九年级化学下册讲义（人教版）第8单元 课题 3 金属资源的利用和保护

【新课标·新素养】九年级化学下册精品讲义与分层练

第八单元金属和金属材料

课题3金属资源的利用和保护

教材知识全解……讲透知识、查漏补缺

知识点1金属矿物及铁的冶炼

一、金属资源的存在及存在形式

存在地壳和海洋中

存在单质(少数很不活泼的金属，如金、银等)

形式化合物(金、银等以外的金属)

二、一些金属矿石及其主要成分

赤铁矿(主要成分是FeO)磁铁矿(主要成分是FeO)铝土矿(主要成分是AO)

2334l23

赤铜矿(主要成分是Cu2O)金红石(主要成分是TiO2)软锰矿(主要成分是MnO2)

【点拨】金属在自然界中的存在形式与金属的活动性有关。活泼金属多以化合物形式存在，

金、银等很不活泼的金属以单质形式存在。

三、铁的冶炼

高温

(1)炼铁的主要原理：Fe2O3+3CO2＝Fe+3CO2。

(2)高炉炼铁

①原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气。

②炼铁高炉及炉内主要化学反应如图所示。

1

③产品：生铁。

【拓展延伸】冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：

(1)所需提炼金属的含量高；

(2)矿石在冶炼过程中对环境污染小；

(3)冶炼途径尽可能简便。

拓展延伸

实验室炼铁

(1)装置

(2)注意事项

①先通CO:排出装置内的空气，以免加热时发生爆炸。

②实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却：防止铁粉在较高温度下被氧化。

③尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要进行点燃处理或收集，防止污染空气。

【易错警示】高炉炼铁冶炼出来的不是纯铁，而是生铁；高炉炼铁的还原剂是CO,而不是焦

炭。

知识点2含杂质物质的有关计算

2

一、化学方程式中所体现的各物质的质量关系都是参加反应的纯物质之间的关系。在进

行计算时，必须将含杂质物质的质量换算成纯物质的质量，再代入化学方程式进行计算。

二、常用换算公式

该物质的质量

(1)混合物中某物质的质量分数=100%;

