课时1 金属材料 金属资源利用与保护 - 副本

课时1金属材料金属资源的利用与保护课堂互动考情探究随堂检测总纲目录考点研读考点研读考点二金属资源的利用和保护（详见实验突破）考点一金属材料考点一金属材料纯金属和合金都属于金属材料。3.合金:由一种金属跟其他一种或几种⑤

金属

(或金属与非金

属)一起熔合而成的具有⑥

金属特性

的物质。(1)合金的性能:一般说来,合金的熔点比其组分金属⑦

低

,硬

度比其组分金属⑧

大

,抗腐蚀性能⑨

更好

。(2)几种常见的合金(3)几点说明:Ⅰ.合金都属于混合物。Ⅱ.合金中的金属元素都是以单质的形式存在的。Ⅲ.钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,其优点是: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。钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造

骨等。Ⅳ.比较合金和纯金属的硬度(相互刻画):有划痕的是纯金属,无明

显变化的是合金。考点二

金属资源的利用和保护(详见实验突破)1.金属的冶炼(1)一氧化碳还原氧化铁(或四氧化三铁):

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2

(或4CO+Fe3O4

3Fe+4CO2)(2)氢气还原氧化铜:

H2+CuO

Cu+H2O

2.金属的锈蚀及防锈(1)金属锈蚀的条件

3.保护金属资源的途径a.防止金属腐蚀;b.

回收利用

废旧金属;c.合理开采矿物;d寻找

金属的代用品

。4.有关含杂物质的计算金属矿石中多含有杂质,因此在实际生产中,所用原料或产物一般

都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。利用化学

方程式进行计算时,必须遵守质量守恒定律。杂质不参加化学反

应,所以必须将含杂物质的质量换算成纯净物的质量,然后依据各

纯净物的质量进行化学方程式的计算。换算公式为:纯净物质的质量=含杂物质的质量×a%(a%是指纯净物在含杂物

质中的质量分数)课堂互动命题点二金属的冶炼命题点三金属的锈蚀与金属资源的保护命题点一金属材料及金属的物理性质命题点一金属材料及金属的物理性质例1

(河南中考,3,1分)生活中的下列物品,其制作材料属于

合金的是

()A.塑料袋B.玻璃杯C.不锈钢锅D.涤纶风衣C答案

C解析塑料属于有机合成材料;玻璃属于无机非金属材料;不锈钢

属于铁合金;涤纶是合成纤维,属于合成材料。因此本题选C。1-1

(郑州一模,9)共享单车是我国的“新四大发明”之一,

下列关于共享单车的说法不正确的是

()A.外部喷漆既美观又防锈B.共享单车各金属部件是用纯铁制成的C.共享单车促进了绿色出行及低碳生活D.加工单车各金属部件时,用到了金属的延展性B答案

B解析铁合金的硬度大,可以用来制作共享单车的金属部件;而纯

铁的硬度小,不适合制作共享单车的金属部件。超级总结超级总结中考考查

该命题点主要考查金属材料、金属物理性质及应用、纯金属与合金性质的比较、合金的判断等,给题形式多为选择题或简答题,主要以文字叙述或图文结合的形式考查,一般难度较小。易错警示

