第1讲 金属和金属材料 （原卷版）

第1讲金属和金属材料——划重点之精细讲义系列知识点1金属材料1.金属材料的种类（1）含有金属元素的物质不一定是金属材料，如氧化铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)等，它们既不是纯金属，也不是合金。（2）金属材料包括纯金属和合金，金属材料中至少含有一种金属单质。2.金属材料的发展史（1）人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，就是以金属材料的使用作为标志的。人类使用最早的金属材料是青铜，使用最多的金属材料是钢铁。（2）应用最广泛的三大金属在人类使用金属的历史中，由早到晚的顺序是铜、铁、铝。目前世界年产量最高的金属是铁，居第二位的是铝，居第三位的是铜。知识点2金属的物理性质1.金属共同的物理性质（共性）自然界中的金单质有金属光泽。自然界中的金单质有良好的导电性。有良好的导热性。有良好的延展性。2.金属物理性质的差异（特性）颜色差异：大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色，铁、银呈银白色，铁粉和银粉是黑色。状态差异：大多数金属在常温下为固体，但汞为液体。金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。3.金属单质与非金属单质物理性质的比较金属单质非金属单质状态常温下，大多数为固体(汞为液体)常温下，大多数是气体或固体，极少数为液体(如溴)光泽有金属光泽，不透明大多数没有光泽，有的透明导电、导热性大多数为电和热的优良导体大多数不能导电、导热延展性大多数具有延展性大多数不具有延展性密度一般较大一般较小地壳中含量最高的金属元素—铝熔点最高的金属—钨人体中含量最高的金属元素—钙熔点最低的金属—汞目前世界年产量最高的金属—铁密度最大的金属—锇导电、导热性最好的金属—银密度最小的金属—锂硬度最高的金属—铬4.金属的物理性质与用途之间的关系金属光泽用金、银等制作装饰品导电性用铜、铝等制作电线、电缆导热性用铁、铝等制作炊具延展性拉丝、做箔，制成各种形状【典例1】下列物质的用途主要与化学性质有关的是A．铁可用于制作炊具 B．液氧作为火箭发射的助燃剂C．用金刚石切割玻璃 D．用活性炭除去水中的色素【典例2】青铜是人类最早使用的铜锡合金。下列说法中错误的是A．青铜属于金属材料 B．青铜耐腐蚀C．青铜的熔点比纯铜的熔点要低 D．铜是目前世界年产量最高的金属【典例3】下列关于金属的说法正确的是A．地壳中含量最高的金属元素是铝 B．氧化铝属于铝合金C．所有的金属在常温下均为固体 D．金属铜的导电性最好【典例4】下列关于“化学之最”的说法正确的是A．天然存在的最硬的物质是金刚石B．年产量最高的金属是铜C．地壳中含量最高的金属元素是氧D．相同条件下密度最大的气体是氢气知识点3合金1.合金的概念合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的物质。①合金都是混合物，其中至少含有一种金属单质，合金可由金属与金属熔合而成，也可以由金属与非金属熔合而成。②形成合金的熔合过程中不生成新物质，发生物理变化，组成合金的各成分保持着它们各自的化学性质。③金属氧化物（如Fe2O3）不是合金，因为它们既不是混合物，也没有金属特征（导电性等）。2.合金的性能（1）实验∶合金和纯金属的比较实验内容∶比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽和颜色；将它们互相刻画（如图所示），比较它们的硬度。实验记录∶性质比较现象黄铜铜硬铝铝光泽和颜色有光泽，黄色有光泽，紫红色有光泽，银白色有光泽，银白色硬度铜片上有划痕，黄铜比铜硬度大铝片上有划痕，硬铝比铝硬度大结论合金的硬度一般大于其组分金属的硬度；颜色可能与其分金属不同（2）合金的优良性能（重点）合金具有金属特征，但由于其组成发生了改变，性能也随之发生改变，如抗腐蚀性能、机械性能更好等。3.铁的合金（生铁与钢）生铁钢含碳量2%-4.3%0.03%-2%所含元素铁、碳、硅、锰等铁、碳、铬、镍等性能质硬而脆，无韧性坚硬，有韧性机械加工可铸，不可锻压可铸、可锻压、可压延用途制铁锅、暖气片、机床等制交通工具、炊具等生铁与钢性能差异的主要原因是它们的含碳量不同。4.钛和钛合金钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。（1）优良性能:①熔点高、密度小;②可塑性好、易于加工、机械性能好;③抗腐蚀性能好。（2）用途:①钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来制造人造骨等;②钛和钛合金被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。5.