1、 第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料 课题课题 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 （讲解篇）（讲解篇） 知识预习知识预习 1 地球上的金属中，少数很不活泼的如 、 等以单质形式存在，其余的以 形式存 在。 2写出常见矿石中主要成分的化学式：赤铁矿 、磁铁矿 ；目前，人类从矿石 中提取量最大的金属是 。 3 分别写出用下列铁矿石炼铁所发生反应的化学方程式。 （1）赤铁矿：_。 （2）磁铁矿： _。 4 铁在有铁在有 、 的环境中易生锈。防止铁生锈的方法有的环境中易生锈。防止铁生锈的方法有 。 5 保护金属资源的途径有哪些？保护金属资源的途径有哪些？ 。 知识讲解知识讲解
2、知识点一、地球上的金属资源知识点一、地球上的金属资源 知识详析知识详析 （1）存在形式：少数以单质形式存在，如金、银等，绝大多数都以化合物形式存在。 （2）地壳中含量位于前五位的金属元素：铝、铁、钙、钠、钾。 （3）几种常见的矿石： 铁矿石：赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿 (FeS2)、菱铁矿(FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)。 铝矿石：铝土矿(Al2O3)。 铜矿石：黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)。 考题详解考题详解 【考题示例】【考题示例】下列矿石（括号内为其主要成分）冶炼时会污染空气且可能形成酸雨的是 ( ) A铝土矿（Al2O3） B菱铁矿（FeCO3） C赤铁矿（Fe2O
3、3） D黄铁矿（FeS2） 【考点】【考点】矿石成分及污染 【题型】【题型】矿石成分及污染 【解题方法】【解题方法】 根据矿石的组成元素、空气污染物来分析和解答。 【答案 】D 方法点拨：方法点拨： 熟记常见空气污染物的种类，即能解题 跟踪练习跟踪练习 1地壳中含量最多的金属元素是 ( ) A铝元素 B氧元素 C硅元素 D铁元素 【答案】A 【解析】根据地壳中各元素的含量顺序为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢，可知答案选择 A 2.下列金属在自然界中能以单质形式存在的是( ) AFe BAl CNa DAu 【答案】D 【解析】金属活动性弱的在自然界中是以单质的形式存在，故答案选择 D 3.
4、磁铁矿的主要成分是 ( ) AFeO BFe2O3 CFe3O4 DFeCO3 【答案】C 【解析】磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，故答案选择 C 学科网 知识点二、铁的冶炼知识点二、铁的冶炼 知识详析知识详析 冶铁冶铁 一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁 原 料 铁矿石、焦炭、石灰石 装 置 来源:学 科网 来 源:Zxxk.Com 设 备来 源:Z*xx*k.Com 高炉来源:学|科|网 Z|X|X|K 原 理 在高温条件下，利用焦炭与 氧气反应生成的一氧化碳把 铁从铁矿石里还原出来 主 要 化 学 反 应 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 现 象 红色的粉末逐渐变为黑色；澄清石
5、灰水变 浑浊 实 际 应 用 在实际生产中，所用的原料 或产物一般都含有杂质，在 计算用料和产量时，应考虑 到杂质问题 注 意 事 项 先通 CO，后加热；实验完毕，先熄灯， 继续通 CO 至冷却； 尾气处理：烧掉或用塑料袋收集起来， 防止未反应的 CO 污染空气； 注意与 CO、H2还原 CuO 的实验对比 知识延伸知识延伸 熟练掌握炼铁的反应原理、实验装置、现象及尾气处理。 考题详解考题详解 【考题示例】【考题示例】 【2018 年河南省】下图装置可以做 CO 还原 Fe2O3的实验并检验该反应的气体生成物， 已知由 一氧化碳发生装置得到的 CO 中混有杂质 CO2和 H2O。 （1）写出
6、 B 装置玻璃管内反应的化学方程式_。 （2）从环保角度考虑，请写出一种尾气处理方法。_ （3）若没有 A 装置，则该实验不能达到检验气体生成物的目的，请说明原因。_ 【考点】【考点】铁的冶炼 【题型】【题型】铁的冶炼 【解题方法】【解题方法】 根据铁的冶炼原理及操作进行分析和回答。根据铁的冶炼原理及操作进行分析和回答。 【答案】 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 装置尾部加一盏燃着的酒精灯 CO 中原混有 CO2，不能证明是原 来的 CO2还是生成的 CO2使 Ca(OH)2溶液变浑浊 方法点拨：方法点拨： 熟练掌握炼铁的反应原理、实验装置、现象及尾气处理。 跟踪练习跟踪练习 1