合金属于混合物,是金属材料,不是合成材料。命题点二金属的冶炼例2

(河南中考,23节选,4分)(4)下图装置可做一氧化碳还原

氧化铁的实验,并检验生成的气体产物。

①B装置玻璃管里可观察到的现象为

固体粉末由红棕色逐渐变黑

。②C装置中反应的化学方程式为

CO2+Ca(OH)2

CaCO3↓+H2O

。③实验结束后,若要确定A装置的溶液中溶质的成分,请设计合理

的实验方案,简要写出实验步骤、现象和结论。(提示:Na2CO3溶

液呈碱性)答案(4)①固体粉末由红棕色逐渐变黑②CO2+Ca(OH)2

CaCO3↓+H2O③取少量A装置中的溶液,加入足量CaCl2溶液(或BaCl2溶液等),静

置,取上层清液,向其中滴加几滴酚酞溶液。若溶液变成红色,则

溶质为Na2CO3和NaOH;若溶液没有变成红色,则溶质为Na2CO3。解析①一氧化碳还原氧化铁时,由于生成了铁粉,因此可观察到

的现象是玻璃管内的固体粉末由红棕色变为黑色。②C中澄清

石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀而变浑浊。③A装置中

的氢氧化钠溶液是为了除去混合气体中的二氧化碳,因此实验结

束后,A装置的溶液中一定含有碳酸钠,可能含有氢氧化钠。设计

实验时,只需证明有无氢氧化钠即可。先取少量A中溶液,加入足

量的氯化钡或氯化钙溶液,静置,取上层清液,滴加酚酞溶液,若溶

液变红,说明溶液中含有碳酸钠和氢氧化钠,否则,只含有碳酸钠。2-1

(安阳一模,24)某小组根据工业炼铁的原理设计下图装

置进行铁的冶炼并对尾气进行处理。

(1)写玻璃管中发生反应的化学方程式。(2)图中虚线框中的装置作用是什么?(3)反应后集气瓶溶液中的溶质可能只有Na2CO3,也可能还有(3)反应后集气瓶溶液中的溶质可能只有Na2CO3,也可能还有NaOH,请设计实验检验溶质的成分,写出实验步骤、现象和结

论。(提示:Na2CO3溶液呈碱性)答案(1)Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2(2)吸收二氧化碳并收集多余的一氧化碳。(3)取少量溶液,加入足量CaCl2溶液(或BaCl2溶液等),静置,取上层

清液滴加酚酞溶液。若溶液变成红色,则溶质为Na2CO3和NaOH;

若溶液没有明显现象,则溶质只有Na2CO3。解析(1)玻璃管内发生的反应是:在高温条件下,一氧化碳与氧

化铁反应生成铁和二氧化碳,其化学方程式为Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2。(2)图中虚线框内,集气瓶内装有氢氧化钠溶液,氢氧化钠可以吸收尾气中含有的二氧化碳气体,同时可用排氢氧化钠溶液的方法收集未参加反应的一氧化碳气体,因此该装置的作用是吸收二氧化碳并将多余的一氧化碳收集起来处理。超级总结中考考查

该命题点主要考查一氧化碳还原氧化铁的实验现象、原理、操作及注意事项,以及工业炼铁时原料的作用(如焦炭的作用)、主要设备等,其中实验现象和炼铁化学方程式的书写是高频考点,各种题型均有涉及。易错警示

牢记炼铁的化学方程式、实验现象和操作步骤。注意一氧化碳还原氧化铁时尾气的处理。命题点三金属的锈蚀与金属资源的保护例3

(河南中考,17,3分)铜丝作导线是利用了其良好的

导电

性;铁锈(主要成分是Fe2O3)可用硫酸除去,该反应的生成物为H2O和

Fe2(SO4)3

;铝制品耐腐蚀是因其表面生成了致密的氧化铝薄膜,该反应的化学方程式为

4Al+3O2

2Al2O3

答案导电Fe2(SO4)34Al+3O2

2Al2O3

解析铜丝作导线利用的是铜的导电性;硫酸和铁锈反应生成硫

酸铁和水,硫酸铁的化学式为Fe2(SO4)3;铝在常温下可以与空气中

的氧气反应在表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止内部的

铝继续被氧化,书写化学方程式时不用标注反应条件。3-1

(开封一模,22)金属锈蚀与防护是生产、生活中常见的

问题。(1)飞机上的镀铬铁制品能防锈蚀,其防锈蚀原理是什么?(2)设计对比实验是化学研究常用的方法,如图是某化学小组设计

的探究铁钉锈蚀条件的实验。要达到实验目的还需补充什么实

验?

答案(1)隔绝氧气和水。(2)补充铁钉在干燥空气中不发生锈蚀的实验。解析(1)铁制品镀铬的防锈原理是在铁制品表面覆盖保护层,隔

绝氧气和水。(2)铁钉生锈的条件是铁钉与水、氧气同时接触,若

水和氧气缺少任意一种物质,则铁钉不易生锈。题图左侧试管中

的蒸馏水被植物油密封,因此铁钉只与水接触,不易生锈;右侧试

管中的铁钉与水、氧气同时接触,铁钉生锈,说明铁钉生锈与氧气

有关,但不能证明水对铁钉生锈的影响,因此应再补充一个让铁钉

只与干燥的空气接触的实验。例4

(河南中考,18,4分)为减少污染并变废为宝,某化学小组

在实验室探究工业废水的综合利用,设计了以下流程图并完成了

回收铜和硫酸锌的实验。

(1)X的成分为

铜和锌(或Cu和Zn)