混合物的总质量

(2)某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数；

某物质的质量

(3)混合物的总质量。

该物质的质量分数

【特别提醒】

进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是主要成分

的质量分数，计算时一般假定杂质不发生反应。

知识点3金属的锈蚀与防护

一、铁制品的锈蚀

(1)探究铁制品锈蚀的条件

【实验设计】

【实验现象及分析】

对比实验现象结论

I和ⅡI中铁钉生锈，Ⅱ中铁钉不生锈铁钉锈蚀需与氧气接触

I和ⅢI中铁钉生锈，Ⅲ中铁钉不生锈铁钉锈蚀需与水接触

【实验结论】

铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。

【实验反思】

①实验开始前，需用砂纸打磨铁钉，目的是除去表面的铁锈。

②实验中所用的蒸馏水经煮沸并迅速冷却，目的是除去水中溶解的氧气。

③植物油的作用是将蒸馏水和空气隔绝。

④干燥剂的目的是干燥空气，使铁钉不与水蒸气接触。

(2)铁锈的主要成分Fe2O3·xH2O结构疏松，不能阻碍里层的铁继续锈蚀。

二、铁制品锈蚀的防护

(1)防锈原理：使铁制品隔绝氧气或水。

【拓展延伸】

很多食品中都有一个有一定透气度和强度的密封纸袋，里面盛装的铁粉可作为“脱氧

3

剂”，这是因为铁生锈的过程既吸收氧气又吸收水，可防止食品变质、受潮。

(2)防止铁制品锈蚀的方法

①“讲卫生”——保持铁制品表面洁净和干燥。

②“穿外衣”——在铁制品表面覆盖一层保护膜，如喷漆、涂油、搪瓷、电镀、烤蓝等。

③“强体质”——改变金属的组成与结构，制成耐腐蚀的合金，如制成不锈钢等。

【拓展延伸】

铜生锈的条件：与氧气、水、二氧化碳同时接触。铜锈的主要成分是碱式碳酸铜,化学

式为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿。

【图解要点】金属防锈方法

喷漆涂油搪瓷电镀烤蓝制成不锈钢

知识点4金属资源的保护

一、保护金属资源的必要性

(1)金属矿物的储量有限，而且不能再生。

(2)废旧金属随意丢弃会造成资源的浪费和环境污染。

二、保护金属资源的有效途径

(1)防止金属腐蚀。

(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。

【拓展延伸】废旧电池中含有铅、镍、镉、钴等，如果将废旧电池随意丢弃，这些金属渗出

会污染地下水和土壤，危害人体健康。

经典例题考点1考查含杂质物质的有关计算

例1(2024陕西榆林定边一模)生铁和钢是应用广泛的铁合金，工业上用赤铁矿冶炼生铁的主要反应

原理为一氧化碳还原氧化铁。请完成下列分析及计算：

4

(1)生铁与钢的本质区别是_______不同。

(2)某炼铁厂用含Fe2O380%的赤铁矿冶炼出含铁14000t的生铁，根据化学方程式计算炼铁所用赤铁矿

的质量。

【解析】(1)生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，钢是含碳量为0.O3%～2%的铁合金，生铁与钢的本

质区别是含碳量不同。

(2)根据一氧化碳还原氧化铁的化学方程式，由铁的质量计算氧化铁的质量，进而计算炼铁所用赤铁

矿的质量。

【答案】(1)含碳量

(2)解：设冶炼时参加反应的氧化铁的质量为x。

高温

Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2

160112

X14O00t

160x

x=2O000t

11214000t

炼铁所用赤铁矿的质量为20000t÷80%=25000t

答：炼铁所用赤铁矿的质量为25000t。

【解题指导】含杂质物质有关计算的步骤

(1)将纯物质的质量代入化学方程式进行计算；

(2)将得到的纯物质的质量换算成需计算的含杂质物质的质量。

考点2考查金属的锈蚀与防护

例2(2024吉林长春中考节选)实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装

置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至

5～10分钟，改进后的装置如图2所示(夹持装置已略去)。

图1图2

(1)图1实验中，对比_______(填序号)可知，铁生锈与氧气有关。

(2)图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为____________________________。

(3)图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是_____________________。

【解析】(1)图1实验中，对比A(铁钉与氧气接触，生锈)和B(铁钉与氧气隔绝，不生锈)可知，铁

生锈与氧气有关。

【答案】(1)AB(2)左边铁丝生锈，右边铁丝没有生锈(3)铁丝接触的氧气浓度较大

【归纳总结】探究金属锈蚀的条件

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设计探究金属锈蚀条件的实验时，通常运用控制变量法和对比法。控制变量法的设计流

程如下：

核心素养全解有关铁及其化合物间的框图推断

构建思维模型

【典例剖析】

例题(2024湖南郴州永兴期中)A～H表示初中化学常见物质，它们之间的转化关系如图所示(部分生

成物已略去)。

其中A为红棕色固体，反应①为炼铁工业的重要反应，B、D组成元素相同；C、F为金属单质，

其他物质为化合物，其中F为红色，H为白色沉淀。请按要求填空：

(1)写出下列物质的化学式：A.______________；F._____________________。

(2)①～④的反应中属于置换反应的是_______(填序号)。

(3)反应④的化学方程式为_____________________。

【解析】由A为红棕色固体，反应①为炼铁工业的重要反应，B、D组成元素相同，可知A是氧化铁，

B是一氧化碳,D是二氧化碳,C是铁；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,H为白色沉淀,

所以H是碳酸钙；F为红色金属单质，所以F是铜；G为化合物，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢

气，G是硫酸亚铁；E和铁反应会生成硫酸亚铁和铜，所以E是硫酸铜。经过验证，推导正确。

6

(1)A是Fe2O3,F是Cu。

(2)①是一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，不属于置换反应；

②是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，属于置换反应；

③是铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，属于置换反应；

④是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,不属于置换反应。

【答案】(1)Fe2O3Cu(2)②③(3)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

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《第八单元课题3金属资源的利用和保护》分层练

第1课时金属矿物及铁的冶炼含杂质物质的有关计算

基础过关全练

知识点1金属矿物及铁的冶炼

1.【跨语文·古诗词】刘禹锡的诗句“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”描述的金属是()

A.AuB.PtC.AgD.Cu

2.【微型实验】(2O24江苏苏州虎丘一模)利用下图所示的实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是

