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(共45张PPT)
考点7 金属材料　金属资源的利用和保护
知识梳理 夯基础
一、金属材料
金属材料
铝(Al)
钙(Ca)
铁(Fe)
银(Ag)
汞(Hg)
水银
纯金属
2%~4.3%
0.03%~2%
二、金属资源的利用和保护
金属资源的利用和保护
Fe2O3
Fe3O4
物质网络
写出图中对应序号发生反应的化学方程式:
判断下列说法的正误(正确的画“√”,不正确的画“×”)
1.常温下所有的金属都呈银白色。(　　)
2.金刚石属于金属材料。(　　)
3.钢是纯净物,生铁是混合物。(　　)
4.合金是混合物,属于合成材料。(　　)
5.合金中只有金属,没有非金属。(　　)
6.赤铁矿和生铁都属于铁的合金。(　　)
7.CO用于冶炼金属体现了CO的氧化性。(　　)
×
×
×
×
×
×
×
8.铝是地壳中含量最高的金属元素,所以人类最先利用的金属是铝。(　　)
9.C和CO还原Fe2O3,均发生了置换反应。(　　)
10.工业炼铁和实验室炼铁得到的均是纯铁。(　　)
11.在高炉炼铁中,焦炭为铁矿石的还原剂。(　　)
12.磁铁矿的主要成分是Fe2O3。(　　)
×
×
×
×
×
考点过关 提能力
考点1金属材料(6年4考)
【例1】 (2025·广州一模)广东省博物馆馆藏的“镇馆之宝”——西周兽面青铜盉,其主要成分为铜锡合金。下列有关金属及其合金说法正确的是
(　　)
A.铜锡合金是一种金属材料
B.合金中一定含两种或两种以上的金属元素
C.铜锡合金的熔点和硬度都高于纯铜
D.铜、锡均能与稀硫酸反应
A
解题金钥匙 (1)金属的用途是由其性质决定的,要注意性质与用途的对应。
(2)金属材料包括纯金属与合金,这是判断一种材料是不是金属材料的依据。
(3)合金与组成它的金属材料相比:硬度大、熔点低、耐腐蚀,这是所有合金的普遍优点,也是应用广泛的原因。
变式训练
1.【人教九下P9 T2变式】中国国家博物馆珍藏着一枚“国玺”,即“中华人民共和国中央人民政府之印”,代表着熠熠生辉的共和国符号。它由铜胎铸字,不易变形。选用这种材料作为印章胎体最大的优点是(　　)
A.硬度较大 B.熔点较高
C.不溶于水 D.形状美观
A
2.(2025·珠海一模)长沙马王堆墓是汉代时期的一个重要墓葬,出土的珍贵文物中属于金属材料的是(　　)
B
3.(2025·茂名一模)《天工开物·五金》关于黄金有下列记载:“凡金箔,每金七厘造方寸金一千……凡金质至重,性又柔,可屈折如枝柳……成形之后,住世永无变更”。下列说法正确的是(　　)
A.“性又柔,可屈折如枝柳”说明金的硬度小
B.真金不怕火炼,说明金的熔点高
C.金元素的化学性质由其原子的电子数决定
D.黄金可制成金箔,说明金具有良好的导电性
A
[解析]“性又柔,可屈折如枝柳”体现了金容易被弯曲折叠,这正是硬度小的表现,故A正确;“真金不怕火炼”,是因为金的化学性质稳定,在高温下不易与氧气等物质发生化学反应,而不是熔点高,故B错误;元素的化学性质主要由其原子的最外层电子数决定,而不是电子数,故C错误;黄金可制成金箔,这表明金具有良好的延展性,而非导电性,故D错误。故选A。
考点2铁的冶炼(6年3考)
【例2】 铁是人类历史上至今冶炼得最多的金属。高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。其生产原理如图所示。
(1)反应Ⅰ属于____________(填基本反应类型)反应;反应Ⅱ是__________ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应Ⅰ和反应Ⅱ中焦炭的作用分别是提供热量和________________。
(3)主要成分为氧化铁的矿石名称为____________,氧化铁与气体Y反应的化学方程式为_______________________;反应Ⅳ是铁矿石中的脉石(SiO2)
跟固体R在高温下反应,生成了炉渣(CaSiO3),反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)“铁水”的温度____________(填“高于”或“低于”)液态铁的温度,实际生产过程中,通常将铁水进一步处理可得到钢材,这样做的好处是_________________________________________________。
化合
吸热
生成还原剂一氧化碳
赤铁矿
低于
炼钢过程中要将生铁再熔化,这样做可以避免消耗能源
变式训练
4.【人教九下P23 T8变式】工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如下:
(1)原料中,焦炭的作用是_________________、______________________;石灰石(主要成分为CaCO3)在高温下可将铁矿石中的SiO2转变为炉渣(CaSiO3),同时生成一种氧化物。该反应的化学方程式为______________________________________。
