2024年初中化学同步讲义（人教版）第8单元 课题3 金属资源的回收和利用（教师版）

第八单元课题3金属资源的回收和利用1.常见的金属资源及存在形式；2掌握铁的实验还原和工业炼铁原理；3.理解金属腐蚀、生锈条件；4.知道常见的金属资源保护的有效途径。一、金属资源概述1.少数很不活泼的金属以单质形式存在，如金、银等。2.绝大多数金属以化合物形式存在，如Fe、Cu、Al等。3.常见的金属矿石及其主要成分金属矿石赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S4.我国矿物储量居世界前列。5.人类每年要提取数以亿吨的金属用于工农业生产和其他领域，其中提取量最大的是铁。二、铁的冶炼1.实验室用CO还原氧化铁冶炼原理利用CO和Fe2O3反应，在高温下，把铁从铁矿石中还原出来。实验装置与仪器酒精喷灯、直玻璃管、试管、玻璃导管、铁架台、胶塞、酒精灯实验步骤①检查装置气密性；②装入药品并固定装置；③通入纯净的CO；④点燃酒精喷灯加热；⑤停止加热；⑥停止通入CO。实验现象红棕色粉末逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。相关反应3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温),)2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O2CO+O2eq\o(=,\s\up7(点燃),)2CO2思考与交流（（1）为什么要先通CO一段时间，再加热？（2）实验完毕，熄灭酒精喷灯后为何还要继续通CO至冷却？（3）为什么要用酒精灯点燃尾气？（4）酒精喷灯、酒精灯的点燃、熄灭顺序是？（5）如何检验该实验生成了铁单质？【答案】(1)排净玻璃管内的空气，防止高温加热不纯净的一氧化碳引起爆炸。(2)防止生成的铁在高温条件下被再次氧化。(3)防止有毒的一氧化碳进入空气中，污染空气。(4)通入一氧化碳一段时间后点燃酒精灯，然后再点燃酒精喷灯；结束后先熄灭酒精喷灯，等试管冷却后再熄灭酒精灯。(5)试验得到的黑色粉末能否被磁铁吸起。2.工业炼铁设备炼铁高炉高炉炼铁示意图原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气石灰石作用将矿石中的二氧化硅转变为炉渣CaCO3+SiO2eq\o(=,\s\up7(高温),)CaSiO3+CO2↑相关反应C+O2eq\o(=,\s\up7(高温),)CO2CO2+Ceq\o(=,\s\up7(高温),)2CO3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温),)2Fe+3CO2产物生铁(含碳)三、炼铁的相关计算在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。1.纯净物质的质量=含杂质物质的总质量×纯度2.含杂质物质的总质量=纯净物质的质量÷纯度举个例子【例题】用【例题】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?【解】1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80%=800t设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO2160112800tx=x=560t折合成含铁96%的生铁的质量为：560t÷96%=583t答：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583t。四、金属的腐蚀条件实验探究——铁钉锈蚀条件实验操作①②③实验现象生锈(水面附近锈蚀更严重)不生锈不生锈实验分析对比①②，可知铁生锈与氧气有关；对比①③，可知铁生锈与水有关。实验结论铁生锈的条件：铁与_________同时接触【答案】氧气、水思考与交流（（1）蒸馏水为何要经煮沸并迅速冷却？（2）为什么铁制品易生锈且可以全部锈蚀，而铝制品不易生锈？【答案】(1)除去蒸馏水里溶解的氧气，并防止氧气再溶于水。(2)铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以被全部锈蚀。无、金属锈蚀的防护措施1.防护原理①隔绝空气②隔绝水2.具体方法①保持铁制品表面干燥和洁净；②在铁制品表面涂一层保护膜如刷油漆、涂油，镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬；③制成合金钢，如不锈钢。六、金属资源的保护1.金属矿物的储量有限，且不能再生。2.保护金属资源的有效途径：①防止金属的腐蚀；②金属的回收利用；③有计划、合理地开采金属矿物；④努力寻找金属替代品。