()

A.实验时应先点燃酒精灯后通COB.b处可用澄清石灰水检验生成的CO2

C.充分加热，a处固体由黑色变为红色D.可用水吸收尾气中的CO,以免污染空气

3.(2O24河南商丘梁园二模)下图为工业炼铁的流程。下列有关说法正确的是()

A.焦炭的作用只有提供热量B.高炉气不需要进行尾气处理

C.高炉炼铁得到的是纯铁D.生铁和钢的性质不同的原因是它们的含碳量不同

4.【学科素养·科学思维】铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图a所示。投料中除铁矿石和焦炭外还有_______。高炉排

出气体的主要成分有N2、CO2和_______(填化学式)。

(2)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图b所示，其中，还原竖炉相当于高炉的

_______部分，主要反应的化学方程式为____________________________；

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·熔融造气炉相当于高炉的_____________________部分。

知识点2含杂质物质的有关计算

5.(2O24湖南怀化鹤城模拟)某炼铁厂用赤铁矿石冶炼生铁。若要炼得1120t含铁90%的生铁，需要含

氧化铁80%的赤铁矿石的质量是()

A.15O0tB.1440tC.18O0tD.1980t

6.【原创】近年来，我国钢铁行业在绿色生产、低碳炼铁、高炉设计、智能操作、降本增效等多方面

均有突破和创新。某钢铁厂每天消耗5000t含氧化铁84%的赤铁矿石，该厂理论上每天可炼得含铁

98%的生铁的质量为多少？

能力提升全练

7.(2O24广西中考，4，☆)广西铝土矿资源丰富。铝土矿的主要成分是()

A.二氧化硅B.氧化铝C.四氧化三铁D.碳酸钙

8.【情境素材·中华优秀传统文化】(2O24辽宁沈阳皇姑模拟，13，公)我国古代常用“灰吹法”炼银，

其过程为将银熔于铅中形成银铅块，通过焙烧使铅氧化成PbO进入炉灰，再分离得到银。下列说法

错误的是()

A.该炼银过程涉及化学变化B.银铅块属于合金

C.PbO中Pb的化合价为+2D.银在自然界不存在单质形态

9.【情境素材·传统工艺】(2O24湖北武汉模拟，9，)《天工开物》中记载了锡和锌的冶炼方法，下列

说法不正确的是()

A.图a中Ⅹ为CO2

B.炼锡时混入少许铅形成合金，产物更难熔化流出

C.图b中泥罐外煤饼的主要作用是提供热量

D.图b中必须冷却后才能取锌，这是为了防止锌在较高的温度下被氧化

10.(2O24河南中考节选，25，)探究炼铁原理的实验装置如图。在Ⅴ形管内反应的化学方程式为

___________________________________(写出一个即可)；从环境保护的角度考虑，处理尾气的方法

为___________________________________。

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11.(2O23四川泸州中考，43，)工业上可用焦炭与赤铁矿冶炼铁。实验室用下图所示装置模拟冶炼铁并

探究其产物。回答下列问题：

(1)酒精喷灯加热前，先打开活塞K1和K2,关闭K3,将气囊中N2鼓入。通N2的目的是______________。

(2)通适量N2后，关闭活塞K1和K2,打开K3,点燃酒精喷灯进行实验。B装置中盛放的试剂是

_______(填“稀硫酸”“澄清石灰水”或“氯化钙溶液”)，用于检测气体产物之一_______(填化学

式)。

(3)装置C的作用是___________________________________。

(4)当A装置药品完全变黑后，停止实验。移走酒精喷灯停止加热前的操作是

_____________________。

(5)用简单的化学方法证明已经冶炼出铁。取少量黑色产物于试管中，滴加______________(填“稀

硫酸”“澄清石灰水”或“硫酸铜溶液”)，观察到______________,说明铁已生成。

第2课时金属资源保护

基础过关全练

知识点3金属的锈蚀与防护

1.(2O24湖南长沙模拟)早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。下列铁制品最容易生锈的是

()

