资源简介

8.3 金属资源的利用和保护
【知识总结】
知识点一：金属资源
1．金属在自然界中的存在
大多数金属都以化合物的形式存在于自然界中，只有极少数不活泼金属（如银、金等）有单质形式存在。
2．常见的金属矿石
金属矿石 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 磁铁矿
主要成分
知识点二：一氧化碳还原氧化铁实验
实验装置
实验步骤 （1）检查装置的气密性；（2）装入药品，固定装置；（3）向玻璃管中通入CO气体；（4）点燃酒精灯；（5）点燃酒精喷灯；（6）反应完成后熄灭酒精喷灯；（7）玻璃管冷却后停止通CO气体；（8）熄灭酒精灯。
实验现象 （1）红棕色粉末逐渐变为黑色；（2）澄清石灰水变浑浊；（3）尾气燃烧并产生淡蓝色火焰。
化学方程式 酒精喷灯处：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2试管中：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O酒精灯处：2CO+O22CO2
注意事项 （1）实验开始时要先通入一氧化碳，再点燃酒精灯，以排净玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸。（2）实验结束时，应先停止加热，继续通CO至冷却到室温，防止生成的高温的铁再次被氧化。（3）由于CO有毒，不能直接排放到空气中，否则会污染空气，因此装置中酒精灯所起的作用是点燃未反应的一氧化碳气体。
知识点三：工业炼铁
（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
（2）主要原理：在高温下，利用炉内生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
（3）主要设备：高炉。
（4）主要产品：生铁。
（5）主要反应：
①冶炼过程中的主要反应：C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（6）各原料作用：
焦炭：提供还原剂CO，提供能量；
石灰石：除去铁矿石中的杂质；
例题1.下列矿石冶炼时产生的物质会污染空气且能形成酸雨的是（　　）
A．赤铁矿（Fe2O3） B．黄铁矿（FeS2）
C．菱铁矿（FeCO3） D．磁铁矿（Fe3O4）
【答案】B
【解析】污染空气且能形成酸雨的主要气体有二氧化硫、二氧化氮和三氧化硫。根据化学反应中元素种类是不变的，所以矿石中要含有硫元素或氮元素，才能产生形成酸雨的气体。故选B。
例题2.实验室里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．该实验说明了CO既可以燃烧又具有还原性
D．玻璃管中发生的反应不属于置换反应
【答案】A
【解析】
A、在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。所以反应的现象是：红棕色固体变黑，故A错误；
B、在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，铁与稀盐酸会产生气泡，故B正确；
C、在该实验中，一氧化碳将氧化铁还原成铁，又能被点燃，说明了一氧化碳既有可燃性又有还原性，故C正确；
D、在玻璃管中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在加热时反应生成了二氧化碳和铁，在该反应中反应物是两种化合物，不属于置换反应，故D正确。
故选A。
知识点四：铁制品的锈蚀
金属的腐蚀条件
实验探究——铁钉锈蚀条件
实验操作 ① ② ③
实验现象 生锈（水面附近锈蚀更严重） 不生锈 不生锈
实验分析 对比①②，可知铁生锈与氧气有关；对比①③，可知铁生锈与水有关。
铁生锈的条件是：铁与氧气和水等物质相互作用。
铁锈的主要成分是Fe2O3。如果接触盐酸、氢氧化钠、氯化钠等溶液腐蚀更快。
2．防止铁生锈的常用方法
（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，制成合金，如在铁制品中加入镍、铬制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
3．保护金属资源
3．计算公式
（1）混合物中某物质的质量分数=×100%=1 杂质的质量分数
（2）某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数
（3）混合物的总质量=
例题1.下列不属于保护金属资源的途径的是
A．回收铝制易拉罐 B．无限制扩大金属矿物开采
C．寻找金属代用品 D．防止金属腐蚀
【答案】B
【解析】
A、回收铝制易拉罐，可以实现资源有效利用，属于保护金属资源的途径，不符合题意；
B、金属矿物资源有限，应有计划、合理开采，不属于保护金属资源的途径，符合题意；
C、寻找金属代用品，减少金属资源的使用，属于保护金属资源的途径，不符合题意；
D、防止金属资源腐蚀，可以减少金属资源的损耗，属于保护金属资源的途径，不符合题意。
故选B。
例题2.下列不属于保护金属资源的途径的是（　　）