►问题一金属元素的存在形式【例题1】从化学的角度对下列诗句、成语进行解释，错误的是A．“点石成金”—化学反应改变了元素种类B．“满架蔷薇一院香”—分子在不停地运动C．“热胀冷缩”—粒子间的间隙发生变化D．“沙里淘金”—金在自然界中可以单质形式存在【答案】A【详解】A、化学反应前后原子和元素种类都不变，故A选项错误；B、闻到气味类的说明分子是运动的，故B选项正确；C、热胀冷缩是物质体积发生了变化，从微观方面看是构成物质的微粒间的间隙发生变化，故C选项正确；D、沙里淘金，是将金从沙子中分离出来，金在自然界中能以单质形式存在，故D选项正确；故选A。【变式1】下列是4种矿石(括号中为主要成分)，其主要成分属于单质的是A．铝土矿 B．金矿C．白钨矿 D．辉铜矿【答案】B【详解】A、铝土矿主要成分是氧化铝，由两种元素组成，属于化合物，故不符合题意；B、金矿是主要成分是金，由一种元素组成，属于单质，故符合题意；C、白钨矿主要成分是CaWO4，由三种元素组成，属于化合物，故不符合题意；D、辉铜矿主要成分是Cu2S，由两种元素组成，属于化合物，故不符合题意。故选B。►问题二炼铁【典例2】如图是实验室中模拟炼铁的实验装置，完成下列问题(1)实验过程中先进行的是________。(填“加热”或“通一氧化碳”)(2)写出A中反应的化学方程式：________，可观察到的现象是________；(3)B中观察到的现象是________，B中反应的化学方程式是________；(4)该装置的不足之处是________。【答案】(1)通一氧化碳(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2红色粉末变成黑色(3)澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O(4)没有尾气处理装置【解析】(1)为防止CO与空气混合加热时引起爆炸，进行加热前要先通入CO排出装置内空气；故实验过程中，先要进行的是通一氧化碳；(2)装置A中通入的CO在高温下还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，看到红色粉末变成黑色，反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；(3)装置B中澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；(4)尾气中含有毒气体CO没经处理直接排放到空气中，这是此实验中的不足，应加以改进。【变式2】甲图是一氧化碳还原氧化铁的装置，乙图是炼铁高炉示意图，下列叙述中正确的是A．甲图中实验开始时应先点燃加热氧化铁的酒精喷灯，再通COB．乙图炼铁中原料焦炭的作用只是提供热量C．高炉炼制出的生铁是铁合金的一种，属于合成材料D．一氧化碳还原氧化铁的反应中，一氧化碳是还原剂，一氧化碳发生了氧化反应【答案】D【详解】A、甲图中实验开始时，应先通入一氧化碳，将装置内空气排尽，然后点燃加热氧化铁的酒精喷灯，防止发生爆炸，不符合题意；B、乙图炼铁中原料焦炭的作用是提供热量和提供还原剂一氧化碳，不符合题意；C、高炉炼制出的生铁是铁合金的一种，属于金属材料，不符合题意；D、一氧化碳还原氧化铁的反应中，一氧化碳得到氧，是还原剂，一氧化碳发生了氧化反应，符合题意。故选D。【例题3】某炼铁厂月产含铁96%的生铁21000t，若用含75%Fe3O4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁铁矿？【答案】解：设磁铁矿的质量为xx=37120t答：至少需要37120t磁铁矿。【详解】见答案。【变式3】现有①赤铁矿(主要成分是Fe2O3)②磁铁矿(主要成分是Fe3O4)③黄铁矿(主要成分是FeS2)，请你从经济效益和环境保护的角度分析三种矿石哪种不适合用来炼铁？为什么？【答案】FeS2；因为FeS2的含铁量少，而且在冶炼的过程中，会产生二氧化硫而污染空气【详解】根据计算可知，Fe2O3中铁元素的质量分数为×100%=70%，Fe3O4中铁元素的质量分数为×100%≈72.4%，FeS2中铁元素的质量分数为×100%≈46.7%，二硫化亚铁中铁的含量最低，而且含有的硫元素燃烧能生成二氧化硫，污染环境，故填：FeS2，因为FeS2的含铁量少，而且在冶炼的过程中，会产生二氧化硫而污染空气。【变式4】小明设计了下图所示的实验装置，进行CO还原Fe2O3的实验。试回答：(1)该装置存在一处不完善的地方是______________________。(2)实验结束，装置冷却后A处观察到的现象是______________________；(3)金属在生产和生活中有广泛的应用。下列金属制品中，利用金属导热性的是______________________。A．灯泡中钨丝 B．铝导线 C．铁锅(4)工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，最多得到多少吨的纯铁？(根据化学方程式进行计算，写出完整的计算过程)_____________【答案】(1)缺少尾气的处理装置(2)红棕色固体逐渐变成黑色(3)C(4)设：最多得到纯铁的质量为x