A.未擦干的铁锅B.喷油漆的栏杆C.盛水的不锈钢水杯D.镀铬的水龙头

2.【创新装置】(2O24吉林长春一模)某小组利用下图装置进行创新实验。实验前检查装置气密性良好，

实验时，打开弹簧夹K,观察一段时间，无明显现象；关闭K,加入食盐水，观察同样的一段时间后打

开K,发现注射器活塞向左移动。下列说法不正确的是()

A.铁锈蚀属于缓慢氧化B.实验过程中装置内氧气的含量减小

10

C.滴加食盐水能加快铁锈蚀D.根据实验可得出铁的锈蚀需要水的参与

3.【学科素养·科学态度与责任】(2O24山东青岛崂山一模)世界上每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，

防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大课题。下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是()

A.铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化

B.同样的铁制品在潮湿多雨的西南地区比在北方干燥地区更易锈蚀

C.在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀

D.铝的抗锈蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅

4.【教材变式】“共享单车”(如图)方便市民出行,颇受人们的喜爱。

(1)单车上标示出的部件中由金属材料制成的是_______(填字母)。

(2)为防止钢链条生锈，可采取的措施是____________________________。

(3)自行车被雨淋湿后，为防止生锈，你应做的是_____________________。

知识点4金属资源的保护

5.【原创】2O24全球再生金属产业链高峰论坛在马来西亚举办，以推动金属资源行业健康、可持续发

展。下列关于保护金属资源的说法，错误的是()

A.在铁制品表面涂油漆防止锈蚀B.禁止使用金属材料

C.用优质塑料代替合金制造汽车部件D.回收废旧易拉罐，循环利用铝

能力提升全练

6.(2O24山东滨州中考，5，公)下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是()

A.经常用食盐水清洗铁制品B.保持铁制品表面清洁干燥

C.在铁制品表面涂油漆D.在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属

7.【创新装置】(2O24吉林东北师大附中一模，9,★)如图所示为探究铁锈蚀条件的装置。实验时将干

燥的O2从a通入U形管，待充满O2后，在b处连接一个注射器并收集一定量O2,a端用止水夹夹紧，

一段时间后观察到的现象如下表，且注射器向左移动。下列分析错误的是()

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观察对象现象

①没有明显变化

②较多红褐色锈斑

③没有明显变化

A.可用带火星的木条检验U形管内是否充满氧气B.对比①、③说明铁锈蚀与水有关

C.注射器向左移动说明铁锈蚀与氧气有关D.此实验还可以得出铁锈蚀与铁丝纯度有关

8.【跨物理·压强】(2022陕西中考A卷，8，)如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙

中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是()

A.甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等B.乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重

C.甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀D.丙中，导管内上升一段水柱

素养探究全练

真实情境探究素养

9.【学科素养·科学探究与实践】(2O24湖南长沙一模)铁是目前世界年产量最高的金属。某化学学习

小组对铁的锈蚀产生了浓厚的兴趣，在老师的指导下进行了如下实验探究。

【知识回顾】

(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的_______和水蒸气等发生化学反应的过程。

【实验探究】

该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究，一段时间后，在A和B中没有观察到明显现象，C

和D中铁钉锈蚀。

(2)B中将蒸馏水煮沸的目的是____________________________。

(3)对比_______(填字母)的实验现象，说明铁钉锈蚀需要水。

(4)C中的铁钉比D中的锈蚀更严重，原因可能是____________________________。

【拓展探究】

(5)为进一步探究铁钉锈蚀过程中气态物质的变化，该小组按示意图E所示装置完成以下实验：向锥

形瓶中加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至铁钉表面全部生锈。锥形

瓶内气体压强的变化趋势为_____________________。请你解释压强变化的原因：______________。

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【参考答案及解析】

课题3金属资源的利用和保护

第1课时金属矿物及铁的冶炼含杂质物质的有关计算

基础过关全练

1.A

“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”说的是将金子从沙子中分离出来，描述的金属是金。

2.B

实验时应先通入一氧化碳，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；二氧化碳能使澄清石灰水变

浑浊，b处可用澄清石灰水检验生成的二氧化碳；一氧化碳在高温条件下与氧化铁反应生成铁和二氧

化碳，装置a处固体由红棕色变黑；一氧化碳难溶于水且不与水反应，不可用水吸收尾气中的一氧

化碳。

3.D

炼铁过程中焦炭的作用是提供热量和产生还原剂

一氧化碳；高炉气中含有一氧化碳，需要进行尾气处

理；高炉炼铁得到的是生铁。

4.【答案】(1)石灰石CO

高温

(2)炉身Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2炉腹

【解析】(1)铁矿石中含有氧化铁和SiO2,为除去SiO2,可加入石灰石，石灰石分解生成氧化钙，氧化

钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙。高炉炼铁时的还原剂为CO,而CO无法完全反应，因此高炉排出气