其他常见的合金合金主要成分主要性能主要用途不锈钢铁、铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、炊具、容器、反应釜锰钢铁、锰、碳韧性好、硬度大钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架黄铜铜、锌强度高、可塑性好易加工、耐腐蚀机器零件、仪表、日用品青铜铜、锡强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机器零件如轴承、齿轮等白铜铜、镍光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工钱币、代替银做饰品焊锡锡、铅熔点低焊接金属硬铝铝、铜、镁、硅强度和硬度好火箭、飞机、轮船等制造业18K黄金金、银、铜光泽好、耐磨、易加工金饰品、钱币、电子元件【典例1】《吕氏春秋》中提到：“金（铜）柔锡柔，合两柔则为刚，燔（烧）之则为淖（液体)。”下列说法不正确的是A．铜锡合金与纯铜相互刻画，纯铜上会留下印记B．铜锡合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属的抗腐蚀性能更好C．“合两柔则为刚”的过程是化学变化D．铜的导电性良好，因此可用于制作导线【典例2】下列有关说法正确的是A．地壳中含量最高的金属元素是钙B．合金的硬度一般比组成它们的纯金属的硬度大C．钢的性能优良，所以钢是纯净的铁D．银的导电性最好，大多数电线都是用银作材料【典例3】为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金的，口罩核心材料为熔喷布。关于口罩的说法正确的是A．铝合金属于纯净物B．鼻梁条使用铝合金，利用其硬度大、抗腐蚀性好的优点C．医用口罩对细菌、病毒有较强的阻隔作用，其作用原理相当于过滤D．铝合金的熔点比金属铝高【典例4】下列物质属于合金的是A．水银 B．磁铁矿 C．黄铜 D．金刚石知识点4金属与氧气的反应实验表明，大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。金属反应条件实验现象化学方程式镁、铝常温打磨过的镁条、铝片在空气中表面逐渐变暗2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O3铁、铜点燃或加热常温下铁、铜在干燥的空气中很难与氧气反应。在氧气中点燃细铁丝，细铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热;在空气中加热铜丝，铜丝表面变黑3Fe+2O2点燃Fe3O42Cu+O2△2CuO金即使在高温时也不与氧气反应--（1）金属与氧气反应的难易程度，也可在一定意义上反映出金属的活泼程度，即镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金最不活泼。（2）铝的抗腐蚀性能好的原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。（3）"真金不怕火炼"说明金即使在高温时也不会与氧气反应。所以可以利用灼烧法鉴别黄铜（铜锌合金）和黄金，灼烧时无现象的是黄金，表面变黑的是黄铜。知识点2金属与盐酸、稀硫酸的反应实验∶金属与盐酸、稀硫酸的反应（1）实验步骤①在试管里放入少量镁，加入5mL稀盐酸，用燃着的小木条放在试管口，观察现象，并判断反应后生成了什么气体。②参照上述实验步骤，分别在放有少量锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸，观察现象，比较反应的剧烈程度。如果有气体生成，判断生成的是什么气体。③用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较发生的现象。（2）实验记录金属现象（与稀盐酸或稀硫酸）反应的化学方程式镁剧烈反应，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑锌反应较剧烈，产生较多气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑铁反应缓慢且有少量气泡产生，溶液由无色逐渐变成浅绿色，生成的气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑铜无变化--（3）实验结论：镁、锌、铁与盐酸或稀硫酸反应产生氢气，镁反应速率最快，锌次之，铁最慢，铁与盐酸或稀硫酸反应时溶液由无色变成浅绿色。铜不与盐酸或稀硫酸反应。金属的活动性：镁>锌>铁>铜。（1）金属与酸混合一段时间后，用燃着的小木条放在试管口点燃产生的气体，看到气体能燃烧，且产生淡蓝色火焰，由此可判断反应生成的气体是氢气。（2）实验室一般选用锌与稀硫酸反应制取氢气，因为锌与稀硫酸反应速率适中，便于收集；不选用镁，是因为镁与稀硫酸反应速率太快，来不及收集；不选用铁，是因为铁与稀硫酸反应速率太慢，实验时间太长。（3）比较不同金属与酸反应的速率需要控制的变量：①酸的种类、浓度和体积;②金属的形状（或金属与酸的接触面积）;③温度。