A．回收铝制易拉罐 B．无限制扩大金属矿物开采
C．寻找金属代用品 D．防止金属腐蚀
【答案】B
【解析】A、回收铝制易拉罐，可以实现资源有效利用，属于保护金属资源的途径，不符合题意；
B、金属矿物资源有限，应有计划、合理开采，不属于保护金属资源的途径，符合题意；
C、寻找金属代用品，减少金属资源的使用，属于保护金属资源的途径，不符合题意；
D、防止金属资源腐蚀，可以减少金属资源的损耗，属于保护金属资源的途径，不符合题意。
故选B。
例题3.将 4 枚洁净无锈的铁钉分别放入试管中，如图所示进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是
A．①②③④
B．②③①④
C．③④①②
D．④②①③
【答案】D
【详解】
铁生锈的条件是铁与氧气、水直接接触，①铁与水、少量氧气接触，生锈速度较慢；
②铁与水、氧气充分接触，生锈快；
③隔绝氧气，不易生锈；
④与②相比，食盐水会加快铁生锈的速度，生锈最快；
试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是：④②①③。
故选D。
【针对练习】
1．下列有关金属及合金的说法错误的是（　　）
A．常温下所有的金属都是固体
B．铁制品在潮湿的空气中易生锈
C．生铁和不锈钢都是金属材料
D．铝片表面易生成致密的氧化膜
【答案】A
【解析】A、不是常温下所有的金属都是固体，常温下汞是液体，故选项说法错误。
B、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，铁制品在潮湿的空气中易生锈，故选项说法正确。
C、生铁和不锈钢都是铁的合金，都是金属材料，故选项说法正确。
D、铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，铝片表面易生成致密的氧化膜，故选项说法正确。
2．实验室里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．该实验说明了CO既可以燃烧又具有还原性
D．玻璃管中发生的反应不属于置换反应
【答案】A
【解析】A、在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。所以反应的现象是：红棕色固体变黑，故A错误；B、在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，铁与稀盐酸会产生气泡，故B正确；C、在该实验中，一氧化碳将氧化铁还原成铁，又能被点燃，说明了一氧化碳既有可燃性又有还原性，故C正确；D、在玻璃管中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在加热时反应生成了二氧化碳和铁，在该反应中反应物是两种化合物，不属于置换反应，故D正确。故选A。
3．炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁，②高温煅烧石灰石，③灼热的焦炭和二氧化碳反应，④焦炭充分燃烧。其中属于化合反应的是（　　）
A．①和④ B．②和③ C．③和④ D．只有④
【答案】C
【解析】化合反应是两种或两种以上的物质反应生成一种物质，其特征是“多变一”。A、一氧化碳和铁矿石反应生成铁和二氧化碳不符合“多变一”的特征，不属于化合反应；B、石灰石生成二氧化碳和氧化钙的反应不符合“多变一”的特征，符合“一变多”的分解反应特征；C、焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；D、焦炭充分燃烧生成二氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应。
故选C。
4．探究铁生锈的条件，有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件（蒸馏水经煮沸并迅速冷却），对应关系正确的是（　　）
A．甲和乙：水 B．乙和丙：空气
C．甲和丙：空气 D．甲和丁：水
【答案】D
【解析】
A、一段时间后，甲和乙试管中的铁钉均不生锈，不能探究铁锈蚀的条件，故选项错误；
B、一段时间后，乙和丙试管中的铁钉均不生锈，不能探究铁锈蚀的条件，故选项错误；
C、一段时间后，甲和丙试管中的铁钉均不生锈，不能探究铁锈蚀的条件，故选项错误；
D、一段时间后，甲试管中的铁钉不生锈，丁试管中的铁钉生锈，可用于探究铁锈蚀的条件，故选项正确。故选D。
5．实验室用如图装置模拟炼铁。下列说法正确的是（　　）
A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B．应先加热Fe2O3，再通入CO
C．红棕色的Fe2O3逐渐变黑
D．气体通过澄清石灰水后可直接排放
【答案】C
【解析】
A、磁铁矿的主要成分是Fe3O4，故选项说法错误；
B、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法错误；
C、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法正确；
