课题3金属资源的利用和保护（原卷版）

一、金属资源在自然界的存在1.矿石：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。2.常见的矿石及主要成分：赤铁矿（）、磁铁矿（）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（Cu2S）等。1．下列说法正确的是A．大多数金属元素在自然界中以单质形式存在B．所有金属常温下都是固体C．大多数金属具有优良的导电性、导热性、延展性D．铁是地壳中含量最高的金属元素1．在自然界中能够以单质形式存在的是

A．Fe B．Al C．Na D．Au2．同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是A．赤铁矿 B．磁铁矿 C．孔雀石 D．铝土矿一、铁的冶炼1.实验室——一氧化碳还原氧化铁(1)实验装置：(2)反应的化学方程式(炼铁的原理)：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(3)实验步骤：1）检查装置的气密性。2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。3）向玻璃管内通入一氧化碳气体，并点燃酒精灯。4）待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热。5）当玻璃管内红色粉末变为黑色时，停止加热。6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入一氧化碳气体，并熄灭酒精灯。(4)实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。

(5)实验注意事项：1）先通入一氧化碳气体的目的：排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。2）实验完毕后继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸。3）尾气的处理：尾气中的一氧化碳有毒，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。4）若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。2.工业——高炉炼铁(1)设备：高炉(2)原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、（空气）(3)反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32FC+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3C石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2产品：生铁（实验室中“炼”出的铁不含碳，而工业生产中炼出的铁含碳）。A．实验开始时，应先点燃酒精喷灯，再滴加甲酸B．大气球可以用燃着的酒精灯替代C．澄清石灰水的作用是吸收二氧化碳D．反应过程中a处黑色粉末逐渐变成红色1．下列有关炼铁的说法正确的一组是A．实验室炼铁是将铁的化合物最终转化为铁单质的过程B．实验室用CO还原Fe2O3时，结束时先停止通CO，后移开酒精喷灯C．工业炼铁时焦炭的作用是与氧气反应，发生不完全燃烧生成一氧化碳D．高炉炼铁时，固体原料从高炉下方加入，空气从上方通入2．铁矿石炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁的过程如图所示，下列说法错误的是A．炼铁的设备是高炉B．所得生铁的含碳量在2%~4.3%之间C．焦炭的主要作用是提供热量、产生二氧化碳D．石灰石的作用是与铁矿石中的杂质反应形成炉渣一、含杂质的反应物或生成物的有关计算当参加反应的物质含杂质时，先要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量，再进行计算。1.化学方程式所表达的物质间的质量关系都是参加反应的纯净物间的关系。2.做题时要重视审题，看清题目中所给的质量分数是纯度还是杂质的质量分数。如用200t含杂质20%的赤铁矿石用于炼铁，参加反应的纯净物不是200t×20%，而是200t×(120%)。3.纯物质和不纯物质之间的关系：纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯度。(1)Fe3O4中铁元素和氧元素的质量比为。(2)假设冶炼过程中铁没有损耗，用含有50%的Fe3O4磁铁矿石炼铁，464吨磁铁矿石可提炼出纯铁质量多少？1．随着科学技术的发展，人类获取金属的方式也变得多样化。方式一：从废液中提取有价值的金属(1)往Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中加入过量的锌粉，充分反应后过滤，所得溶液中溶质有。方式二：人类常从矿石中获取金属材料(2)铁是冶炼最多的金属，工业炼铁的原料中，焦炭的作用除了可以提供热量外，还能。(3)如图是实验室里用一氧化碳还原氧化铁的实验：①该实验开始时，要先(填“通CO”或“加热”)，其目的是。②实验中A处的现象是。③右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是。