（4）利用金属与酸的反应判断金属活动性的方法：在相同条件下，能与酸反应的金属比不能与酸反应的金属活泼；与酸反应产生气泡快的金属比产生气泡慢的金属活泼。【典例1】下列有关化学知识描述正确的是A．金属铝在空气中具有抗腐蚀性，是因为金属铝不与空气反应B．硫在纯氧中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，并生成有刺激性气味的气体C．金刚石，石墨物理性质差异得大，是因为原子排列方式不同D．加热高锰酸钾可以制取O2，分离液态空气也可以得到O2，两者都属于化学变化【典例2】下列图像不能正确反映其对应关系的是A．向一定量且等质量的锌和镁中分别加入足量的稀盐酸B．向一定量的稀盐酸中加入足量的不同金属C．等质量的镁、铁分别与足量的相同浓度的稀硫酸反应D．向等质量的铁粉和锌粉中加入足量等浓度的稀硫酸【典例3】等质量的甲、乙两种金属，分别与足量等浓度的盐酸反应（已知甲乙在生成物中化合价均为+2），生成氢气的质量和反应时间的关系如图所示，其中不正确的是A．甲、乙两种金属中较活泼的是甲 B．产生氢气的速率：甲>乙C．生成氢气的质量：甲>乙 D．相对原子质量较大的是甲【典例4】现有某金属混合粉末，可能由Mg、A1、Fe中的两种或三种组成。取27g样品加入足量稀盐酸，充分反应后，得到氢气的质量为2g，则该金属混合粉末的组成不可能为A．Mg、Fe B．Mg、AlC．Al、Fe D．Mg、Al、Fe【典例5】有Mg、Al、Zn的混合物共7.2g，与足量盐酸反应，生成H2的质量可能是A．0.2g B．0.6g

C．0.9g D．0.8g知识点5置换反应概念：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。特点：反应物和生成物都是两种，且均为一种单质和一种化合物（可简记为“一换一”）。表达式：A+BC=B+AC举例：金属+酸——如Mg+2HCl=MgCl2+H2↑金属+化合物溶液——如Fe+CuSO4=FeSO4+Cu非金属+金属氧化物——如C+2CuO高温2Cu+CO2↑（1）有单质和化合物参加的反应不一定是置换反应，如CH4+2O2点燃2H20+CO2。（2）有单质和化合物生成的反应也不一定是置换反应，如CO+CuO△Cu+CO2。（3）当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2价。（4）置换反应属于化学反应的基本反应类型。（5）置换反应中一定有元素化合价的改变，因为反应前后有不同的单质。知识点6金属活动性顺序1.实验∶金属活动性顺序实验步骤实验装置实验现象反应的化学方程式把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中铝丝上有紫红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中铜丝上有银白色物质生成，溶液由无色逐渐变为蓝色Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag把一根洁净的铜丝浸人硫酸铝溶液中--无变化--用砂纸打磨金属丝的目的是除去金属表面的氧化膜或污物。2.常见金属的活动性顺序（重点，必背）（1）在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。（2）在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。（3）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。（4）金属与酸反应的条件：氢之前，能置换；常见酸，盐酸，稀硫酸。（硝酸、浓硫酸具有氧化性，与金属不发生置换反应）（5）金属与金属化合物反应的条件：强换弱，盐要溶；钾钙钠，要除外。意思是在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来;金属化合物必须可溶;金属还要排除K、Ca、Na三种金属，因为这三种金属的活动性太强，加入金属化合物溶液中时先与水反应。①金属活动性顺序的谐音记忆：嫁给那美女，薪贴七千轻，统共一百斤。②金属活动性是指金属原子在溶液中失去电子的能力。【典例1】下列化学反应方程式书写正确，且属于置换反应的是A． B．C． D．【典例2】在一定量的硝酸银和硝酸铜溶液中加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤液，下列分析正确的是A．如果滤液显蓝色，则滤渣一定没有CuB．在滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，滤液中的溶质可能含有两种C．如果滤渣只含一种金属，滤液中的溶质可能含有三种D．在滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤渣中一定含有Ag和Cu【典例3】将一定量的锌和金属R的混合粉末加入一定量的氯化铜溶液中，溶液质量的变化情况如图所示，下列说法正确的是A．