(2)从物质组成的角度分析,炼钢炉中通入O2的目的是______________________________。
(3)某钢铁厂每天生产含铁98%的生铁1 000吨,则至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石____________吨。
作燃料,提供热量
生成还原剂一氧化碳
降低生铁中C元素的含量
1 750
[解析](3)设需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x。
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160　 112
80%×x 1 000 t×98%
x=1 750 t
5.(2025·佛山一模)铜是人类最先发现和使用的金属之一。
(1)湿法炼铜
《梦溪笔谈》记载:“熬胆矾(硫酸铜)铁釜,久之亦化为铜”,其涉及的化学方程式为____________________________________,该反应体现铁的活动性比铜____________(填“强”或“弱”)。
Fe+CuSO4══FeSO4+Cu
强
(2)火法炼铜
目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产。以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料,炼铜的主要流程如图所示。
ⅰ.粉碎辉铜矿的目的是_________________________________________。
ⅱ.吹炼炉中反应的化学方程式为_________________________________,该反应属于____________(填基本反应类型)。
ⅲ.火法炼铜工艺的烟气制酸系统能减缓的环境问题是____________。
增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分
置换反应
酸雨
(3)生物炼铜
ⅰ.随着技术的发展及环境保护意识的提升,生物炼铜技术逐渐兴起。其中反应之一为Cu2S+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O+X,X的化学式为____________。
ⅱ.火法炼铜和生物炼铜环境负荷对比数据如表所示,由表中信息可知,“生物炼铜”的优点有__________________________(写1条即可)。
冶炼方法 能耗 温室效应CO2/kg 酸化效应SO2/kg
电力/kWh 煤/kg 火法炼铜 8 706.90 3 656.24 10 909.29 79.04
生物炼铜 3 915.14 1 402.22 4 090.57 11.93
S
节约能源,减少污染
考点3钢铁的锈蚀与防护(6年4考)
【例3】 为探究铁生锈的条件,同学们在实验室设计了如图所示实验,下列相关说法错误的是(　　)
A.b中的干燥剂可以是氯化钙
B.植物油的作用是防止空气中的氧气溶于水
C.最终U形管内红墨水液面左低右高
D.对比a、b可以验证铁生锈需要水
C
解题金钥匙 (1)铁生锈必须同时接触水和氧气,缺一不可。
(2)探究金属生锈的实验,要注意控制变量,利用对比实验更具说服力。
变式训练
6.(2025·东莞一模)对比法是化学重要的实验方法,小雯同学设计的下列对比实验中不合理的是(　　)
A.探究氧气含量对燃烧剧烈程度的影响
B.探究可燃物燃烧需要温度达到着火点
C.探究金属的锈蚀是否需要水
D.探究MnO2对H2O2分解的催化作用
D
[解析]探究氧气含量对燃烧剧烈程度的影响,变量为氧气的浓度,空气中氧气的含量低,比较硫在氧气和空气中燃烧的剧烈程度,可探究氧气含量对燃烧剧烈程度的影响,故A正确;铜片上的白磷(与氧气接触,温度达到着火点)燃烧,红磷(与氧气接触,温度未达到着火点)不燃烧,可得出燃烧的条件之一是温度到达着火点,故B正确;探究铁钉锈蚀是否需要水,则变量为水,左试管中铁钉与水和氧气同时接触,生锈;右试管中铁钉只与氧气接触,不生锈,通过实验现象可以探究铁钉锈蚀是否需要水,能达到实验目的,故C正确;该实验中,过氧化氢溶液的浓度不同,左边试管中没有加入二氧化锰,右边试管中加入二氧化锰,变量不唯一,不能探究MnO2对H2O2分解的催化作用,不能达到实验目的,故D错误。故选D。
7.【数字化实验】【人教九下P23 T3变式】学校某实践小组探究铁钉生锈的条件,通过数字传感器测定不同环境中铁钉生锈情况,以及铁钉生锈时氧气、温度和压强的变化,并得出以下两个图像。
图1　不同环境中铁钉的生锈情况及氧气变化
图2　在空气和水中,铁钉生锈的氧气、压强和温度变化
下列说法错误的是(　　)
A.对比图1的①③和②③可知,铁钉生锈需要水和空气共同作用