D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，气体通过澄清石灰水后不能直接排放，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集，故选项说法错误。
故选C。
6．2018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
【答案】C。
【解析】A．合金往往具有良好的抗腐蚀性，制成合金后使用，能防止生锈，故选项防锈措施合理。
B．刷漆能是铁与水隔绝，可以防锈，故选项防锈措施合理。
C．虽然黄金的化学性质不活泼，但是其价格昂贵、且密度过大，故选项防锈措施不合理。
D．油膜能隔绝氧气和水，所以给某些部位涂油可以防锈，故选项防锈措施合理。
7.如图是实验室中模拟炼铁的实验装置，完成下列问题
（1）实验过程中先进行的是________。（填“加热”或“通一氧化碳”）
（2）写出A中反应的化学方程式：________，可观察到的现象是________；
（3）B中观察到的现象是________，B中反应的化学方程式是________；
（4）该装置的不足之处是________。
【答案】
（1）通一氧化碳
（2） Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 红色粉末变成黑色
（3） 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
（4）没有尾气处理装置
【解析】
（1）
为防止CO与空气混合加热时引起爆炸，进行加热前要先通入CO排出装置内空气；故实验过程中，先要进行的是通一氧化碳；
（2）
装置A中通入的CO在高温下还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，看到红色粉末变成黑色，反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（3）
装置B中澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；
（4）
尾气中含有毒气体CO没经处理直接排放到空气中，这是此实验中的不足，应加以改进。
8.某炼铁厂月产含铁96%的生铁21000t，若用含75%Fe3O4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁铁矿？
【答案】解：设磁铁矿的质量为x
x=37120t
答：至少需要37120t磁铁矿。
【详解】
见答案。
9．铝、铜、铁是我们生活中常见的金属。请回答有关问题：
（1）铝是地壳中含量最高的　 　（填“金属”或“非金属”）元素。铝制品要比铁更耐腐蚀的原因是　 　。
（2）下列生活用品中，主要利用金属的导热性的是　 　（填序号）。
A．铁制炒菜锅 B．铜制电缆 C．铝制易拉罐 D．不锈钢餐刀
（3）铜和铁一样也容易生锈，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，是铜与空气中的氧气、水和　 （填化学式）共同作用的结果。为防止金属制品锈蚀，通常采取的措施是　 　（写一条）。
（4）切割铁板时用硫酸铜溶液在铁板上画线可留下红色的印迹。其反应的化学方程式为　 　。
【答案】（1）金属 铝制品与空气中氧气反应生成氧化铝是一层致密的氧化膜，对里面的铝起到保护作用
（2）A
（3）CO2 在表面刷漆
（4）Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
【解析】（1）地壳中含量最多的前五种元素是：氧、硅、铝、铁、钙，所以最多的金属元素是铝；铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化，故铝制品比铁更耐腐蚀；故填：金属；铝制品与空气中氧气反应生成氧化铝是一层致密的氧化膜，对里面的铝起到保护作用；
（2）金属具有良好的导热性，可以用来制作炊具；故填：A；
（3）化学反应前后元素种类不变，碱式碳酸铜中含有碳元素，所以铜生锈时一定有含有碳元素的物质参加，空气中含碳的物质是二氧化碳，所以铜生锈是铜与氧气、水、二氧化碳共同作用的结果，为防止金属制品锈蚀，通常采取的措施是在表面刷漆，故填：CO2；在表面刷漆；
（4）铁能够和硫酸铜反应产生硫酸亚铁和铜；故反应的方程式为：Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4．故填：Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4。
10.小明设计了下图所示的实验装置，进行CO还原Fe2O3的实验。试回答：
（1）该装置存在一处不完善的地方是______________________。
（2）实验结束，装置冷却后A处观察到的现象是______________________；
（3）金属在生产和生活中有广泛的应用。下列金属制品中，利用金属导热性的是______________________。
A．灯泡中钨丝 B．铝导线 C．铁锅