金属活动性Zn＞RB．反应过程中，剩余固体的质量先变大后变小，最后不变C．反应结束后过滤，若向滤渣中加入稀硫酸有气泡产生，则滤液一定无色D．反应结束后过滤，滤渣中一定有Cu，可能有Zn和R【典例4】垃圾回收，分类的关键确定垃圾的成分，是对垃圾进行分类的前提。某同学收集到一包固体废弃物，可能是由碳、镁、铜中的一种或者几种组成，为了确定其成分，在老师的指导下，同学们取样进行了如下实验。(1)气体A为___，溶液A中的溶质有___。(2)固体A组成中一定含有的物质是___。(3)固体A与硝酸银溶液反应得到蓝色溶液B的化学方程式为________。(4)气体C与澄清石灰水反应得到白色沉淀D的化学方程式为____________。【典例5】有镁、铝，锌的混合物共14.4g，与足量盐酸反应，生成氢气的质量可能是A．0.4g B．1.2g C．1.6g D．1.8g重难点1：有关金属化学性质的化学方程式金属与氧气的反应（1）2Mg+O2=2MgO（2）3Fe+2O2点燃Fe3O4（3）4Al+3O2=2Al2O3（4）2Cu+O2△2CuO2.金属与稀酸的反应（1）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（2）Fe+2HCl=FeCl2+H2↑（3）Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑（4）Mg+2HCl=MgCl2+H2↑（5）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（6）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑（7）2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑（8）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑3.金属与金属化合物的反应（1）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（2）Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag（3）2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu重难点2：金属与酸反应的图像分析1.横坐标为不同物理量时的图像分析（以锌、铁两种金属与盐酸反应为例）横坐标表示反应时间①等质量的金属分别和足量的同体积、同浓度的酸反应，金属被消耗完时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，产生的氢气越多，曲线的拐点越高，金属越活泼曲线越陡;②若酸少量，最终生成氢气的质量相等横坐标表示金属质量等质量的金属分别和少量同体积、同浓度的酸反应时，化合价相同的元素，相对原子质量越小的，生成的氢气越多，曲线越陡;金属过量时，酸完全反应，生成的氢气质量相等，曲线拐点相平横坐标表示酸的质量向等质量的不同金属中分别加浓度相同的盐酸至过量，金属反应完之前，消耗盐酸的质量相等，产生氢气的质量也就相等，曲线重合;酸过量时，化合价相同的元素，相对原子质量小的金属产生的氢气多，曲线拐点在上方2.解题方法（1）可以通过单位时间内产生氢气的多少来比较金属活动性强弱，单位时间内产生氢气多即反应速率快，则该金属活动性强（即金属越活泼曲线越陡）。（2）一定质量的金属与足量的酸反应产生氢气的质量公式：m(H2)=m(金属)×nR，其中n表示生成物中金属元素化合价的数值，R表示金属的相对原子质量。为方便记忆，我们将nR称为金属的价量比（“价”指化合价，“量”指相对原子质量），m(H2)=【典例1】下列图像能正确表示对应关系的是A．①向等质量、等浓度的稀硫酸中分别加入足量的锌、铁B．②向等质量的镁、锌中分别加入稀硫酸C．③向三份等质量、等浓度的稀盐酸中分别加入等质量、足量的镁、铝、铁D．④向等质量、等浓度的稀盐酸中分别加入等质量且足量的镁、铁【典例2】已知金属R和Fe、H活动性强弱关系为Fe＞R＞H，下列说法正确的是A．金属R放入Mg(NO3)2溶液中，有镁析出B．金属R放入稀硫酸溶液中，有气泡产生C．金属铁（足量）放入无色的R(NO3)2溶液中，溶液变黄色D．金属R放入AgNO3溶液中，一段时间后溶液质量一定变大【典例3】某金属混合物有Mg、Al、Zn、Cu四种金属中的两种组成，6.5g该金属混合物与足量的盐酸反应可得到0.2g的氢气。则该金属混合物中一定含有A．Mg B．Al C．Zn D．Cu【典例4】下列所示的四个图像，不能正确反映对应变化关系的是①向一定量硝酸铜和硝酸镁的混合溶液中加入铁粉②等质量的镁和铁分别与等质量、等浓度足量的稀硫酸反应③向一定量稀盐酸中加入镁条④向一定量的氯化铜溶液中加入镁条A．①② B．②③ C．①③ D．②④知识点7金属在自然界中的存在1.