2024年人教版初中化学同步讲义：金属资源的回收和利用

第八单元课题3金属资源的回收和利用

学习目标

i.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。

知识梳理

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Al2c)3

Fe20sFeS2FeCO3CuFeS2Cu2s

4.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。

t■丁酒精喷灯、直玻璃管、

实验装置fa

S试管、玻璃导管、

与仪器

铁架台、胶塞、酒精灯

澄清

二

■石灰水、1

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；

实验步骤

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3C0+Fe2O3图遢2Fe+3CO2C02+Ca(OH)2-CaCO33+H20

占燃

2CO+O22cCh

7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.铁矿石、焦炭、石建

将矿石中的二氧化硅转变为炉渣高炉气体T高炉&体

石灰石作用

CaCO3+SiO2图遗CaSiO3+CO2T/\

/开始生成生铁\

C+02-C02CO2+C_2C0形成炉渣

相关反应进风口1\

3CO+FeO2Fe+3CO热空气RAA区J进风口

2322

°I炉渣A出渣口

产物生铁(含碳)出铁口上避二r

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X纯度

2.含杂质物质的总质量=纯净物质的质量+纯度3

,2举个例子

【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：1000tx80%=800t

设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x

Fe2O3+3CO口由2Fe+3CO2

160112

800tx

160_112

800tx

x=560t

折合成含铁96%的生铁的质量为：560K96%=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

实验探究一一铁钉锈蚀条件

植［棉花和

物「干燥剂

诵

实验操作铁钉一煮沸后迅煮沸后迅T卜铁钉

_速冷却的速冷却的

1「蒸储水.L1

(Dd9③

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）蒸储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）除去蒸储水里溶解的氧气，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、耐腐蚀的金属铭；

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。一

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。

问题探究

＞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”一化学反应改变了元素种类

B.“满架蔷薇一院香”一分子在不停地运动“

C.“热胀冷缩”一粒子间的间隙发生变化

D.“沙里淘金”一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；

C.白鸨矿D.辉铜矿

白铐矿辉铜矿

(CaWO)

4(CuiS)

【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、白鸨矿主要成分是CaWCU,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Cu?S,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o

【答案】

(1)通一氧化碳

高温

(2)Fe2O3+3CO-2Fe+3CO2红色粉末变成黑色

(3)澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2+CO2=CaCO31+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

高温

式：Fe2O3+3CO^=2Fe+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■

焦炭、铁矿石、石灰石

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CO

B.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210003若用含75%Fe3C>4的磁铁矿为原料，至少需要多少吨磁

铁矿？

【答案】解：设磁铁矿的质量为无

高温

Fe3O4+4CO^3Fe+4CO2

232168

75%x21000tx96%

23275%x

168—20160t

x=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FezCh)②磁铁矿(主要成分是Fe3O4)③黄铁矿(主要成分是FeS",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FeS?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，FezCh中铁元素的质量分数为入.义100%=70%,Fe3O4中铁元素的质量分数为

56x2+16x3

“”义100%。72.4%,FeS2中铁元素的质量分数为二义100%*46.7%,二硫化亚铁中铁的含

56x3+16x456+32x2

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FezCh的实验。试回答：

(1)该装置存在一处不完善的地方是o

(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.灯泡中鸨丝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

⑶C

(4)设：最多得到纯铁的质量为x

高温

Fe2O3+3co------2Fe+3cQ

160112

480tx

160_480t

H2-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、灯泡中鸨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：Co

(4)

见答案。

A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

空气

食盐水

A.①②③④

B.②③①④

C.③④①②

D.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o-

【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）2cCh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：CaCb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o

【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。

A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.①③⑦B.②④C.⑤⑥⑧D.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)00.51.01.52.02.53.0

A干燥的细铁丝0000000

B浸过食盐水的细铁丝00.41.23.45.67.69.8

C浸过清水的细铁丝0000.30.82.03.5

D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o

(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o

【答案】

(DB

(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

BCo

(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。

强化训练

【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H

【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Bo

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AbCh

D.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AbCh,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Co

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：B

6.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Ao

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

件..