（4）工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，最多得到多少吨的纯铁？(根据化学方程式进行计算，写出完整的计算过程) _____________
【答案】
（1）缺少尾气的处理装置
（2）红棕色固体逐渐变成黑色
（3）C
（4）设：最多得到纯铁的质量为x
x=336t
答：最多得到336吨的纯铁。
【解析】
（1）
一氧化碳有毒，不溶于水，不与石灰水反应，该装首缺少尾气的处理装置，而把一氧化碳直接排故到空气中了；
（2）
一氧化碳还原氧化铁，生成铁单质和二氧化碳，A处观察到的现象是红棕色固体逐渐变成黑色；
（3）
A、灯泡中钨丝是利用金属的熔点高、导电性，故错误；
B、铝导线利用金属的导电性，故错误；
C、铁锅利用金属的导热性，故正确，故选：C。
（4）
见答案。
【课后提升】
1.自然资源是宝贵的财富，下列有关资源的说法正确的是
A．空气中的二氧化碳严重危害环境，毫无益处
B．地球上的水资源非常丰富，但淡水资源相对较少
C．自然界中化石燃料非常丰富，取之不尽，用之不竭
D．金属资源都是以化合物形式存在于自然界里
【答案】B
【详解】
A、空气中二氧化碳含量过高，会造成温室效应，但是二氧化碳用途很多，如二氧化碳是植物光合作用的原料，固体二氧化碳，即干冰，可用于人工降雨等，不符合题意；
B、地球上的水资源非常丰富，但淡水资源相对较少，且分布不均，符合题意；
C、自然界中化石燃料有限，应合理开采，不符合题意；
D、大多数金属资源是以化合物形式存在于自然界里，少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在，不符合题意。
故选B。
2．下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（ ）
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
【答案】A
【解析】A. 一氧化碳还原氧化铁，红色的氧化铁被还原成黑色铁粉而不是银白色。故A符合题意；
B. 没有参加反应的一氧化碳直接通入空气中会造成空气污染，所以可以用一只燃着的酒精灯将一氧化碳燃烧掉。故B不符合题意；
C. 赤铁矿颜色是红色的，因为其主要成分氧化铁为红色固体。故C不符合题意；
D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却，目的是让还原出来的铁粉在一氧化碳气流中冷却。如果先停止通一氧化碳，后移去酒精喷灯，还原的铁粉又会与空气中的氧气反应。故D不符合题意。
故选A。
3．用“W”型管进行微型实验，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．a处实验结束时先停止通入CO，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
【答案】B
【解析】A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，a处红棕色粉末变为黑色，故选项
说法正确；B、a处实验结束时先停止加热，后停止通入，直至玻璃管冷却，以防止生成的铁再次被氧化，
故选项说法错误；C、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，b处澄清石灰水变浑浊，证明有CO2生成，故选
项说法正确；D、一氧化碳具有毒性，能污染环境，为防止污染空气，尾气不经处理不能直接排放，一氧化
碳具有可燃性，可利用点燃的方法进行尾气处理，故选项说法正确。故选B。
4．下列实验中，铁片最容易发生锈蚀的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】A、铁与水接触，与氧气不接触，只能与水中溶解的少量氧气接触，不易生锈，不符合题意；
B、铁与氧气直接接触，没有和水蒸气接触，不易生锈，不符合题意；
C、铁能与氧气和水接触，比较容易生锈，符合题意；
D、铁只能与水接触，与氧气不接触，不易生锈，不符合题意。
故选C。
5．下列有关金属材料的说法错误的是（ ）
A．在潮湿的空气中铁易生锈
B．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C．铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D．高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
【答案】C
【解析】A、铁生锈的条件是铁与氧气、水接触，故在潮湿的空气中铁易生锈，正确。
B、金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一，正确。
C、铝有很好的抗腐蚀性，是因为铝在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。不是铝的化学性质稳定，错误，符合题意。
D、高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，正确。
故选C。