x=336t

答：最多得到336吨的纯铁。【解析】(1)一氧化碳有毒，不溶于水，不与石灰水反应，该装首缺少尾气的处理装置，而把一氧化碳直接排故到空气中了；(2)一氧化碳还原氧化铁，生成铁单质和二氧化碳，A处观察到的现象是红棕色固体逐渐变成黑色；(3)A、灯泡中钨丝是利用金属的熔点高、导电性，故错误；B、铝导线利用金属的导电性，故错误；C、铁锅利用金属的导热性，故正确，故选：C。(4)见答案。►问题三金属锈蚀的条件【典例4】将4枚洁净无锈的铁钉分别放入试管中，如图所示进行实验，试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是A．①②③④B．②③①④C．③④①②D．④②①③【答案】D【详解】铁生锈的条件是铁与氧气、水直接接触，①铁与水、少量氧气接触，生锈速度较慢；②铁与水、氧气充分接触，生锈快；③隔绝氧气，不易生锈；④与②相比，食盐水会加快铁生锈的速度，生锈最快；试管中铁钉锈蚀速度由快到慢的顺序是：④②①③。故选D。【变式4-1】如图所示，大试管中是螺旋状光亮的铁丝，把试管倒插在水中放置一段时间，观察到铁丝表面有_____________生成，试管内水面将__________，产生这一现象的原因是________________。【答案】铁锈上升铁与氧气、水反应，使试管内压强减小，从而使得水面上升【详解】试管内的铁丝与氧气、水接触，故放置一段时间后，铁丝表面有铁锈生成；试管内水面将上升；产生这一现象的原因是：铁与氧气、水反应，使试管内压强减小，从而使得水面上升。【点睛】铁生锈的条件是铁与氧气、水接触。【变式4-2】某同学根据铜锈的成分Cu2(OH)2CO3作出猜想:引起金属铜锈蚀的因素除有氧气和水外,还应该有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”,需要进行下列实验中的A．甲和乙 B．甲和丁 C．乙和丁 D．丙和丁【答案】B【详解】甲试管的铜片与氧气、水和二氧化碳同时接触发生了锈蚀；乙中的铜片与二氧化碳和水接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与氧气有关；丙中的铜片与二氧化碳和氧气接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与水有关；丁中的铜片与氧气和水接触没有锈蚀，说明了铜的锈蚀与二氧化碳有关。由以上分析可知，通过实验甲与丁的对比得出：铜的锈蚀必须有二氧化碳参与。故选B。【变式4-3】为探究铁生锈的条件，同学们在实验室里用铁钉和其他物质设计了如图实验(提示：CaCl2做干燥剂)(1)一段时间后，U形玻璃管中红墨水左侧液面______(填“升高”或“下降”)，原因是______。(2)对比a试管和b试管中铁钉生锈情况，得出铁生锈的条件是______。【答案】(1)升高a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小(2)需要与水接触【分析】(1)铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果，一段时间后，由于a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小，U型玻璃管中红墨水左侧液面升高，故填：升高；a试管中的铁钉生锈消耗了氧气，压强变小。(2)试管a中铁钉与氧气和水充分接触，试管b中铁钉只能与干燥的空气接触，一段时间后，a试管中的铁钉生锈，而b试管的铁钉没有生锈，可以得出铁生锈的条件是需要与水接触，故填：需要与水接触。►问题四金属资源的回收【例题6】日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀，下列做法中不能起防锈作用的是()①在铁制品表面镀锌

②在铁制品表面涂油脂

③在铁制品表面覆盖搪瓷

④在铁器表面刷油漆⑤自行车脏了用清水冲洗

⑥用废酸液冲洗铁制污水管道

⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干⑧保留铁件表面的铁锈作保护层．A．①③⑦

B．②④

C．⑤⑥⑧