④若用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？(结果保留到整数，写出解题步骤)一、铁生锈的实验【实验器材】大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。【注意事项】第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。1．暖宝宝（主要成分为铁粉）通过生锈发热，利用图1装置探究生锈过程中压强、氧气浓度、温度的变化过程，一段时间后变化图像如图2所示，说法不正确的是A．I为温度变化曲线B．Ⅲ为氧气浓度变化曲线C．I和Ⅱ开始增大是因为铁发生氧化反应放热D．暖宝宝原料足量时，瓶内压强可降至01．实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不合理的是实验装置序号其他试剂①干燥剂21%②10滴水15%③10滴水和食盐8%A．①②证明水对铁锈蚀有影响 B．①②③证明铁生锈的条件是和水C．②③中含量减少表明铁已锈蚀 D．②③证明食盐能加快铁锈蚀2．了解金属的性质有利于科学地利用金属材料。兴趣小组通过下列实验探究金属的性质。实验一：将硬铝片（铝合金）和铝片相互刻画，铝片表面出现划痕实验二：利用如图所示装置进行实验，管内液面上升约体积实验三：将锌粒放入过量稀硫酸中，持续产生气体，最终固体消失实验四：将铜丝放入硝酸银溶液中，一段时间后取出，溶液变成蓝色下列说法不正确的是A．实验一说明硬铝的硬度比铝的大 B．实验二反应过程中放出热量3．下列实验设计能达到目的的是选项ABCD实验设计实验目的证明可燃物燃烧需要氧气和温度达到着火点证明二氧化碳不可燃、不助燃、密度大于空气证明铁生锈是水和氧气共同作用的结果证明二氧化碳与水反应生成碳酸A．A B．B C．C D．D一、除去铁锈的方法物理方法：刀刮、砂纸打磨。化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。二、防止铁制品生锈的方法保持铁制品的洁净、干燥；擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝制成不锈钢。1．为了减缓铁制品的锈蚀，下列做法不当的是A．洗过的菜刀直接抹油 B．将使用后的菜刀用布擦干C．在铁制品表面镀上一层锌 D．在车船的表面喷涂油漆1．金属是重要的资源。下列有关金属资源的利用和保护的说法，错误的是A．改变金属的组成，铸造成合金可优化其性能B．沙漠地区的铁制品比海边锈蚀得慢C．废旧金属的回收，是保护金属资源的有效途径之一D．应该经常用钢丝球擦洗铝制品表面，保持清洁2．下列金属制品与其防锈的方法不合理的一组是A．机器上齿轮——表面涂油B．汽车车身——表面镀上一层其它金属C．铁盆——表面覆盖搪瓷D．不锈钢医疗器械——改变金属的组成和结构3．下列关于金属资源的保护和利用的说法不正确的是A．大力开采矿物以保障金属材料的供应B．提高废旧金属的回收利用率C．在金属制品上刷漆、涂油等防止金属锈蚀D．用特种塑料代替金属制造机器的零部件一、金属资源的保护措施1.防止金属的腐蚀；2.回收利用废旧金属；3.有计划、合理地开采矿物；4.寻找金属的代用品。（例如用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车外壳等）二、意义：节约金属资源和能源，降低金属的生产成本，减少对环境的污染。1．2023年4月22日是第54个世界地球日，宣传主题为“珍爱地球人与自然和谐共生”。下列做法中，不利于保护金属资源的是A．防止金属生锈 B．用塑料管道代替金属管道C．过度开采金属矿物 D．回收废旧金属1．“嫦娥一号”探月卫星采用碳复合材料替代铝合金制作定向天线展开臂，还有许多优点，同时也是保护金属资源的一种措施。下列属于该措施的是A．防止金属腐蚀 B．回收利用废旧金属C．合理有效地开采矿物 D．寻找金属代用品2．下列关于资源、能源的叙述不正确的是A．世界上已有50%以上的金和90%以上的铁得到了回收利用B．金属的回收和利用可以节约金属资源，减少对环境的污染C．地壳中含量最高的金属元素是铝D．空气是宝贵的自然资源，其中稀有气体约占空气总体积的0.94%3．化学与资源、能源和环境都有紧密的关系。下列关于金属资源的叙述正确的是A．废旧金属不能再回收利用B．金属矿物的储量有限，而且不能再生C．防止金属腐蚀是保护金属资源的唯一途径D．我国的稀土储量居世界第一位，可以大力开发利用1．化学源于生活，也服务于生产、生活。下列说法不正确的是A．用灼烧观察颜色的方法鉴别真假B．“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”说明金的化学性质稳定，在自然界以单质形式存在C．生活中常用铁做炊具，利用了铁的导热性，也可以用来补充人体所需的铁元素。D．焊锡具有熔点高的特性，常用来焊接电路板上的电子元件2．如图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法不正确的是A．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲B．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水C．③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉3．下列化学方程式书写正确的是4．资源与环境问题是当今世界最重要的问题之一，受到人们越来越多的关注。下列有关说法或做法正确的是A．生活污水随意排放 B．