钢铁是使用最多的金属材料，但每年因锈蚀而损失的数量巨大，防止金属诱蚀已成为科学研究中的重大问题。以下有关金属锈蚀的叙述不正确的是
A．钢铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易锈蚀
B．铝比钢铁中的铁活泼，因而铝的抗腐蚀性能比钢铁差
C．钢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
D．在钢铁表面刷漆或镀耐锈蚀金属都可防止钢铁锈蚀
【答案】B
【分析】
根据铁生锈的条件和防锈措施进行分析。
【详解】
A、钢铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易锈蚀，不符合题意；
B、铝比钢铁中的铁活泼，而铝的抗腐蚀性能比钢铁强，符合题意；
C、钢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，不符合题意；
D、在钢铁表面刷漆或镀耐锈蚀金属，可以隔绝氧气和水，都可防止钢铁锈蚀，不符合题意。
故选B。
7. 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是 。
【答案】
（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（2）石灰水变浑浊
（3）燃烧多余的CO（或消除CO对空气的污染）
（4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声， 证明空气已经排尽。
【解析】考查学生对一氧化碳还原氧化铁实验的掌握。
8. 生铁用途十分广泛。工业上利用赤铁矿（主要成分是 Fe2O3，还含少量 SiO2 等杂质）冶炼生铁的过程如图：
回答下列问题：
（1）生铁属于________________材料（填“合成”或“金属”）。“高炉气体”中的________________（填化学式）会导致酸雨。
（2）“煅烧”时：
①生成CO的反应之一为C+CO22CO，该反应属于________________反应（填基本反应类型）。
②用化学方程式表示利用CO炼铁的原理________________________________。
③CaCO3和SiO2固体在高温条件下发生反应，生成CO2气体和CaSiO3，该反应的化学方程式为________________________________________________。
（3）生活中铁制品锈蚀的过程，实际上是Fe与空气中______________、______________等发生化学反应的过程。下列措施能防止铁制品锈蚀的是________________（填标号）。
A．涂油、喷漆 B．镀耐腐蚀的铬层
C．用盐水清洗 D．久置于酸性环境
【解析】（1）生铁是铁的合金，属于金属材料；二氧化硫气体，会造成酸雨。
（2）①C+CO22CO，反应中由两种物质生成一种物质，属于化合反应。
②CO炼铁的原理是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
③CaCO3和SiO2固体在高温条件下发生反应，生成CO2气体和CaSiO3，反应的化学方程式为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
（3）铁的锈蚀实质是Fe与空气中水、氧气等发生化学反应的过程。防止铁制品锈蚀就是将铁制品与水、氧气隔离，可用涂油、喷漆、镀耐腐蚀的铬层等方法防锈；用盐水清洗、久置于酸性环境会加速铁的锈蚀。
【答案】（1）金属 SO2
（2）①化合
②3CO+Fe2O32Fe+3CO2
③CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
（3）水、氧气 AB
9.某兴趣小组对铁生锈的影响因素进行探究。
实验1：探究铁生锈的条件
（进行实验）
如图所示，取三根洁净无锈的铁钉，分别放置在三个不同环境中，一周后观察铁钉生锈情况并记录如下：
（解释与结论）
实验 A B C
现象 在液面附近，铁钉生锈严重 铁钉无明显变化 铁钉无明显变化
（1）对比实验______（填序号），可以得出铁生锈与水有关。
（2）由上述实验可知，铁生锈的条件是______；写出工业上用盐酸除铁锈（主要成分Fe2O3）的化学方程式：______。
实验2：探究NaCl对铁生锈速率的影响
（实验探究）室温下，取大小、形状相同的光亮铁丝，用下图装置完成实验并记录如下：
装置 实验编号 烧瓶内液体（用于浸润铁丝） 放置不同时间，导管内液面上升高度（cm）
1小时 2小时 3小时
A组（重复三次） ① 2mL蒸馏水 0 0.8 3.5
② 2mL蒸馏水 0.1 0.7 3.2
④ 2mL蒸馏水 0 0.9 3.7
B组（重复三次） ① a mL10%NaCl溶液 1.2 5.6 9.8
② a mL10%NaCl溶液 1.4 5.7 10.0
③ a mL10%NaCl溶液 0 0 0
（解释与结论）
（3）导管内液面上升的原因是______。
（4）a=______mL。
（5）设计A组实验的目的是______。
（6）通过本实验，可初步得出的结论是______。
（反思与评价）