D．①⑦【答案】C【详解】①在铁制品表面镀锌，把铁与空气和水隔开，可以防锈；②在铁制品表面涂油脂，把铁与空气和水隔开，可以防锈；③在铁制品表面覆盖搪瓷，把铁与空气和水隔开，可以防锈；④在铁器表面刷油漆，把铁与空气和水隔开，可以防锈；⑤自行车脏了用清水冲洗，因与水和空气接触，会加快生锈；⑥用废酸液冲洗铁制污水管道，会促进生锈；⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干，是可以防锈的．⑧铁件表面的铁锈结构疏松，不会保护铁，铁会继续被锈蚀，所以铁件表面的铁锈不能防锈．所以不能起防锈作用的是⑤⑥⑧．故选C．【变式6-1】小明同学为了研究影响铁生锈的因素，进行了如下实验：在A、B、C、D四只烧瓶中分别放入干燥的细铁丝，浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝(使细铁丝完全浸没在食盐水中)(四只烧瓶中细铁丝的质量均相同)，然后装配成如图所示的四套装置，每隔0.5小时测量导管中水面上升的高度，结果如表所示：请回答：烧瓶时间(h)00.51.01.52.02.53.0A干燥的细铁丝0000000B浸过食盐水的细铁丝00.41.23.45.67.69.8C浸过清水的细铁丝0000.30.82.03.5D完全浸没在食盐水中的细铁丝0000000(1)以上实验中，铁生锈速率最大的是___________瓶(填烧瓶号，下同)(2)证明铁生锈需要水参与，应选择的烧瓶是___________。(3)证明食盐能促进铁生锈，应选择的烧瓶是___________。(4)为了防止钢铁生锈，人们常采用表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法，这些方法的共同原理是___________。【答案】(1)B(2)AC(3)BC(4)隔绝氧气和水【分析】(1)由表中数据可知，B瓶导管中水面上升的高度最大，说明消耗的氧气最多，生锈的速率最大。(2)烧瓶A为干燥铁丝，烧瓶C为浸过清水的细铁丝，证明铁生锈需要水参与，应选择的烧瓶是AC。(3)烧瓶B为浸过食盐水的细铁丝，烧瓶C为浸过清水的细铁丝，证明食盐能促进铁生锈，应选择的烧瓶是BC。(4)使钢铁与水和氧气隔绝，可以防止生锈；在钢铁表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法可以防止生锈，这些方法的共同原理是隔绝氧气和水。【基础强化】1.自然资源是宝贵的财富，下列有关资源的说法正确的是A．空气中的二氧化碳严重危害环境，毫无益处B．地球上的水资源非常丰富，但淡水资源相对较少C．自然界中化石燃料非常丰富，取之不尽，用之不竭D．金属资源都是以化合物形式存在于自然界里【答案】B【详解】A、空气中二氧化碳含量过高，会造成温室效应，但是二氧化碳用途很多，如二氧化碳是植物光合作用的原料，固体二氧化碳，即干冰，可用于人工降雨等，不符合题意；B、地球上的水资源非常丰富，但淡水资源相对较少，且分布不均，符合题意；C、自然界中化石燃料有限，应合理开采，不符合题意；D、大多数金属资源是以化合物形式存在于自然界里，少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在，不符合题意。故选B。2.下列关于金属的说法中，正确的是A．大多数金属在自然界中以单质形式存在B．钢属于合金，生铁不属于合金C．铝土矿的主要成分是Al2O3D．电线一般用铜制而不是银制，是因为铜的导电性比银好【答案】C【详解】A、大多数金属在自然界中以化合物形式存在，只有少数金属(例如金、银)以单质形式存在，故错误；B、钢和生铁都属于铁合金，故错误；C、铝土矿的主要成分是Al2O3，故正确；D、银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不是银制，是因为银的价格较贵，故错误。故选C。3.铁和钛是生活、生产中的重要金属，下列说法不正确的是A．铁在潮湿的空气中能形成致密的氧化物保护膜B．钛合金可用于制造船舶C．铁具有良好的导热性，可用于制造炊具D．钛合金可用于制人造骨【答案】A【详解】A、铁在潮湿的空气中发生锈蚀，生成疏松多孔的铁锈，会促进铁的锈蚀，选项错误；B、钛合金的性能优良，具有良好的耐腐蚀性等性质，可用于制造船舶，选项正确；C、铁具有良好的导热性，可用于制造炊具，选项正确；D、钛合金的强度大，与人体不产生排斥，可用于制人造骨，选项正确，故选A。4.在下列条件中，铁最容易生锈的是A．仅与空气接触 B．仅与水接触C．与空气和水同时接触 D．不与空气和水接触【答案】C【详解】铁生锈需要与氧气和水同时接触。所以在与空气(或氧气)和水同时接触时最容易生锈，故选C。5.下列关于铁、锌、铜三种金属及其合金的说法不正确的是A．铁在潮湿的空气中易生锈 B．可以用铁桶盛放硫酸铜溶液C．我国历史上最早使用的金属是铜 D．