居、O

故选Ao

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Co

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.120tB.108tC.96tD.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

633理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是63tx96%“xlOO%-（l-20%）=108t；

56x2+16x3

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

红

色

粉

末

质

量

£

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FezCh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10g-7.6g=2.4g,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：2.4g/x100%]=8g,则原混合物中氧化铁的质量分数为

[56x2+16x3)

-^X100%=80%,故D选项正确；

10g

故选Co

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】

(l)Fe2O3

⑵Fe3O4

(3)FeCO3

⑷AI2O3

【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A12O3.

15.工业上用600t含氧化铁80%的赤铁矿石冶炼生铁。

(l)600t赤铁矿石中氧化铁的质量为to

(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。

Fe2O3+3CO-2Fe+3CO2

160112

480t96%.x

160480t

112一96%・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=600tX80%=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o

(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O

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

400℃—500℃600℃—680℃700℃—800℃

生成；氧化铁转化为铁的具体过程是:FezOsFesO4FeOFe

①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o

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。一

【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

、领

3CO+Fe2O3---2Fe+3CO2

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

高温高温

3CO+Fe2O3-----2Fe+3CO2,故填：3CO+Fe2O3----2Fe+3CO2。

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：

逐一干燥剂

①②③

（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o（答一条）

【答案】

⑴①②

（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】

⑴

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；

⑵

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）。t

时间/小时00.51.01.52.02.53.0

A瓶(盛干燥的细铁丝)0000000

B瓶(盛浸过食盐水的细铁丝)00.41.23.45.67.69.8

C瓶(盛浸过清水的细铁丝)0000.30.82.03.5

D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o

(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o

【答案】铁生锈时消耗氧气，使瓶内压强减小B>OA=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=DO

(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。

⑴下列三种铁矿石的主要成分FezCh、Fe3O4>FeCCh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。

⑵要炼出含铁96%的生铁10003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无，反应产生CO2的质量为y

高温

Fe2O3+3CO------2Fe+3CO2

160112132

xx80%1000tx96%y

160_xx80%

112-1000tx96%

x=1714t

1121000tx96%

132-y

y=1131t

答：至少需要含氧化铁80%的赤铁矿17143理论上会向大气中排放CO2n31t。

【分析】

(1)

三种铁矿石的主要成分Fe2O3、FeO4,FeCCh中，含铁量分别为二、100%=70%,

356x2+16x3

―浮=xl00%a72.4%,—x100%«48.3%,故最高的是FesCU。高炉炼铁需要的原料有铁

56x3+16x456+12+16x3

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。

⑴实验时，向A中注水的目的是o

(2)实验过程中，硬质玻璃管中发生的主要的化学方程式为0

(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。

⑷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

高温

⑵3co+Fe2O32Fe+3CO2

(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)11.2<X<15.5

【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:

高温

3CO+Fe2O32Fe+3co2；

(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：16gx当/xlOO%=11.2g,若全部是生成铁，则

160

X=11.2g,若全部为四氧化三铁，则*=11.2g一号梳xlOO%215.5g,所以X的范围是lL2g<X<15.5g。

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：

赤铁矿石一»钢

焦炭石灰石

(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；

⑵

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氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式

高温

为：Fe2O3+3CO------2Fe+3co2；

(5)

生铁炼钢的原理是生铁中的碳燃烧生成二氧化碳，降低含碳量，该反应的化学方程式为：

点燃

C+O2^CO2；

(6)

铁与水、氧气充分接触时容易生锈，使铁制品与氧气和水隔绝可以防止生锈，防止铁锅生锈，可采用将铁

锅擦干，放置在干燥处的方法；

⑺

金属活动性：Al>Fe>Ag,向硝酸银和硝酸铝的混合溶液中加入一定量的铁粉，铁和硝酸银反应生成硝酸

亚铁和银，铁和硝酸铝不反应，如果硝酸银完全反应，则滤液中的溶质为硝酸铝、硝酸亚铁，如果硝酸银

部分参与反应，则滤液中的溶质为硝酸银、硝酸亚铁、硝酸铝，故滤液中溶质的组成最多有2种情况。

22.某兴趣小组对铁生锈的影响因素进行探究。

实验1：探究铁生锈的条件

(进行实验)

如图所示，取三根洁净无锈的铁钉，分别放置在三个不同环境中，一周后观察铁钉生锈情况并记录如下：

后

却

水

B

(解释与结论)

实验ABC

现象在液面附近，铁钉生锈严重铁钉无明显变