（7）B实验③中导管内液面没有上升，可能的原因是______。
【答案】AC 与氧气和水接触（或潮湿的空气等） 铁丝生锈消耗瓶内氧气，使瓶内气体减少，压强小于外界大气压 2 与B组实验进行对照 在其它条件相同时，氯化钠能够加快铁丝生锈 实验前未检查装置气密性（装置漏气）
【详解】
（1）实验A铁钉与水和空气接触，铁钉生锈；实验B铁钉只与水接触，铁钉不生锈；实验C铁钉只与空气接触，铁钉不生锈；控制变量法探究铁生锈与水有关，则变量是有无水，实验AC符合题意，故填：AC；
（2）对比实验AB，说明铁生锈需要与空气接触；对比实验AC，说明铁生锈需要与水接触，由上述实验可知，铁生锈的条件是同时与空气和水接触（或潮湿的空气等）；铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为，故填：与氧气和水接触（或潮湿的空气等）；；
（3）导管内液面上升的原因是：铁丝生锈消耗蒸馏瓶中的氧气，压强降低，大气压把烧杯中的水压入蒸馏瓶中，故填：铁丝生锈消耗瓶内氧气，使瓶内气体减少，压强小于外界大气压；
（4）控制变量法探究氯化钠对铁生锈速率的影响，则有无氯化钠是变量，A、B组实验取用液体的体积必须一样，故a=2，故填：2；
（5）该实验是探究氯化钠对铁生锈速率的影响，氯化钠溶液中除了氯化钠之外还有水，必须排除水对铁生锈的影响，设计A组实验的目的是排除氯化钠溶液中水对实验的影响，故填：与B组实验进行对照；
（6）该实验可以得出的结论是：在其它条件相同时，氯化钠能加快铁生锈的速率，故填：在其它条件相同时，氯化钠能加快铁生锈；
（7）实验⑥中导管内液面没有上升，可能是装置气密性不好，铁丝消耗蒸馏瓶中的氧气，压强降低，外界空气进入蒸馏烧瓶，烧瓶内压强与大气压保持平衡，烧杯内的水不能被大气压压入蒸馏烧瓶，故填：实验前未检查装置气密性（装置漏气）。
10.赤铁矿的主要成分为Fe2O3， 可用于冶炼铁．某地出产一种赤铁矿，其中Fe2O3的质量分数为64%，试回答下列问题：
（1）Fe2O3中铁元素的质量分数为________．
（2）100吨该赤铁矿中含铁元素的质量为________吨，经过充分冶炼，最多可生产含铁96%的生铁________吨（最后一空保留两位小数）．
【答案】（1）70%
（2）44.8；46.67
【解析】
（1）Fe2O3中铁元素的质量分数为= ×100%=70%；故填：70%；（2）100吨该赤铁矿中含铁元素的质量=100t×64%×70%=44.8t；
设生产含铁96%的生铁的质量为x．
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
160 112
100t×64% 96%x
=
x=46.67t
答：生产含铁96%的生铁的质量为46.67t．8.3 金属资源的利用和保护
【知识总结】
知识点一：金属资源
1．金属在自然界中的存在
大多数金属都以化合物的形式存在于自然界中，只有极少数不活泼金属（如银、金等）有单质形式存在。
2．常见的金属矿石
金属矿石 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 磁铁矿
主要成分
知识点二：一氧化碳还原氧化铁实验
实验装置
实验步骤 （1）检查装置的气密性；（2）装入药品，固定装置；（3）向玻璃管中通入CO气体；（4）点燃酒精灯；（5）点燃酒精喷灯；（6）反应完成后熄灭酒精喷灯；（7）玻璃管冷却后停止通CO气体；（8）熄灭酒精灯。
实验现象 （1）红棕色粉末逐渐变为黑色；（2）澄清石灰水变浑浊；（3）尾气燃烧并产生淡蓝色火焰。
化学方程式 酒精喷灯处：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2试管中：CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O酒精灯处：2CO+O22CO2
注意事项 （1）实验开始时要先通入一氧化碳，再点燃酒精灯，以排净玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸。（2）实验结束时，应先停止加热，继续通CO至冷却到室温，防止生成的高温的铁再次被氧化。（3）由于CO有毒，不能直接排放到空气中，否则会污染空气，因此装置中酒精灯所起的作用是点燃未反应的一氧化碳气体。
知识点三：工业炼铁
（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
（2）主要原理：在高温下，利用炉内生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
（3）主要设备：高炉。
（4）主要产品：生铁。
（5）主要反应：
①冶炼过程中的主要反应：C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（6）各原料作用：
焦炭：提供还原剂CO，提供能量；
石灰石：除去铁矿石中的杂质；
例题1.下列矿石冶炼时产生的物质会污染空气且能形成酸雨的是（　　）
A．赤铁矿（Fe2O3） B．黄铁矿（FeS2）
C．菱铁矿（FeCO3） D．磁铁矿（Fe3O4）