黄铜(铜与锌的合金)的硬度大于纯铜【答案】B【详解】A.因为铁与水和氧气接触，所以铁在潮湿的空气中易生锈，选项说法正确B.不可以用铁桶盛放硫酸铜溶液，因为铁的活性太强，会和硫酸铜反应，选项说法错误。C.因为铜的活性相对较弱，所以我国历史上最早使用的金属是铜，选项说法正确。D.黄铜(铜与锌的合金)的硬度大于纯铜，合金硬度大于组成他的纯金属，选项说法正确。故选：B6.下列关于金属资源的说法中，不正确的是()A．地球上的金属资源是取之不尽的B．回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约资源和能源C．合理开采矿藏是保护金属资源的有效途径D．寻找金属的代用品也是保护金属资源的有效途径【答案】A【解析】【分析】根据金属资源的利用和保护知识进行分析。【详解】A、矿物的贮存有限，而且不能再生，所以不是取之不尽用之不竭的，选项A不正确，符合题意；B、金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，选项B正确，不符合题意；C、合理开采矿藏是保护金属资源的有效途径，选项C正确，不符合题意；D、随着科学技术的发展，新材料层出不穷，如用塑料代替钢等，可以减少金属的使用，选项D正确，不符合题意。故选A。7.钢铁是使用最多的金属材料，但每年因锈蚀而损失的数量巨大，防止金属诱蚀已成为科学研究中的重大问题。以下有关金属锈蚀的叙述不正确的是A．钢铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易锈蚀B．铝比钢铁中的铁活泼，因而铝的抗腐蚀性能比钢铁差C．钢铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学反应D．在钢铁表面刷漆或镀耐锈蚀金属都可防止钢铁锈蚀【答案】B【分析】根据铁生锈的条件和防锈措施进行分析。【详解】A、钢铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易锈蚀，不符合题意；B、铝比钢铁中的铁活泼，而铝的抗腐蚀性能比钢铁强，符合题意；C、钢铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学反应，不符合题意；D、在钢铁表面刷漆或镀耐锈蚀金属，可以隔绝氧气和水，都可防止钢铁锈蚀，不符合题意。故选B。8.保护资源、合理利用资源是每个公民的责任，下列做法不利于保护金属资源的是A．合理开发矿物资源，回收利用废旧金属B．在金属制品上刷漆、涂油等防止金属腐蚀C．铝制品用砂纸擦拭，保持光亮D．寻找、研制金属的代用品【答案】C【详解】A、合理开发矿物资源，回收利用废旧金属能够节约金属资源和提高金属的使用率，有利于保护金属资源，选项正确；B、在金属制品上刷漆、涂油等能够隔绝金属与氧气的接触，防止金属腐蚀，能够保护金属资源，选项正确；C、铝制品用砂纸擦拭会除掉金属表面的氧化膜，会加快铝与氧气的反应，选项错误；D、寻找、研制金属的代用品能够减少金属资源的使用量，能够保护金属资源，选项正确;故选C。9.下列关于金属材料的说法中不正确的是A．铁在潮湿的空气中易生锈，锈蚀后的铁制品没有回收价值B．生铁、硬铝、焊锡都属于合金C．合金的硬度比成分金属大D．及时擦干被雨水淋湿的自行车，可防止自行车生锈【答案】A【详解】A、锈蚀后的铁制品回收有利于保护金属资源、保护环境、节约金属冶炼的成本，故错误，符合题意；B、合金是金属与金属或金属与非金属融合在一起形成的具有金属特性的混合物，生铁、硬铝、焊锡都属于合金，正确，不符合题意；C、合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)融合在一起形成的具有金属特性的混合物,硬度一般比成分金属大,熔点一般比成分金属低，正确，不符合题意；D、被雨淋湿的自行车，及时用布将自行车擦干，可以将铁与水隔绝从而防止铁生锈，正确，不符合题意。故选A。10.保护金属资源的有效途径，不包括下列的()A．合理开采矿物 B．寻找金属替代品C．回收利用金属 D．禁止使用铁制品【答案】D【分析】金属资源的储量有限，不可再生。【详解】A、保护金属资源的有效途径之一是合理开采矿物，错误；B、用替代品代替钢和其他的合金制管道和汽车外壳，既节约金属，又可以改变车和管道的性能，错误；C、回收利用废旧金属既减少了金属对环境的污染，又可以节约金属资源，错误；D、禁止使用铁制品不现实，正确。故选D。11.下列有关金属材料说法正确的是A．年产量最高的金属是铝 B．“真金不怕火炼”说明黄金的熔点很高C．工业上从含有金属元素的矿石里提取金属 D．生铁和钢都是含碳量少的铁合金【答案】C【详解】A：年产量最高的金属是铁，所以A错误。B：“真金不怕火炼”是指金即使在高温下也不与氧气反应，说明金的化学性质不活泼，所以B错误。