金属资源的存在方式地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。2.金属元素在地壳中的含量按质量分数计算，地壳中含量最多的金属元素是铝元素，占7.73%，其次是铁元素，占4.75%。3.金属矿石（1）工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。金属矿石赤铁矿磁铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S（2）我国矿物种类比较齐全且储量丰富：钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。选择矿石进行金属冶炼时，一般选择金属含量相对较高，且冶炼过程中不易产生有害物质的矿石。例如，炼铁时一般选择赤铁矿或磁铁矿，而不选择含铁量较低的菱铁矿。知识点8一氧化碳还原氧化铁实验反应原理3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2实验装置实验步骤①检查装置的气密性;②装入药品并固定;③点燃酒精灯;④向玻璃管内通人一段时间一氧化碳;⑤点燃酒精喷灯给氧化铁加热;⑥反应完成后熄灭酒精喷灯;⑦继续通人一氧化碳至玻璃管冷却;⑧熄灭酒精灯
实验现象红棕色粉末逐渐变为黑色;澄清石灰水变浑浊;尾气燃烧产生蓝色火焰注意事项①实验开始前,先通入一段时间CO的目的是排出装置内的空气，防止爆炸;②实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，目的是防止高温下铁与氧气接触重新被氧化，同时也能防止液体倒吸;③尾气处理方法：气球收集、点燃等（CO有毒，会污染空气）（1）在此反应中，CO夺取了Fe2O3中的氧，使Fe2O3还原成Fe，CO是还原剂。（2）产物检验方法：检验二氧化碳利用澄清石灰水；检验铁粉可利用磁铁吸引或取样，加入稀盐酸（或稀硫酸），观察现象。（3）该实验的步骤可简记为通气、点灯、熄灯、停气（或气灯灯气）。【典例1】兴趣小组用如图装置探究炭粉还原氧化铁，称取3.2g氧化铁与2g过量炭粉均匀混合，放入重48.48g的玻璃管中。实验中观察到A中固体全部变成黑色，B中变混浊。实验结束后称得玻璃管和固体的总质量为52.24g。下列说法错误的是(假设每个步骤均反应完全，2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑)A．参加反应的炭粉的质量是0.36gB．该装置的缺点是无尾气处理装置C．称量B装置反应前后的质量，增重0.88gD．充分反应后，先打开K，通入氮气，再熄灭酒精喷灯，防止石灰水倒吸【典例2】碳和碳的氧化物在生活、生产中有着很多的用途。下列说法不正确的是A．金刚石、石墨都是碳单质，在常温下化学性质都很稳定B．一氧化碳和二氧化碳都含碳元素，所以性质相同C．空气中一氧化碳过多或二氧化碳过多都会危及生命D．工业炼铁的高炉内发生化学反应，既会产生一氧化碳，也会产生二氧化碳【典例3】金属材料在生产、生活和社会发展中的应用较为广泛。(1)铁和铝都可以用来制作炊具，主要是利用它们的__________性。(2)人们大量使用的是合金而不是纯金属，这是因为合金具有更多优良的性能，例如铜比纯铁的硬度__________（选填“大”或“小”）。(3)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反应。某同学利用下图所示装置进行实验。①实验前“入CO”与“开始加热”的先后顺序是__________。②硬质玻璃管中观察到的现象是_________，发生反应的化学方程式为__________。③右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是_________。(4)下图是探究铁钉生锈的实验。①一段时间后，观察到U形管中红墨水液面的变化情况是__________。②对比试管a、b中的实验现象，可得出铁生锈的一个条件是__________。知识点9工业炼铁1.原理：铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
2.原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。
3.主要设备：高炉（如图所示，以赤铁矿作为原料为例）。4.产品：生铁。（1）一氧化碳不是工业炼铁的原料。（2）工业炼铁的产品不是纯铁。（3）焦炭的作用：一是燃烧产生高温，二是提供还原剂一氧化碳（CO2+C高温2CO）（4）炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去。（5）高炉内发生的主要化学反应：①O2+C高温CO2；②CO2+C高温2CO；③3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2知识点10有关化学反应中杂质问题的计算1.原理