例题2.实验室里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．该实验说明了CO既可以燃烧又具有还原性
D．玻璃管中发生的反应不属于置换反应
知识点四：铁制品的锈蚀
金属的腐蚀条件
实验探究——铁钉锈蚀条件
实验操作 ① ② ③
实验现象 生锈（水面附近锈蚀更严重） 不生锈 不生锈
实验分析 对比①②，可知铁生锈与氧气有关；对比①③，可知铁生锈与水有关。
铁生锈的条件是：铁与氧气和水等物质相互作用。
铁锈的主要成分是Fe2O3。如果接触盐酸、氢氧化钠、氯化钠等溶液腐蚀更快。
2．防止铁生锈的常用方法
（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，制成合金，如在铁制品中加入镍、铬制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
3．保护金属资源
3．计算公式
（1）混合物中某物质的质量分数=×100%=1 杂质的质量分数
（2）某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数
（3）混合物的总质量=
例题1.下列不属于保护金属资源的途径的是
A．回收铝制易拉罐 B．无限制扩大金属矿物开采
C．寻找金属代用品 D．防止金属腐蚀
例题2.下列不属于保护金属资源的途径的是（　　）
A．回收铝制易拉罐 B．无限制扩大金属矿物开采
C．寻找金属代用品 D．防止金属腐蚀
例题3.将 4 枚洁净无锈的铁钉分别放入试管中，如图所示进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是
A．①②③④
B．②③①④
C．③④①②
D．④②①③
【针对练习】
1．下列有关金属及合金的说法错误的是（　　）
A．常温下所有的金属都是固体
B．铁制品在潮湿的空气中易生锈
C．生铁和不锈钢都是金属材料
D．铝片表面易生成致密的氧化膜
2．实验室里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．该实验说明了CO既可以燃烧又具有还原性
D．玻璃管中发生的反应不属于置换反应
3．炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁，②高温煅烧石灰石，③灼热的焦炭和二氧化碳反应，④焦炭充分燃烧。其中属于化合反应的是（　　）
A．①和④ B．②和③ C．③和④ D．只有④
4．探究铁生锈的条件，有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件（蒸馏水经煮沸并迅速冷却），对应关系正确的是（　　）
A．甲和乙：水 B．乙和丙：空气
C．甲和丙：空气 D．甲和丁：水
5．实验室用如图装置模拟炼铁。下列说法正确的是（　　）
A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B．应先加热Fe2O3，再通入CO
C．红棕色的Fe2O3逐渐变黑
D．气体通过澄清石灰水后可直接排放
6．2018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
7.如图是实验室中模拟炼铁的实验装置，完成下列问题
（1）实验过程中先进行的是________。（填“加热”或“通一氧化碳”）
（2）写出A中反应的化学方程式：________，可观察到的现象是________；
（3）B中观察到的现象是________，B中反应的化学方程式是________；
（4）该装置的不足之处是________。
8.某炼铁厂月产含铁96%的生铁21000t，若用含75%Fe3O4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁铁矿？
9．铝、铜、铁是我们生活中常见的金属。请回答有关问题：
（1）铝是地壳中含量最高的　 　（填“金属”或“非金属”）元素。铝制品要比铁更耐腐蚀的原因是　 　。
（2）下列生活用品中，主要利用金属的导热性的是　 　（填序号）。
A．铁制炒菜锅 B．铜制电缆 C．铝制易拉罐 D．不锈钢餐刀
（3）铜和铁一样也容易生锈，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，是铜与空气中的氧气、水和　 （填化学式）共同作用的结果。为防止金属制品锈蚀，通常采取的措施是　 　（写一条）。
（4）切割铁板时用硫酸铜溶液在铁板上画线可留下红色的印迹。其反应的化学方程式为　 　。
10.小明设计了下图所示的实验装置，进行CO还原Fe2O3的实验。试回答：
（1）该装置存在一处不完善的地方是______________________。
（2）实验结束，装置冷却后A处观察到的现象是______________________；
（3）金属在生产和生活中有广泛的应用。下列金属制品中，利用金属导热性的是______________________。
A．灯泡中钨丝 B．铝导线 C．铁锅
（4）工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，最多得到多少吨的纯铁？(根据化学方程式进行计算，写出完整的计算过程) _____________