C：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。工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属，所以C正确。D：生铁是含碳量为2%-4.3%的铁合金，钢是含碳量为0.03%-2%的铁合金，故生铁不属于含碳量少的铁合金，所以D错误。故选C。12.某炼铁厂欲利用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，杂质不含铁元素，也不参与反应)来炼铁。若要炼制含铁96%的生铁63t，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是A．120t B．108t C．96t D．84t【答案】B【详解】化学反应前后元素种类质量不变；生铁中铁元素质量等于矿石中铁元素质量，故炼制含铁96%的生铁63t，理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是63t×96%÷÷(1-20%)=108t；故选B。13.某兴趣小组利用实验室炼铁装置(如图1)测定氧化铁与铁粉的混合物中Fe2O3的质量分数，取10g样品与足量CO充分反应后，测得剩余固体的质量为7.6g，红色粉末质量变化如图2，下列说法不正确的是A．图2中c点表示红色粉末完全变为黑色B．图2中ab段表示反应还未开始，其原因是实验开始要先通一会儿一氧化碳C．图1中试管B中导管开始冒气泡，说明反应开始发生D．铁矿石样品Fe2O3的分数为80%【答案】C【详解】A、一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，观察到的现象是红色粉末逐渐变为黑色，由图像可以看出，当到c点时，红色固体的质量已经变为0g，说明氧化铁已经完全反应了，故A选项正确；B、一氧化碳还原氧化铁实验，要先通一会一氧化碳排尽玻璃管内的空气，防止加热时一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸，故B选项正确；C、图1中试管B中导管开始冒气泡，是先通入的一氧化碳排出了玻璃管内的空气产生的气泡，反应还没有发生，故C选项错误；D、因为通入了足量的一氧化碳，反应是充分的，所以氧化铁已经完全反应，氧化铁和一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁固体失氧后转化成了铁，根据质量守恒定律，原固体质量为10g，反应后生成的7.6g固体，所以固体质量减少了，减少的质量即为氧化铁中所含有氧元素的质量，所以氧化铁的质量为：，则原混合物中氧化铁的质量分数为，故D选项正确；故选C。14.写出下列矿石主要成分的化学式。(1)赤铁矿：________________；(2)磁铁矿：________________；(3)菱铁矿：________________；(4)铝土矿：________________。【答案】(1)Fe2O3(2)Fe3O4(3)FeCO3(4)Al2O3【解析】(1)赤铁矿主要成分为氧化铁Fe2O3；(2)磁铁矿主要成分为四氧化三铁Fe3O4；(3)菱铁矿主要成分为碳酸亚铁FeCO3；(4)铝土矿主要成分为氧化铝Al2O3。15.工业上用600t含氧化铁80%的赤铁矿石冶炼生铁。(1)600t赤铁矿石中氧化铁的质量为___________t。(2)上述赤铁矿石理论上冶炼出含铁96%的生铁多少吨？(请根据化学方程式计算，写出计算过程)【答案】(1)480(2)解：设：上述赤铁矿石理论上冶炼出含铁96%的生铁质量为x。x=350t答：上述赤铁矿石理论上冶炼出含铁96%的生铁质量为350t。【分析】(1)600t赤铁矿石中氧化铁的质量=600t×80%=480t。(2)详见答案。【能力提升】16.钢铁在生产生活中有广泛应用。工业用铁矿石炼铁，实验室也可模拟炼铁。Ⅰ．工业炼铁(1)工业炼铁的主要设备为___________。(2)上述设备中焦炭的作用___________，___________。Ⅱ．实验室模拟炼铁(3)实验室模拟炼铁的装置如图所示。①反应前先通一氧化碳的目的___________。②硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为___________。③该装置的缺陷是___________。(4)小华同学查阅资料得知：铁的氧化物除氧化铁外，其余均为黑色；而且除了铁能够被磁铁吸引外，四氧化三铁也能够被磁铁吸引；铁的氧化物均能和稀硫酸或稀盐酸反应生成相应的铁的化合物和水，没有气体生成；氧化铁转化为铁的具体过程是：Fe2O3Fe3O4FeOFe①小华认为：用磁铁来检验反应后生成了铁是不够科学的，他的依据是___________。②小华同学为了验证黑色的生成物中含有铁，他取少量黑色生成物样品于试管中，加入___________，如果观察到有___________产生，则生成物中一定有铁。【答案】(1)高炉(2)提供热量制还原剂CO(3)排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气的混合气体在加热时发生爆炸