高温

中含有CO。(2)高炉炼铁时，炉身部分发生的主要反应是Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2,炉腰部位生成炉

渣，炉腹部位生成还原剂CO,因此还原竖炉相当于炉身部位，熔融造气炉相当于炉腹部位。

【易错警示】工业炼铁与实验室“炼铁”的比较

(1)还原剂来源不同。工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气，焦炭和空气发生一系列化学

反应，得到一氧化碳，同时放出大量的热，为反应提供高温条件，而实验室“炼铁”采用直接通入

还原剂一氧化碳气体的方法。

(2)设备不同。工业炼铁使用高炉，可实现连续投料、连续生产，而实验室“炼铁”使用硬质玻璃管，

用酒精喷灯来实现“高温”条件。

(3)产物不同。工业炼铁的产物是含碳量较高的生铁，实验室“炼铁”能得到较纯净的铁。

5.C

设需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x。

高温

Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2

160112

80%×x1120t×90%

13

16080%x

,解得x=1800t。

1121120t90%

6.【答案】解：设每天可炼得含铁98%的生铁的质量为x。

高温

Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2

160112

5000t×84%x×98%

1605000t84%

x=3000t

112x98%

答：理论上每天可炼得含铁98%的生铁的质量为3O00t。

能力提升全练

7.B氧化铝是铝土矿的主要成分。

8.D该炼银过程中有新物质生成，涉及化学变化；银铅块属于合金；PbO中，氧元素为－2价，根据

化合物中各元素正负化合价的代数和为零，可知Pb的化合价为+2价；银的化学性质不活泼，在自然

界中存在单质形态。

9.B化学反应前后原子的种类、数目不变，可知Ⅹ为CO2；合金的熔点一般比其组分金属的熔点低，

炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出；煤饼燃烧放热；题图b中必须冷却后才能取锌，

这是为了防止锌在较高的温度下被氧化成氧化锌。

高温

10.【答案】Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2[或Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O]将尾气点燃(或进行收集)

11.【答案】(1)排净装置内的空气(2)澄清石灰水CO2(3)收集一氧化碳气体(4)关闭K(5)稀

硫酸有气体产生

【解析】(1)通氮气的目的是排净装置内的空气，防止焦炭与氧气反应。

(2)焦炭与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，因此B装置

中盛放的试剂是澄清石灰水。

(3)二氧化碳与焦炭在高温下可反应生成一氧化碳，一氧化碳与氢氧化钙不反应，不溶于水，且一氧

化碳有毒，故装置C的作用是收集一氧化碳气体。

(4)当A装置药品完全变黑后，停止实验，移走酒精喷灯停止加热前的操作是关闭K3,以防发生倒吸。

(5)铁能够与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，也能够与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，两种方法中

加入稀硫酸更简单、现象更明显。

第2课时金属资源保护

基础过关全练

1.A未擦干的铁锅表面有水，与空气中的氧气接触，最容易生锈。

2.D

铁锈蚀是铁与空气中的氧气、水发生的缓慢氧化；铁锈蚀消耗装置内的氧气，实验过程中装置内氧

气的含量减小；加入食盐水后，注射器活塞向左移动，与未加食盐水时现象相比，说明滴加食盐水

能加快铁锈蚀；此实验只能推断出食盐水能加快铁的锈蚀，不能推断出铁的锈蚀需要水的参与。

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3.D

铝的抗锈蚀性能比铁强，是因为常温下铝在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜，用钢

丝球擦洗铝锅会破坏氧化铝薄膜，生活中不应用钢丝球洗刷铝锅。

【拓展延伸】铁、铝、铜锈蚀的比较

铁锈铝锈铜锈

生成条件与氧气、水等共同作用与水、氧气、二氧化碳共同作用与氧气反应

主要成分FeO·xHOAOCu(OH)CO

232l2