【课后提升】
1.自然资源是宝贵的财富，下列有关资源的说法正确的是
A．空气中的二氧化碳严重危害环境，毫无益处
B．地球上的水资源非常丰富，但淡水资源相对较少
C．自然界中化石燃料非常丰富，取之不尽，用之不竭
D．金属资源都是以化合物形式存在于自然界里
2．下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（ ）
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
3．用“W”型管进行微型实验，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．a处实验结束时先停止通入CO，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
4．下列实验中，铁片最容易发生锈蚀的是（ ）
A． B．
C． D．
5．下列有关金属材料的说法错误的是（ ）
A．在潮湿的空气中铁易生锈
B．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C．铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D．高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
钢铁是使用最多的金属材料，但每年因锈蚀而损失的数量巨大，防止金属诱蚀已成为科学研究中的重大问题。以下有关金属锈蚀的叙述不正确的是
A．钢铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易锈蚀
B．铝比钢铁中的铁活泼，因而铝的抗腐蚀性能比钢铁差
C．钢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
D．在钢铁表面刷漆或镀耐锈蚀金属都可防止钢铁锈蚀
7. 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是 。
8. 生铁用途十分广泛。工业上利用赤铁矿（主要成分是 Fe2O3，还含少量 SiO2 等杂质）冶炼生铁的过程如图：
回答下列问题：
（1）生铁属于________________材料（填“合成”或“金属”）。“高炉气体”中的________________（填化学式）会导致酸雨。
（2）“煅烧”时：
①生成CO的反应之一为C+CO22CO，该反应属于________________反应（填基本反应类型）。
②用化学方程式表示利用CO炼铁的原理________________________________。
③CaCO3和SiO2固体在高温条件下发生反应，生成CO2气体和CaSiO3，该反应的化学方程式为________________________________________________。
（3）生活中铁制品锈蚀的过程，实际上是Fe与空气中______________、______________等发生化学反应的过程。下列措施能防止铁制品锈蚀的是________________（填标号）。
A．涂油、喷漆 B．镀耐腐蚀的铬层
C．用盐水清洗 D．久置于酸性环境
9.某兴趣小组对铁生锈的影响因素进行探究。
实验1：探究铁生锈的条件
（进行实验）
如图所示，取三根洁净无锈的铁钉，分别放置在三个不同环境中，一周后观察铁钉生锈情况并记录如下：
（解释与结论）
实验 A B C
现象 在液面附近，铁钉生锈严重 铁钉无明显变化 铁钉无明显变化
（1）对比实验______（填序号），可以得出铁生锈与水有关。
（2）由上述实验可知，铁生锈的条件是______；写出工业上用盐酸除铁锈（主要成分Fe2O3）的化学方程式：______。
实验2：探究NaCl对铁生锈速率的影响
（实验探究）室温下，取大小、形状相同的光亮铁丝，用下图装置完成实验并记录如下：
装置 实验编号 烧瓶内液体（用于浸润铁丝） 放置不同时间，导管内液面上升高度（cm）
1小时 2小时 3小时
A组（重复三次） ① 2mL蒸馏水 0 0.8 3.5
② 2mL蒸馏水 0.1 0.7 3.2
④ 2mL蒸馏水 0 0.9 3.7
B组（重复三次） ① a mL10%NaCl溶液 1.2 5.6 9.8
② a mL10%NaCl溶液 1.4 5.7 10.0
③ a mL10%NaCl溶液 0 0 0
（解释与结论）
（3）导管内液面上升的原因是______。
（4）a=______mL。
（5）设计A组实验的目的是______。
（6）通过本实验，可初步得出的结论是______。
（反思与评价）
（7）B实验③中导管内液面没有上升，可能的原因是______。
10.赤铁矿的主要成分为Fe2O3， 可用于冶炼铁．某地出产一种赤铁矿，其中Fe2O3的质量分数为64%，试回答下列问题：
（1）Fe2O3中铁元素的质量分数为________．
（2）100吨该赤铁矿中含铁元素的质量为________吨，经过充分冶炼，最多可生产含铁96%的生铁________吨（最后一空保留两位小数）．

展开更多......

收起↑