没有尾气处理装置(4)四氧化三铁也能被磁铁吸引稀盐酸(或稀硫酸)气泡【分析】(1)工业炼铁的主要设备为高炉，故填：高炉。(2)上述设备中焦炭与空气中氧气反应放出大量的热，可以提供热量；碳与二氧化碳在高温条件下生成还原剂一氧化碳，所以上述设备中焦炭的作用是提供热量；制还原剂CO，故填；提供热量；制还原剂CO。(3)①反应前先通一氧化碳的目的是：排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气的混合气体在加热时发生爆炸，故填：排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气的混合气体在加热时发生爆炸；②硬质玻璃管内发生反应是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为，故填：。③一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳未进行处理，所以该装置的缺陷是没有尾气处理装置，故填：没有尾气处理装置。(4)①由资料可知：四氧化三铁也能够被磁铁吸引，所以用磁铁吸用来检验反应后产物中生成了铁是不够科学的，故填：四氧化三铁也能够被磁铁吸引；②铁能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气，所以为了验证黑色的生成物中含有铁，取少量黑色生成物样品于试管中，加入稀盐酸或稀硫酸，如果观察到有少量气泡产生，则产物中一定有铁生成，故填：稀盐酸(或稀硫酸)；气泡17有关报导，世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%，防止金属锈蚀已成为科学和技术领域的重大问题。为探究金属锈蚀的条件，进行下图实验，一周后观察到①中铁钉生锈，请回答下列问题：(1)证明铁生锈氧气一定参加了反应，必须做的实验是___________；(填序号)(2)防止金属锈蚀的措施___________；(答一条)(3)回收废旧金属的意义___________。(答一条)【答案】(1)①②(2)在金属表面形成保护膜，如喷漆；保持金属表面洁净干燥等；(合理即可)(3)节约金属资源；减少环境污染；节约能源。(合理即可)【分析】(1)实验①中的铁钉与水和氧气同时接触，容易生锈；②中的铁钉不能与氧气接触，不容易生锈；③中的铁钉不能与水接触，不容易生锈，由此对比①②可知：铁生锈离不开氧气，证明铁生锈氧气一定参加了反应，必须做的实验是①②；(2)根据已有的知识进行分析，铁在有水和氧气并存时容易生锈，防锈就是使铁与水或氧气隔绝，如在在金属表面形成保护膜，如喷漆；保持金属表面洁净干燥等；(3)回收废旧金属，可以节约金属资源，节约冶炼金属消耗的能源，降低生活成本，可以减少对环境的污染。18.某同学在A、B、C、D四个烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝(铁丝完全浸没在食盐水中)，然后分别装配成如图所示的装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度，单位是厘米)。时间/小时00.51.01.52.02.53.0A瓶(盛干燥的细铁丝)0000000B瓶(盛浸过食盐水的细铁丝)00.41.23.45.67.69.8C瓶(盛浸过清水的细铁丝)0000.30.82.03.5D瓶(盛完全浸没在食盐水中的细铁丝)0000000请回答下列问题。(1)导管中水面为什么会上升？_____。(2)上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为_____(填烧瓶序号)。(3)影响铁生锈的条件是_____。(4)该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和_____两种现象来判断铁丝反应进行的情况。(5)用完的菜刀要擦干存放，理由是_____。【答案】铁生锈时消耗氧气，使瓶内压强减小B>C>A=D水、氧气、铁共同作用的结果，三者同时具备导管内液面上升情况菜刀在潮湿的空气中或表面沾有水的环境中容易生锈【分析】根据铁生锈的条件和瓶中压强变化进行分析。【详解】(1)铁生锈时消耗氧气，使瓶内压强减小，导管中水面上升。