人教版初三化學(xué)(下)第3講：金屬資源的利用和保護(學(xué)生版)

金屬資源的利用和保護____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.掌握煉鐵原理2.掌握一氧化碳還原氧化鐵實驗相關(guān)知識點3.知道鐵銹蝕的條件，了解金屬腐蝕原因及金屬保護的意義與手段。一、金屬元素在自然界中的存在金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑的金屬（如金、銀等）有單質(zhì)形式存在；其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。鐵礦石等都是常見的礦石常見的礦石：磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）菱鐵礦（FeCO3）,鋁土礦（Al2O3）,黃銅礦（CuFeS2），輝銅礦（Cu2S）我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家之一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。二、鐵的冶煉1.原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO22.原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣3.設(shè)備：高爐。高爐是個豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。煉鐵時各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底。相關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式：C+O2點燃CO2，CO2+C高溫2CO三、一氧化碳還原氧化鐵實驗1.現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。點燃尾氣有藍色火焰2.相關(guān)的化學(xué)方程式：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2，CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O，2CO+O2點燃2CO23.尾部酒精燈作用：點燃尾氣，防止CO污染空氣4.實驗步驟：（1）檢查裝置氣密性（2）將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置（3）點燃右邊酒精燈（4）通入一氧化碳氣體（5）點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱（6）待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱（7）待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈5.注意事項實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。四、鐵的銹蝕1.鐵生銹的條件是：鐵與O2、水接觸（鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O）（銅生銅綠的條件：銅與O2、水、CO2接觸。銅綠的化學(xué)式：Cu2(OH)2CO3）2.防止鐵制品生銹的措施：（隔絕空氣或水）（1）保持鐵制品表面的清潔、干燥（2）表面涂保護膜：如涂油、刷漆、電鍍、烤藍、制成不銹鋼等（3）鐵銹很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。因而鐵銹應(yīng)及時除去。（4）而鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化，因此，鋁具有很好的抗腐蝕性能。五、金屬資源的保護和利用:1.保護金屬資源的途徑：（1）防止金屬腐蝕：eq\o\ac(○,1)隔絕空氣或氧氣eq\o\ac(○,2)隔絕水（2）回收利用廢舊金屬（3）合理開采礦物（4）尋找金屬的代用2.意義：節(jié)約金屬資源，減少環(huán)境污染知識點一：金屬礦物例1.（2015北京中考節(jié)選）（1）有許多礦石標(biāo)本，其中的4種礦石及其主要成分如下：①上述礦石標(biāo)本的主要成分中，所含元素種類最多的是（填字母序號）．②她根據(jù)輝銅礦的主要成分，推測以輝銅礦為原料，可制得含銅元素或含硫元素的產(chǎn)品，她的依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)前后不變．③她依據(jù)化學(xué)式計算出Cu2（OH）2CO3的相對分子質(zhì)量為222，計算式為．（2）參觀結(jié)束時，老師進行了小結(jié)，并就金屬冶煉和金屬回收再利用提出了兩個問題，請同學(xué)們用化學(xué)方程式作答．①工業(yè)上用一氧化碳和赤鐵礦煉鐵的原理是．知識點二：鐵的冶煉例2.我國鐵礦石資源比較豐富，2000年，鋼鐵年總產(chǎn)量就已達到1.27億噸，成為世界鋼鐵大國。某鋼鐵廠日產(chǎn)含3％雜質(zhì)的生鐵2240t，則需要含F(xiàn)e2O380％的赤鐵礦多少噸？知識點三：一氧化碳還原氧化銅實驗例3.早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器。工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)。某化學(xué)興趣小組利用下圖裝置進行實驗探究，請按要求填空：（1）寫出CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式；（2）實驗中盛澄清石灰水的試管中可觀察到的現(xiàn)象是；（3）右邊導(dǎo)氣管口放置點燃的酒精燈的目的是；（4）實驗開始時要先通入CO，把裝置中的空氣排盡后再加熱，以防發(fā)生爆炸。檢驗裝置中的空氣已排盡的方法是。知識點四：鐵的銹蝕與金屬防腐例4.