B.通过图1的③④⑤可知,环境中有食盐水或酸存在,会减缓铁生锈的速率
C.通过图2可知,铁钉生锈消耗氧气且放热
D.图2的压强变化不明显,可能是铁生锈消耗氧气和温度升高同时作用的结果
B
[解析]对比图1的①③和②③可知,铁钉只与干燥的空气或只与水接触,氧气含量几乎不变,而铁钉与空气和水同时接触,氧气含量减少,则说明铁钉生锈需要水和空气共同作用,故A正确;通过图1的③④⑤可知,环境中有食盐水或酸存在,氧气含量减少的较多,说明环境中有食盐水或酸存在,会加快铁生锈的速率,故B错误;通过图2可知,随着反应的进行,氧气浓度减小,温度升高,则说明铁钉生锈消耗氧气且放热,故C正确;铁生锈消耗氧气,气体减少,压强减小,铁生锈放热,温度升高,压强增大,图2的压强变化不明显,可能是铁生锈消耗氧气和温度升高同时作用的结果,故D正确。故选B。
8.【项目式探究】(2025·深圳一模)学完“金属和金属材料”后,兴趣小组开展“钢铁腐蚀原理及防护方法”项目式研究。
任务一:分析钢铁的腐蚀
(1)小组同学发现盐酸厂中的钢铁制品比铜制品易被腐蚀,其原因是________________________。潮湿空气中钢铁制品的锈蚀主要是铁与空气中氧气和____________共同作用造成的。
铁的活动性大于铜
水
任务二:调查并验证钢铁防护方法
【查阅资料】
膜化处理是钢铁防护的重要方法。操作时将钢材放入膜化剂中浸泡,其表面会形成致密、均匀的保护膜。检验膜的抗腐蚀性能的方法是向钢铁表面滴加含CuSO4的腐蚀剂,若60 s后钢铁表面才出现红色物质,则抗腐蚀性能达标,且所用时间越长,抗腐蚀性能越好。
【实验1】分别取其他条件相同的膜化后和未膜化的薄钢片于表面皿中,滴加等体积、等浓度的含CuSO4的腐蚀剂,记录出现红色物质所用的时间。进行三组实验,结果如下图所示。
(2)由图可知,膜化后的薄钢片抗腐蚀性能________(填“达标”或“不达标”)。该检验方法的原理是___________________________(用化学方程式表示)。
达标
Fe+CuSO4══FeSO4+Cu
任务三:探究温度对膜层外观的影响
【实验2】其他条件相同时,将薄钢片放入不同温度的膜化剂中浸泡20 min,观察钢片表面形成的膜层外观。结果如下表所示:
实验组别 A B C D
温度/℃ 50 60 70 80
膜层外观 粗糙 致密、均匀 致密、均匀 粗糙
(3)由表可知,膜层外观符合要求的温度范围是____________。
60~70 ℃
任务四:确定抗腐蚀性能较好的膜化温度
【实验3】选取实验2中膜层外观符合要求的薄钢片进行抗腐蚀性能对比实验,确定膜化效果较好的温度。
(4)设计以下实验方案:
实验操作 分别取上述实验2中的____________(填字母)两组膜化后的薄钢片于表面皿中,滴加等体积、等浓度的腐蚀剂,记录出现红色物质所用的时间
实验现象 与结论 若出现红色物质所用的时间____________(填“越长”或“越短”),则该温度为膜化效果较好的温度
【实践反思】
(5)研究钢铁防护方法的现实意义是________________ (写一条)。
BC
越长
节约金属资源
[解析](2)有膜化的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟,说明加入的含硫酸铜的腐蚀剂与铁接触到需要较长时间,由图可知,膜化后的薄钢片抗腐蚀性能达标。
(3)从实验2、3结果可知,温度为60 ℃、70 ℃时膜层外观是致密、均匀的,所以膜层外观符合要求的温度范围是60~70 ℃。
实验突破 克疑难
实验4关于铁生锈条件的探究( )
实验设计 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
装置
实验现象 无明显锈迹 无明显锈迹 铁钉表面 出现_____ 铁钉表面 出现_____ 铁钉表面
出现_____
生锈程度 不生锈 不生锈 生锈 生锈严重 生锈严重
实验分析 1.对比装置Ⅰ和Ⅲ,说明铁生锈与_______有关。 2.对比装置Ⅱ和Ⅲ,说明铁生锈与　　 　有关。 3.对比装置Ⅲ和Ⅳ,说明__________可以加快铁的生锈速率。 4.对比装置Ⅲ和Ⅴ,说明_______可以加快铁的生锈速率。 锈迹
锈迹
锈迹
水
氧气
氯化钠溶液
食醋
实验结论 铁与空气中的____________和____________共同作用,生成铁锈。 拓展:氯化钠溶液(食盐水)、酸性溶液可加快钢铁的锈蚀。 实验反思 (1)实验用的铁钉必须清洁无锈。 (2)实验用的蒸馏水必须煮沸,目的是__________________________;迅速冷却的目的是_______________________________________。 装置改进 及其创新 图1
图2 图3
观察到图1的现象:钢丝棉1、2生锈,且1比2锈蚀严重,钢丝棉3、4无变化,U形管液面左高右低。 优点:实验装置集成化,增强了实验的对比性。 通过压强的变化来判断铁丝是否生锈:如图2、3在密闭容器内,铁生锈消耗氧气,冷却到室温后引起压强变化,可以观察到明显现象。