(2)上述实验中，浸过食盐水而且和氧气、水接触的铁生锈速度最快，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为B>C>A=D。(3)影响铁生锈的条件是水、氧气、铁共同作用的结果，三者同时具备。(4)该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和导管内液面上升情况两种现象来判断铁丝反应进行的情况。(5)菜刀在潮湿的空气中或表面沾有水的环境中容易生锈，所以用完的菜刀要擦干存放。【点睛】铁生锈的主要条件是铁与氧气、水直接接触，其他物质会加快铁生锈的速度。19.我国高铁建设走在世界前列，修建高铁需要大量铁矿石来炼铁，进而炼钢。(1)下列三种铁矿石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含铁量最高的是______。高炉炼铁需要的原料有铁矿石、______、______和石灰石。(2)要炼出含铁96%的生铁1000t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？若高炉气体不加处理，理论上会向大气中排放CO2多少吨？(无计算过程不给分，计算结果保留整数。)【答案】(1)Fe3O4焦炭空气(2)解：设至少需要赤铁矿的质量为x，反应产生CO2的质量为y＝x=1714t＝y=1131t答：至少需要含氧化铁80%的赤铁矿1714t，理论上会向大气中排放CO21131t。【分析】(1)三种铁矿石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含铁量分别为，，，故最高的是Fe3O4。高炉炼铁需要的原料有铁矿石、焦炭、空气和石灰石。(2)见答案。20.我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如下图所示。(1)实验时，向A中注水的目的是________。(2)实验过程中，硬质玻璃管中发生的主要的化学方程式为__________。(3)CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：①实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；②__________；③将B装置中的CO2送入C装置的溶液中。(4)若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe3O4，称量固体的质量为X，则X的范围为__________。【答案】(1)将CO压进B装置，参加反应(2)(3)停止加热后，继续通CO气体，防止C中石灰水倒流入玻璃管中(4)【解析】(1)向A中注水集气瓶中水上升将CO压入B装置和氧化铁发生化学反应；(2)一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学反应方程式为：；(3)停止加热后，玻璃管内温度下降，气体收缩，压强变小，石灰水会倒流入玻璃管中，如果继续通CO气体，则可以防止C中石灰水倒流入玻璃管中；(4)根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素质量不变，所以氧化铁中铁元素质量等于黑色固体Fe和Fe3O4中铁元素质量，16g氧化铁中铁元素质量为：，若全部是生成铁，则X=11.2g，若全部为四氧化三铁，则X=，所以X的范围是。21.炼铁的主要原料是赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、石灰石等，转化过程如下：(1)上述转化过程中涉及的物质属于金属材料的是______。A．赤铁矿 B．焦炭 C．石灰石 D．生铁 E.钢(2)高铁刹车制动盘使用合金锻钢制作，主要利用该合金耐高温、______等特性。(3)焦炭的作用：______、______。(4)以赤铁矿石为原料在高温下与一氧化碳反应的化学方程式是______。(5)用化学方程式表示生铁炼钢的原理：______。(6)厨房中铁锅容易生锈，写出一种防止铁锅生锈的具体方法______。(7)向硝酸银和硝酸铝的混合溶液中加入一定量的铁粉，观察到溶液由无色变为浅绿色后，对混合物进行过滤，则滤液中溶质的组成最多有______种情况。【答案】(1)【分析】(1)金属材料包括纯金属和合金，生铁和钢是铁的合金，都属于金属材料。赤铁矿、焦炭、石灰石均不是金属材料。故选DE；(2)高铁刹车制动盘使用合金锻钢制作，刹车需要摩擦，说明该合金具有耐高温，硬度大等特性；(3)工业炼铁过程中，焦炭燃烧生成二氧化碳，放出大量的热，二氧化碳和焦炭在高温下反应生成一氧化碳，故焦炭的作用是：提供高温、提供还原剂一氧化碳；(4)赤铁矿的主要成分是