光亮的鐵在圖中所示情況下最易生銹的是（）例5.下列措施有利于防止鐵制品銹蝕的是（）A.農(nóng)具上鐵銹不及時除去B.切過酸菜的菜刀不及時清洗C.工地上的鋼管堆放在潮濕的地方D.家用剪刀不用時，涂上油并放在干燥處【基礎(chǔ)演練】1.下列關(guān)于金屬的說法錯誤的是：（）A.生鐵和鋼都是鐵的合金B(yǎng).鐵在潮濕的空氣中不會生銹D.鋁表面有氧化保護膜D.在鐵表面刷上油漆，可防止鐵生銹2.從金屬利用的歷史來看，先是青銅器時代，而后是鐵器時代，鋁的利用是近百年的事。這個先后順序跟下列有關(guān)的是：（）①地殼中的金屬元素的含量；②金屬活動性順序；③金屬的導(dǎo)電性；④金屬冶煉的難易程度；⑤金屬的延展性；A.①③B.②⑤C.③⑤D.②④3.鋼材可以用作橋梁的結(jié)構(gòu)材料是因為它：（）A.有良好的導(dǎo)熱性B.有一定的機械強度C.不易受空氣和水的作用D.有良好的導(dǎo)電性4.煉鐵的主要原料有_______、________、和________;主要反應(yīng)原理______________________________。煉鐵的主要設(shè)備是_________。鋼鐵都是____________的合金，與鋼相比，生鐵含_____元素較多，生鐵的硬度較________,韌性較________。5.（2015房山一模）鐵是生活中常見的一種金屬。（1）生鐵是常用的合金，生鐵屬于（填“純凈物”或“混合物”）。（2）鐵塊可以鑄成鐵鍋，是利用了鐵的_________性。（3）鐵制品與接觸易生銹?！眷柟烫岣摺?．（2015朝陽一模）化學(xué)小組探究鎂、鐵、銅三種金屬的活動性順序，設(shè)計了下圖所示實驗方案。（1）試管乙中觀察到的現(xiàn)象是，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）同學(xué)們經(jīng)討論后認為該方案可以優(yōu)化，試管的實驗是多余的。（3）去掉多余的實驗，同學(xué)們將另兩只試管中反應(yīng)后的物質(zhì)倒入同一大燒杯中，一段時間后過濾，向濾渣中加入稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生，則濾渣的成分可能是。2.防銹和回收廢舊金屬都是保護金屬資源的重要途徑。為測定一種待回收的廢鐵中鐵的銹蝕程度，某同學(xué)取該部分銹蝕的鐵片樣品(僅由鐵和氧化鐵組成)，測得其中氧元素的含量為12％，則樣品中已被銹蝕的鐵元素占原金屬鐵的質(zhì)量分數(shù)約為（）A．28％B．31.8％C．46.7％D．70％3.兩同學(xué)為探究鐵生銹的條件，一個將一根干燥的鐵絲彎成圖Ⅰ所示的形狀，并將其兩端分別插入盛有水的燒杯甲中和盛有植物油的燒杯乙中，放置一星期后，觀察鐵絲A、B、C三處表面發(fā)生的變化，你認為何處鐵銹最明顯？為什么？另一同學(xué)采用圖Ⅱ裝置，放置三個星期后，他能觀察到除了鐵絲表面變化外，還有的現(xiàn)象是____________________________，由此現(xiàn)象你得到了哪些結(jié)論？圖Ⅰ圖Ⅱ1.下列鐵的化合物中，鐵元素的質(zhì)量分數(shù)最高的是（）A.FeCl2B.FeOC.Fe3O4D.Fe2O32.把鐵片放入下列溶液中充分反應(yīng)后，無明顯現(xiàn)象的是（）A.稀H2SO4 B.稀HCl C.CuSO4溶液 D.FeSO4溶液3.下列對物質(zhì)顏色的描述不正確的是（）A.四氧化三鐵是黑色的B.純鐵是黑色的C.硫酸亞鐵溶液是淺綠色的D.硫酸銅溶液是藍色的4.遇稀鹽酸不產(chǎn)生氣體的是（）A.鐵片 B.銅片 C.鋁片 D.石灰片5.由于廢金屬不但造成__________________，還會造成_________________,所以對廢金屬必須進行______________和________________。6.銅在潮濕的空氣中生銹，生成銅綠［Cu2(OH)2CO3］,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________。7.（2015豐臺一模）鐵在人類的生產(chǎn)、生活中有著重要的作用。（1）下列鐵制品的用途中，利用金屬導(dǎo)熱性的是__________。A.A.不銹鋼餐具B.鐵鍋C.曲別針（2）鐵制品容易銹蝕，預(yù)防鐵生銹的措施有__________（寫1條即可）。（3）鐵是年產(chǎn)量最高的金屬，赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）和一氧化碳煉鐵的化學(xué)方程式為__________。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.收藏家收藏的清末鋁制藝術(shù)品，至今保存完好，該藝術(shù)品未被銹蝕的主要原因是（）A.鋁不易被氧化 B.鋁的氧化物容易發(fā)生還原反應(yīng)C.鋁不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng) D.鋁表面的氧化鋁具有保護作用2.鐵或鋁均可制成炊具，說明它們除具有良好的延展性外，還具有良好的性。3.某同學(xué)晚上幫媽媽做飯，切完青菜就將菜刀放在砧板上，第二天早上發(fā)現(xiàn)菜刀生銹了。試問：①菜刀上是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？②菜刀為什么會生銹？③為了防止這把菜刀生銹，該同學(xué)可以怎么做，請你幫他出個主意4.有兩包黑色粉末，分別是鐵粉和木炭粉，請你設(shè)計多種實驗方案加以鑒別，并填寫下列實驗報告。步驟現(xiàn)象和結(jié)論方案一方案二方案三5.（2015石景山一模）金屬在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。（1）在汽車電路中，經(jīng)常用銅作導(dǎo)線，這是利用了銅的延展性和。（2）鋁抗腐蝕性能好，是因為鋁與氧氣反應(yīng)，在其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，氧化鋁的化學(xué)式為。（3）黃銅是銅鋅合金，將純銅片和黃銅片相互刻畫（如右圖所示），純銅片上留下明顯的劃痕，說明