7、【 2017 届湖北省十堰市九年级上学期期末】炼铁高炉中发生了下列反应：高温下一氧化碳将铁矿石还 原为铁；高温煅烧石灰石；灼热的焦炭和二氧化碳反应；焦炭充分燃烧其中属于化合反应的是 （ ） A和 B和 C和 D只有 【答案】C 【解析】高炉中发生的四个反应分别是：3COFe2O32Fe3CO2；CaCO3CaOCO2； CCO22CO；CO2CO2从中看出，和属于化合反应 2 某同学用下图装置进行 CO 与 Fe2O3的反应。下列说法错误的是( ) A该实验装置应增加尾气处理装置 B加热前应先通入一段时间的 CO 以排尽装置内的空气 CNaOH 溶液应改为 Ca(OH)2溶液以检验产生的 CO
8、2气体 D反应后的固体是 Fe 和 Fe2O3的混合物，可以采用加入盐酸并过滤的方法得到 Fe 【答案】D 3.化学与生活、生产息息相关，请运用化学知识回答下列问题。 （1）湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，这是因为 。 （2）车用乙醇汽油，乙醇的作用是（用化学方程式表示） 。 （3）右图是工业上高炉炼铁的模拟图，图中反应的化学方程式 是 。 （4）医疗上“钡餐”的主要成分是硫酸钡，不能用碳酸钡替代硫酸钡的原因 是（用化学方程式表示） 。 【答案】 （1）温度越高，分子的运动速率越快 （2）C2H5OH + 3O2点燃2CO2 + 3H2O （3）3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2
9、 （4）BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2 【解析】 （1）湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，这是因为温度越高，分子的运动速率越快 ； （2）车用乙 醇汽油，乙醇的作用是 C2H5OH + 3O2点燃2CO2 + 3H2O ； （3） 图中反应的化学方程式是 3CO+ Fe2O3 高 温 2Fe + 3CO 2 ； （4）医疗上“钡餐”的主要成分是硫酸钡，不能用碳酸钡替代硫酸钡的原因是 BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2。 知识点三、含杂质物知识点三、含杂质物质的计算质的计算 知识详析知识详析 有关化学方程式的计算是根据反应物与生成物(均为纯净物)的质量比进行的，在实
10、际生产中，原料和产品都 不可能是纯净物，因此在计算中必须转化为纯净物的质量，可按下列公式进行转化： （1）混合物中某物质的质量分数= 混合物的总质量 该物质的质量 100%。 （2）纯物质的质量=混合物的总质量 该物质的质量分数。 （3）混合物的总质量= 该纯物质的质量分数 该物质的质量 知识延伸知识延伸 1、化学方程式所表达的物质间质量关系都是参加反应的纯净物间的关系 学科#网 2、当参与反应或生成的是含杂质的物质时，要换算成纯净物的量，在进行计算。 考题详解考题详解 【考题示例】【考题示例】 向盛有 10g 某 CuAl 合金样品的烧杯中加入 100g 稀硫酸， 恰好完全反应，反应结束后，
11、 测得烧杯内物质的总质量为 109.4g。则该合金样品中铜的质量分数是（ ） A73% B54% C46% D27% 【考点】含杂质物质的计算【考点】含杂质物质的计算 【题型】化学方程式的计算【题型】化学方程式的计算 【解题方法】【解题方法】 （1）书写化学反应原理。 （2）转化为纯净物计算。 【答案】C 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2 54 6 x 0.6g 54/x=6/0.6g x=5.4g 该合金样品中铜的质量分数是(10g-5.4g) 10g 100%=46%,选 C 方法点拨：方法点拨： 1、熟练书写常见物质的化学反应原理； 2、掌握根据化学方程式计算的步骤和格式； 跟
12、踪练习跟踪练习 1 工业上用 100t 含氧化铁（Fe2O3）80%的赤铁矿石，理论 上可以冶炼出含铁 96%的生铁的质量是（ ） A56t B58.3t C70t D72.9t 【答案】B 【解析】设可以冶炼出含铁 96%的生铁的质量是 x，100t 80% 100%=x 96%，x58.3t，故选 B。 2.工业上， 锻烧石灰石 （主要成分是 CaCO3） 可制得生石灰 （CaO)， 现有一包 CaCO3和 CaO 的固体 混合物 己 知 Ca 元素与 C 元素的质量比是 5 : l，则此混合物中 Ca 元素与 O 元素的质量比是( 0 A 15 : 16 B15 ：14 C5 : 4 D