氧气
水蒸气
除去溶解在水中的氧气
减少或防止空气中的氧气再次溶解在水中
拓展实验 [铜锈蚀]长期露置在空气中的铜也会锈蚀。同学们依照铁钉锈蚀的探究方法设计如图4的实验方案探究影响铜锈蚀的因素。

图4
较长时间后,只有试管甲中铜片上附着一层绿色的锈渍,其他均无明显现象。该实验说明铜生锈的条件是____________________________。若要证明氧气参与反应,只需要对比____________(填实验序号)试管实验即可。
铜与氧气、二氧化碳和水同时接触
甲、乙
多维设问
【例】 为了探究铁锈蚀的条件,某同学设计如下实验,请回答下列问题:
(1)实验前,必须将铁钉打磨光亮的原因是___________________________。
(2)图B中植物油的作用是____________________________________。
(3)A图和C图实验对比说明______________________________________;实验中能证明铁钉生锈需要氧气的实验组合是　　　(填字母)。
(4)为了防止铁制品生锈可以采取的合理措施是_____________。
(5)为探究食盐水是否会影响铁钉的生锈速率,对比实验A和D,得出的实验结论是____________________________________。
除去铁钉表面的氧化物及污物
防止空气中的氧气溶解在水中
铁生锈的条件是铁需要与水接触
AB
刷漆
食盐水能加速铁钉的生锈
【拓展实验】
(6)某同学设计了如图所示的三个对比实验,一段时间后,甲中的现象为_______________,试管内液面____________,乙和丙中均无明显变化。由此得出铁丝锈蚀的过程,实际上是铁丝与氧气和水发生化学反应的过程。
铁丝生锈
上升
聚焦广东 练真题
1.(2025·广东)古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于金属材料的是
(　　)
A.丝绸 B.瓷器 C.玉器 D.铁器
D
2.(2024·广东)广东省博物馆馆藏丰富。下列藏品主要由金属材料制成的是(　　)
D
3.(2022·广东)对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.对比①②可探究:接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B.对比②③可探究:接触水是否为铁生锈的条件之一
C.对比①④可探究:温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D.对比③④可探究:接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
C
4.(2024·广东)《天工开物》蕴含丰富的化学知识和化学思想。书中记载了银朱的制备过程,如图所示。
(1)水银属于____________(填“金属”或“非金属”)单质。
(2)“研磨”时,水银与石亭脂充分反应生成银朱,化学方程式为____________,有剩余的反应物是____________。
(3)“加热”时,银朱____________(填“升华”或“凝华”),再经“蘸水擦盏”形成粉末贴于泥罐内壁,达到银朱从混合物中____________的目的。
(4)为使燃烧更充分,可采取的措施是____________________(写一条)。
甲
乙
金属
石亭脂
升华
分离提纯
鼓入充足的氧气
5.(2023·广东)羰基铁粉在国防军工领域有重要应用,我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图所示。
(1)Fe(CO)5中碳、氧元素的质量比为____________。
3∶4
(2)反应1的化学方程式为Fe+5CO Fe(CO)5。用100 kg含铁96%的海绵铁,理论上可制备Fe(CO)5的质量是多少 (写出计算过程)
解:设理论上可制备Fe(CO)5的质量为x。
　Fe　+ 5CO Fe(CO)5
　56　　　　　　　196
100 kg×96%　　　 x
　x=336 kg
答:理论上可制备Fe(CO)5的质量是336 kg。
(3)反应2的化学方程式为Fe(CO)5 Fe+5CO↑。196 kg Fe(CO)5分解生成羰基铁粉的质量随时间的变化如图所示。在t1时刻,剩余______ kg Fe(CO)5未分解;在____________时刻,Fe(CO)5恰好完全分解。
(4)制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是____________。
98
t3
CO

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