.16g，则该粗锌中锌的质量分数为
80%
5.H2
与
Ru2O3
在加热条件下反应可得到
Ru。写出反应的化学方程式
3H2
+
Ru2O3
Δ
2Ru
+
3H2O
。
6.下列有关铁的说法错误的是(
A
)
A.
参考右图信息，铁的相对原子质量为26
B.
生铁和钢是常见的铁合金
C.
铁钉在潮湿的空气中容易生锈，因此钢铁的使用要注意防锈
D.
用赤铁矿高炉炼铁的化学反应方程式是
7.四氧化三锰的化学式为_Mn3O4
，1个四氧化三锰“分子”与_4
_个CO分子完全反应生成Mn和CO2，高温下发生该反应的化学方程式为____
Mn3O4+4CO4CO2
+3Mn。
8.（14年广州卷T23)已知镉(Cd)的金属活动性与铁、锌相近，镉元素在化合物中常显+2价。
（1）细铁丝在氧气中点燃发生剧烈燃烧，化学方程式是_3Fe
+
2O2
Fe3O4__。
（2）将镉丝插入下列溶液有明显现象的是②③_(填序号)。
①NaCl溶液
②HCl溶液
③AgNO3溶液
④NaOH溶液
（3）镍镉电池应用广泛，为了防止污染环境，将废旧镍镉电池中回收镉的一种方法如下：
步骤1：将废旧电池破碎成细颗粒后培烧，将镉转化为氧化镉（CdO）;
步骤2：将含氧化镉的细颗粒和炭粉混合后，隔绝空气加热至1200℃，可得镉蒸气和一氧化碳。
步骤2中氧化镉变成镉的化学方程式是___。
9.将炉甘石（ZnCO3）、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合后加热到约800℃，得到一种锌和铜的合金——黄铜，外观似黄金但质地坚硬。（提示：ZnCO3
ZnO
+
CO2↑）
（1）黄铜是金属材料吗？_是___（填“是”或“不是”）。
（2）写出其中赤铜和木炭粉反应的化学方程式__2Cu2O
+
C
===
4Cu+CO2↑__。
（3）若原料中含25吨ZnCO3
，充分反应后，理论上所得黄铜中锌的质量为__13__吨。
10.（12年广州中考T24）为了达到收旧利废节能减排的目的，从含有金属镁、铁、铜的粉末中，分离和提取出重要化工原料MgSO4和有关金属，实验过程如下：
请回答：
（1）操作①中被磁铁吸引的金属A是
铁
；金属B是
铜
。
（2）操作a的名称是
过滤
；在蒸发过程中需要使用玻璃棒，其作用是
防止液滴飞溅
。
（3）写出步骤②所涉及的化学反应方程式：Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑该反应发生的基本类型是置换反应。
（4）实验步骤②中除了加入稀硫酸外，还可选用下列试剂
a
（填标号）。
a．硫酸铜溶液
b．氯化钠溶液
c．硝酸银溶液
11.Cu可以形成化合价为+2和+1的化合物。其中+1价化合物称为亚铜化合物。
(1)写出下列物质的化学式：氢氧化铜_Cu(OH)2_，氧化亚铜__CuO_
(2)高温时，氧化铜可被木炭还原为铜，反应的化学方程式是
(3)氧化亚铜是一种红色粉末。加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应，反应的化学方程式是_
_；利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气（装置如图所示），判断氮中含有氧气的现象是_红色粉末变成黑色__。
12.钢铁是使用最多的金属材料。
(1)生铁和钢都是铁合金，其中含碳量较高的是_生铁_。
(2)人们常用“铜墙铁壁”来形容物体的坚固．但铁在一定条件下也能发生各种反应，
如铁丝在氧气中燃烧，反应的化学方程式是__。
(3)将mg氧化铜加入稀硫酸中完全溶解后，再加入铁粉充分反应，过滤，得到滤渣A
和滤液B。再将滤渣A加入足量稀硫酸中，有气泡冒出，充分反应后，剩余固体物质的质量为12.8g
渣的成分是_Cu、Fe_，滤液B的成分是__FeSO4、H2O_。
②原氧化铜的质量m=_16_g。