加速开采矿物资源C．回收利用废旧金属 D．工厂废气排放到大气中5．下列实验操作不能达到实验目的的是选项实验目的实验操作A鉴别真假在空气中灼烧B除去铜中氧化铁高温下通入足量COC分离铜粉和铁粉用磁铁吸引D除去氮气中的氧气通入灼热铜网A．A B．B C．C D．D6．暖宝宝中有铁粉等物质，铁遇氧气温度升高。小红用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器画出暖宝宝原料遇空气的数据变化图像，如图2，下列说法中不正确的是A．Ⅱ为压强变化曲线B．Ⅲ为氧气浓度变化曲线C．暖宝宝原料足量时，瓶内压强可降至0D．Ⅰ和Ⅱ开始增大是因为铁发生氧化反应放热7．氧化铁在陶瓷制作中起着色作用。其在窑烧过程中可发生如下转化：FeO→Fe2O3→Fe→Fe3O4。下列有关说法错误的是A．Fe2O3是红棕色固体B．FeO转化为Fe2O3的过程中，铁元素化合价不变D．Fe在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成Fe3O48．哈尔滨新区智能轨道快运系统1号线项目开始进行建筑设计工作，13个站点名称及位置已经公布。下列有关叙述不正确的是A．智轨列车具备在北方严寒地区极端气候下运营的能力B．智轨列车充电时的能量转化是电能转化为化学能C．智轨列车靠蓄电池供电行驶，运行时产生的污染物较少D．智轨列车以胶轮取代钢轮，节约金属资源9．随着城市的发展，汽车的拥有量越来越多，城市道路经常出现拥堵现象，于是人们改用骑自行车出行，既体现了健康的生活方式又体现了绿色环保，下列有关说法正确的是A．自行车车架用锰钢制造，具有韧性好、硬度大的优点B．自行车有些部件用铝合金制成，铝合金具有密度小、熔点高、抗腐蚀性的好的性质C．自行车链条是用喷漆来进行防锈D．自行车整体都是由金属材料制成二、实验题11．金属在生产和生活中具有广泛的应用。(1)实验过程中观察到玻璃管中（氧化铁处）的现象是，写出CO还原Fe2O3的化学方程式。(2)当实验结束后，应进行的操作是（填字母序号）。A．先停止通CO，后熄灭酒精喷灯 B．先熄灭酒精喷灯，后停止通CO(3)铁窗表面喷漆不仅美观，而且可有效防止铁与空气中的接触而生锈。12．小嘉发现学校草地周围都做上新的铁栅栏，师傅们在上面涂油漆。铁栅栏上为什么要涂油漆呢？某兴趣小组为此进行研究：【方案】取四支试管编号为①、②、③、④，分别作如图处理，两周后，观察铁钉表面的锈蚀情况。(1)设置①③两支试管对照，基于的猜想是。(2)若两周后观察到①中铁钉生锈而④中铁钉未生锈，据此可得出：导致铁钉生锈的因素为。(3)若得出食盐会加速金属锈蚀，则实验中支持该结论的证据是。【解释】(4)根据以上实验，请解释学校铁栅栏涂漆能防锈的原因是：。13．某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示。(1)一周后观察，试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与直接接触。②中铁钉的A、B、C三处中处锈蚀最严重。(2)试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是。蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是。10．某同学设计了如图所示的装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入的是少量煮沸的蒸馏水，b管中是干燥的空气。塞紧木塞，并调节L端与R端的液面高度一致，一段时间后观察，下列推断错误的是A．a管中的铁钉会锈蚀B．B．L端的液面低于R端C．该实验可以证明铁的锈蚀和水有关D．若将铁钉替换为相同大小的铜钉重复实验，常温下a中铜钉会生锈，b中铜钉难生锈15．铁是现代化学工业的基础，是人类进步所必不可少的金属材料。I.铁在自然界中的存在(1)铁在自然界中以化合物的形式存在，赤铁矿的主要成分是。(2)如图1是铁元素的部分信息：铁元素的原子序数为，亚铁离子符号。Ⅱ.探究金属的冶炼如图为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。如果实验成功，请回答下列问题【进行实验】(3)该实验的操作步骤为：。（填序号）a.点燃A处酒精灯

b.通入CO气体c.停止通入CO气体

d.熄灭酒精灯。该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g（冷却到室温称量）【分析与讨论】本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。【查阅资料】1一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。2四氧化三铁、氧化铁、氧化亚铁、铁的性质如下：物质性质四氧化三铁氧化亚铁氧化铁铁粉颜色黑色黑色红色黑色能否被磁铁吸引能不能不能能【实验与猜想】(4)①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和。②进行猜想：黑色固体粉末可能是以下三种情况：a：全部为铁；

b：全部为四氧化三铁；

c：。【得出结论】(5)通过实验中获得的数据进行计算，猜想是正确的（填a、b、c）。【反思与评价】(6)①实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有（填序号字母）。A．收集一氧化碳

B．吸收二氧化碳

C．检验二氧化