（1）化学方程式所表示的各物质发生化学反应时的质量关系，是纯净物之间的质量关系。（2）在实际生产中，原料和产物一般都不可能是纯净物，因此在计算时必须将含杂质的物质的质量换算成纯净物的质量再进行计算。
2.不纯物质、纯物质、纯度（纯物质的质量分数）之间的关系（1）纯度=纯物质的质量不纯物质的质量（2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度（3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度（4）杂质的质量=不纯物质的质量×（1-纯度）3.含杂质物质的化学反应计算的一般步骤（1）将含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。（2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量。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纯物质的质量分数。计算时一般都假定杂质不发生反应。换算后的纯物质的质量在代人化学方程式时要找准对应的位置。【典例1】某工厂要用赤铁矿石主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素来炼制生铁。若用含杂质的赤铁矿石60t来炼制生铁，假设在炼制过程中损失的铁元素，则能炼得含铁的生铁的质量是A．7.875t B．45t C．31.5t D．35t【典例2】金属材料对人类的生产生活和社会发展有着极其最重要的作用。(1)人类历史上使用最早的合金是的______，世界上最常见、应用很广的钢和生铁是______等元素形成的合金。(2)铁锅做炊具主要是利用了铁的______性，铜常用来做电线电缆则是利用铜有______性。(3)如图是炼铁高炉的示意图，根据图回答：①热空气从下面通入，铁矿石、焦炭和石灰石等原料从上面撒下的目的是______。②高炉中主要反应过程如下图所示，反应(1)主要发生在高炉内______区。焦炭在整个炼铁过程中所起到的作用有______和______。反应(3)的化学方程式是______。③高炉气体能直接排入空气中吗？为什么？_____。(4)如图是探究铁生锈条件的实验。要证明铁生锈需要氧气，必做的实验是______，通过以上实验说明铁生锈的必要条件是______。一段时间内，铁钉锈蚀最严重的的是______。知识点11金属资源保护实验：铁生锈条件的探究实验步骤①在A试管内加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使铁钉部分浸没在水中;②在B试管内加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使铁钉完全浸没在水中，然后在水面上覆盖一层植物油;③在C试管内放棉花和干燥剂，塞紧橡胶塞。将3支试管放置一周左右，观察铁钉生锈情况实验装置实验现象一周后,A试管内铁钉生锈,与水面接触处锈蚀严重;B、C试管内铁钉都没有生锈实验分析A与B对比,说明铁生锈必须有氧气参加;A与C对比,说明铁生锈必须有水参加实验结论铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触（1）将蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是赶走溶解在水中的氧气。（2）在水面覆盖一层植物油的目的是隔绝氧气。（3）酸和氯化钠等可以加快铁制品的锈蚀。2.铁生锈的条件与铁锈的成分
铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O，铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。铁的纯度，环境的温度、湿度也是影响铁锈蚀的因素;酸、盐溶液环境会加快铁锈蚀的速率。3.防止铁制品生锈的方法
破坏了铁锈蚀的条件，就能防止铁锈蚀。（1）保持铁制品表面洁净与干燥。
（2）涂一层保护膜，具体方法如下：物理方法--刷漆（油漆或银粉）、涂油等；化学方法--电镀其他金属（铬或锌）、烤蓝等。
（3）制成不锈钢。要根据不同的环境背景条件，采用不同的防锈方法。例如自行车的支架、铁制护栏等适合涂漆，自行车的链条则适合涂油，而切菜的菜刀则宜采用保持其表面洁净、干燥或使用不锈钢材料制造的方法。4.金属资源的保护保护金属资源的原因：矿物资源的储量是有限的，且不能再生。