13、15 : 8 【答案】B 2 一化工厂产生的废液中含有硫酸亚铁和硫酸铜(不考虑其它物质)，为回收铜和硫酸亚铁，研究人员设 计出“用铁处理”的方案。取 100g 上述废液，向其中加入 28 g 铁粉，恰好完全反应，测得反应后溶液中溶 质的质量分数为 15%。求： （1）回收得到铜的质量为_g。 （2）回收得到硫酸亚铁的质量是多少？(写出计算过程) 【答案】 （1）3.2 （2）14.94 g 知识点四知识点四 、金属的腐蚀与防护、金属的腐蚀与防护 知识详析知识详析 1、金属的腐蚀 （1）铁生锈的主要原因。 铁与空气中的水蒸气、氧气接触，发生了复杂的化学反应，生成了铁锈。反应中有氧气参加，进程缓
14、慢，没有发光现象，放热不易察觉，所以铁生锈发生的是缓慢氧化。 （2）防止铁生锈的方法。 保持铁制品表面的洁净和干燥；在铁表面涂油、刷漆、烧制搪瓷、镀耐磨和耐腐蚀 的金属、烤蓝(即表 面生成氧化膜)；改变其内部组成，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢等。 2、金属资源的防护 （1）保护金属资源的重要性： 金属资源是有限的，废旧金属的随意丢弃，不仅会造成资源浪费，还会造成环境污染。 （2）保护金属资源的有效途径有： 防止金属锈蚀； 废旧金属回收利用； 有计划、合理地开采矿物，严禁乱采滥挖； 寻找金属的代用品。 知识延伸知识延伸 1、金属腐蚀注意的问题铁锈的主要成分是氧化铁，颜色为红色，具有疏松多孔的结构，
15、易吸水，所以铁 制品表面的锈如果不及时除去，会加快生锈的速度；高温时或在盐水环境中，铁生锈的速度也会加快。 用过的菜刀或炒完菜的铁锅上的水没擦干净，过一晚上会生锈，就是这个缘故。 2、日常生活中常见的替代金属材料的用品有自来水管、下水管道、门窗等，它们是由金属材料改为塑料管 或塑铝管、塑钢门窗。塑铝和塑钢属于特殊塑料，不是金属材料。 考题详解考题详解 【考题示例【考题示例】 【2018 年湖南省长沙市】2018 年 5 月我国自主建造的第一艘航母下海，为保证航母的使用寿 命，下列防锈措施不可行的是( ) A用抗锈蚀性能优异的合金制造航母零部件 B刷防锈漆 C船体表面镀一层黄金 D给某些部位涂油
16、 【考点】防止腐蚀的方法【考点】防止腐蚀的方法 【题型】防止金属腐蚀的方法【题型】防止金属腐蚀的方法 【解题方法】【解题方法】 【答案】C 方法点拨：方法点拨： 1、熟记金属资源保护的有效途径，及其防止金属腐蚀的原理 跟踪练习跟踪练习 1、 物质在“潮湿的空气中”发生的变化，主要与空气中某些气体有关。下列说法中不正确的是是（ ） A钢铁生锈与 O2、水蒸气有关 BNaOH 固体潮解、变质与水蒸气、CO2有关 C铜器表面生成铜绿Cu2(OH)2CO3与 O2、CO2、水蒸气有关 D生石灰堆放久了变质与 O2、水蒸气有关 【答案】D 【解析】钢铁易在“潮湿空气中生锈，即与水和 O2有关；NaOH
17、固体与水作用发生潮解，而后与 CO2发生反 应生成 Na2CO3；铜绿化学式为 Cu2(OH)2CO3，单从化学式入手分析，即知 C、H、O 三种元素来自于空气， 而 CO2、H2O、O2参与反应，(对于有 O2参加，可从 Cu 在反应中由 0 价升至+2 价，则必须有化合价降低， H2O、 CO2中元素化合价不发生变化， 故一定有 O2参与分析得知)； 生石灰与水作用变为 Ca(OH)2， 再与 CO2 反应生成 CaCO3选 D 2、 下列情况中，铁钉容易生锈的是（ ） A在干燥的空气中 B浸没在蒸馏水中 C部分浸入食盐水中 D浸没在植物油中 【答案】C 3、 一天，小明的爸爸正在清理祖传
18、宝物时发现：金手镯光彩夺目，完好无损，圆铜镜表面有少量铜锈， 而 铁弓则锈迹斑斑。请你帮忙解开他心中的疑问。 （1）同是金属物件，受损程度不同，说明金、铜、铁三种金属的活动性由强到弱的顺序是 。 （2）铜锈的主要成分是碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3，铜生锈除了与氧气和水有关外，还与空气中 的 有关。 （3）为了防止铁制品锈蚀，你的建议是 。（写一条即可） 【答案】（1）Fe、Cu、Au（或铁、铜、金）（2）CO2（3）涂油（答案合理即可） 【解析】（1）由题中信息：金手镯”光彩夺目、完好无损，铜镜表面有铜锈，铁器则锈迹斑斑或荡然无存， 说明三种金属在相同环境中铁更容易发生反应，铜次之，金则不发生反应，即三种金属的活动性由强到弱 的顺序为铁、铜、金；故答案为：Fe、Cu、Au（或铁、铜、金）；（2）根据铜锈中的元素组成，可以知道 铜生锈还与空气中含有碳元素的物质有关，空气中含有碳元素的物质是二氧化碳，故填：CO2；（3）铁生 锈的条件是与空气中的水和氧气等发生化学反应的过程， 防止铁制品生锈的方法在金属表面涂一层油漆 （或 在铁表面镀一层耐腐蚀的金属或用油擦）；故填：涂油（答案合理即可）。学科*网