保护金属资源的有效途径∶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（如塑料）等。【典例1】对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。实验中可观察到②中铁丝生锈，④中铁丝加热至一定温度后发生剧烈燃烧。下列说法中不正确的是A．对比①②可知，接触水是铁生锈的条件之一B．对比①④可知，温度达到着火点是铁燃烧的条件之一C．实验结束后，②中的小气球会胀大D．④中的干沙可更换成水【典例2】金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。(1)2022年11月20日，卡塔尔世界杯开幕，来自世界各国的足球劲旅在绿茵场上角逐今年的“大力神杯”。“大力神杯”由18K金铸造，金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好___________性。(2)《吕氏春秋》记载“金柔锡柔，合两柔则刚”（注：金指铜单质，锡指锡单质）。这句话说明铜锡合金比组成它的纯金属硬度___________（选填“大”或“小”）。(3)如图是用三根洁净无锈的铁钉探究铁生锈条件的实验。①由实验a、c可得出的结论是铁钉锈蚀的条件之一是需要与___________接触。②铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，其中Fe2O3中铁元素的化合价是___________。③下列措施中，能防止钢铁生锈的是___________（选填字母）A．在钢铁表面涂油B．在钢铁表面刷漆C．镀耐磨和耐腐蚀的铬D．制成耐腐蚀的合金如不锈钢(4)小王用图丙所示实验来验证铁和铜的金属活动性强弱，发生反应的化学方程式为___________。小李同学将试管①中的稀盐酸换成，仅一步操作即验证了铁和铜的金属活动性强弱，请你完成实验报告。实验步骤实验现象实验结论把一根用砂纸打磨过的铁丝伸入CuSO4溶液。铁丝表面有___________色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色。金属活动性：铁___________（选填“>”或“<”）铜重难点3有关铁的化学方程式1.有铁参与的反应（1）3Fe+2O2点燃Fe3O4（2）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（3）Fe+2HCl=FeCl2+H2↑（4）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu2.有铁生成的反应（1）Zn+Fe(NO3)2=Zn(NO3)2+Fe（2）2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑（3）3H2+Fe2O3高温2Fe+3H2O（4）3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2重难点4
一氧化碳还原氧化铁实验中的数据分析1.由化学方程式3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2可知，氧化铁失去氧原子变成铁，所以固体减少的质量为氧化铁中氧元素的质量。由氧化铁中氧元素的质量及其对应的质量分数可以求出氧化铁的质量，再结合化学方程式，可以求出参加反应的一氧化碳的质量以及反应生成的铁和二氧化碳的质量。
2.一氧化碳的实际用量与反应用量是不同的，实际用量除了反应用量外，还包括开始时和实验结束后所通入一氧化碳的量。
1．中国古代诗词中蕴含有很多化学原理，下列诗句的解释不正确的是A．千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金—金的密度比沙大B．遥知不是雪，为有暗香来—温度升高，分子运动加快C．吴山开，越溪涸，三金合冶成宝锷—“宝锷”的成分为合金D．何意百炼钢，化为绕指柔—生铁经不断煅烧捶打，百炼成钢2．下列对化学基本观念的认识正确的是A．微粒观：金刚石和石墨都是碳原子构成，所以物理性质相同B．能量观：燃料燃烧、盐酸和镁反应都放出大量热C．元素观：生铁和钢都是铁和碳合金，所以性能相同D．守恒观：电解水反应前后，分子和原子数目均不变3．下列物质的性质与其用途不匹配的是A．石墨质软——用作电池的电极材料B．不锈钢耐腐蚀——制造医疗器械C．氮气化学性质稳定——用作食物保护气D．干冰易升华——用于人工降雨4．A、B、C、D、E是初中化学常见物质。其中A、B、E均为黑色固体，A能与稀盐酸反应产生气泡。C和D的组成元素相同。(“一”表示两端的物质间能发生化学反应，“→”表示一种物质生成另一种物质，部分反应物、生成物和反应条件已略去)。下列说法正确的是A．物质A、C、E均为可燃物 B．反应E→C一定属于吸热反应C．物质B、C、D、E均为氧化物 D．物质C可通过置换反应生成A5．下列图像分别表示实验过程中某些物理量的变化，其中正确的是A．（图1）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制备氧气B．（图2）用相同质量的锌和铁分别跟足量稀盐酸反应C．（图3）高温煅烧石灰石D．（图4）用红磷燃烧的方法测量空气中氧气的含量6．下列图像能正确反映其对应变化关系的是A．镁在密闭容器中燃烧B．分别向等质量的铁粉和锌粉中加入等体积等浓度过量的稀硫酸C．在一密闭容器中，碳和氧化铜的混合物在高温条件下恰好完全反应D．在盛有铁钉的烧杯中加入足量的硫酸铜溶液7．学会识图能发展科学思维。下列图像与反应过程的变化趋势对应不正确是A．KMnO4受热分解B．硫在充满O2的集气瓶中燃烧C．向含等质量等浓度的稀盐酸中分别加入Zn和Fe至过量D．1g碳和1g氧气在密闭容器中充分反应8．在和的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤液仍为蓝色。下列对所得滤液和滤渣的描述错误的个数为：滤液中一定含有和滤渣中一定含有，可能含有滤液中可能没有A．个 B．个 C．个 D．个9．一定质量的M、N两种金属，分别与浓度相等的稀硫酸反应，生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示，分析图象得到的以下结论中，不正确的是A．两种金属的活动性：M>N B．两种金属生成氢气的质量：M=NC．两种金属消耗稀硫酸的质量：M=N D．消耗的金属质量：M=N10．在已经调平的托盘天平两边各放一只等质量的烧杯，向烧杯中各加入质量相等、溶质质量分数相同的稀盐酸，然后在左烧杯中放入镁，在右烧杯中放入与镁质量相等的铝。等充分反应后，下列分析错误的是A．天平保持平衡，左边烧杯中酸没有剩余，镁可能有剩余B．天平保持平衡，右边烧杯中，酸没有剩余，铝一定有剩余C．天平失去平衡，左边烧杯中，酸一定有剩余，镁一定没剩余D．天平失去平衡，右边烧杯中，酸可能有剩余，铝一定没剩余11．两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀盐酸酸，产生氢气的质量与加入盐酸的质量关系如图所示。由图可得出的信息：①a点时，产生氢气的质量Mg>Zn

②b点时，消耗盐酸的质量Mg>Zn③c点时，产生氢气的质量Mg=Zn

④d点时，两个烧杯中金属都有剩余⑤该图反映出镁比锌的金属活动性强。其中合理的个数为A．5个 B．4个 C．3个 D．2个12．向一定质量的Cu（NO3）2溶液中加入a克锌粉和铁粉的混合物，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，得到的固体质量仍为a克。下列分析合理的是①滤渣中可能有铜②向滤渣中加稀盐酸，可能有气泡产生③滤液中一定有Zn（NO3）2和Fe（NO3）2，可能有Cu（NO3）2④若忽略过滤操作中溶液损失，滤液中溶质的质量一定大于原混合溶液溶质的质量A．①② B．②④ C．①③ D．②③13．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14．金属材料在生活、生产中应用极其广泛。(1)为了方便出行，街面上出现了大量的“小黄车”，这种共享单车所用的材料中属于金属材料的是______（填字母）。a．塑料把

b．钢车架

c．铝合金轮毂

d．橡胶轮胎(2)这种共享单车的链条具有的性质是______（填字母）。a．密度大、熔点高

b．强度高、耐磨

c．光泽好、可塑性好(3)电动小黄车使用的是锂电池，其工作原理是锂在一定条件下与二氧化锰发生化合反应生成LiMnO2，该反应的化学方程式为______，反应后锰元素的化合价为______。15．金属材料在人类社会发展中发挥着重要作用。(1)下列有关金属及金属材料的说法正确的是_____。A．自然界中，金属都是以化合物的形式存在B．金属材料只含有金属元素C．生锈的钢铁制品没有回收价值D．铁粉可用于某些食品的“双吸剂”是因为可以吸收氧气和水分(2)将废旧手机的某些部件预处理得到镁、铝、铜、银的混合物。为回收其中的银和铜，设计如图操作流程。①写出步骤中产生气泡速率更快的化学方程式：______。②步骤I、Ⅱ、Ⅲ的操作是______。③步骤Ⅲ中所得溶液乙中一定含有的阳离子的符号是______。16．向一定量的Mg(NO3)2、Fe(NO3)2和AgNO3混合溶液中，加入过量的锌粒。反应中生成固体金属单质质量(m)，随反应时间(t)的变化图像如图所示。请回答下列问题。(1)请写出A点处溶液中的阳离子___________；(2)请写出t1~t2段发生反应的化学方程式___________。17．向盛有一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中逐渐加入过量的锌粉，并不断搅拌。溶液质量与加入锌粉的质量关系如图所示。请回答：(1)写出a点发生反应的化学方程式________。(2)写出b点所对应的溶液中的溶质__________。(3)写出d点所对应的溶液中滤渣的成分__________。18．实验创新可以使现象更明显，操作更简便。Y形管的使用能增强实验的对比性，增添实验的趣味性。某化学兴趣小组同学利用Y形管设计了以下三个实验进行探究活动，请回答下列问题。(1)据图甲所示实验，其设计的目的是_________，一段时间后，观察到Y形管右侧湿润的紫色石蕊试纸变红，写出发生反应的化学方程：__________。(2)图乙所示实验中，一段时间后，缓慢倾斜Y形管，将右侧的稀硫酸部分倒入左侧，依据___(填实验现象)，可得出结论：Zn的金属活动