;操作Ⅰ需用的玻璃仪器有

烧杯、玻璃棒和

漏斗

。(2)加入B时反应的化学方程式为

Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑

。(3)操作Ⅱ中玻璃棒的作用是

不断搅拌,防止因局部温度过高,

造成液滴飞溅

。答案(1)铜和锌(或Cu和Zn)漏斗(2)Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑(3)不断搅拌,防止因局部温度过高,造成液滴飞溅解析(1)本题实验目的是回收铜和硫酸锌,因此向废液中加入的

试剂应该是能生成硫酸锌并置换出铜的物质,因此加入的过量试

剂A是锌粉,得到的固体X中含有生成的铜和过量的锌;操作Ⅰ是

分离固体和液体的操作,即过滤,过滤时需要的玻璃仪器是烧杯、

漏斗和玻璃棒。(2)向X中加入适量B的目的是除去铜中含有的杂

质锌并得到含有硫酸锌的溶液Z,故试剂B是稀硫酸,硫酸与锌反

应的化学方程式为Zn+H2SO4

ZnSO4+H2↑,得到的固体Y是铜。(3)溶液Z是硫酸锌,经过蒸发结晶(操作Ⅱ)即可得到硫酸锌

固体,加热蒸发时玻璃棒的作用是搅拌,防止因局部温度过高,造

成液滴飞溅。4-1

(商丘夏邑二模,19)为了除去铜粉中混有的铁粉,并用提

纯的铜粉制取胆矾(CuSO4·5H2O),某课外活动小组的同学按如下

流程进行实验(反应中部分生成物已略去)。

已知:Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O。回答下列有关问题:(1)FeCl2溶液中通入Cl2发生化合反应,写出该反应的化学方程式:

2FeCl2+Cl2

2FeCl3

。(2)由Cu制CuSO4溶液的途径Ⅱ与途径Ⅰ相比较,其显著的优点是

不会产生污染空气的二氧化硫气体(合理即可)

(回答一点即

可)。(3)FeCl3溶液可腐蚀铜以制作印刷线路板,反应只生成两种常见

的盐,则该反应的化学方程式为

2FeCl3+Cu

2FeCl2+CuCl2

。答案(1)2FeCl2+Cl2

2FeCl3(2)不会产生污染空气的二氧化硫气体(合理即可)(3)2FeCl3+Cu

2FeCl2+CuCl2

解析(1)由题意可知,FeCl2溶液中通入氯气发生的是化合反应,

生成了FeCl3,因此反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2

2FeCl3。(2)途径Ⅰ是铜和浓硫酸反应,生成了污染空气的二氧化硫并消耗

了更多的硫酸;途径Ⅱ中铜先与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与

稀硫酸反应生成硫酸铜,硫元素完全转化到硫酸铜中,不会产生有

害气体,且消耗的硫酸较少。(3)氯化铁溶液与铜反应生成两种常

见的盐,则生成物为氯化亚铁和氯化铜,反应的化学方程式为2FeCl3+Cu

2FeCl2+CuCl2。超级总结中考考查

该部分的主要命题点有金属制品的锈蚀与防护、探究铁生锈条件及除铁锈的原理、废旧金属的回收、金属矿物的合理开采等,河南中考试卷中对金属的回收、铁制品的锈蚀与除锈考查次数较多,给题形式常为选择题或简答题。方法指导

铁生锈的条件记忆:无氧、无水铁不锈,水、氧共存铁易锈。实验一一氧化碳还原氧化铁实验突破1.实验原理:在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁

从铁矿石里还原出来。化学方程式为①

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2

。2.原料:铁矿石(赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿等)、焦炭、石灰石、

空气。3.实验装置

4.实验步骤:先②

通CO

后③

加热

;反应完毕,先停止④

加热

,直到装置冷却至室温,再停止⑤

通CO

。(1)检查装置的气密性。(2)将氧化铁粉末装入硬质玻璃管后固定在铁架台上。(3)点燃右边的酒精灯(防止实验前先通入的CO污染空气)。(4)先向硬质玻璃管中通入CO气体(防止CO与空气的混合气体受热时发生爆炸),然后点燃酒精喷灯加热装有氧化铁的硬质玻璃管,并观察现象。(5)待完全反应后,停止加热(熄灭酒精喷灯),继续通入CO至装置冷却至室温(防止生成的铁又被氧化,同时可防止试管内的澄清石灰水倒吸)。(6)停止通入CO,最后熄灭右边酒精灯。5.实验改进:为减少CO的使用量,熄灭酒精喷灯后,用弹簧夹将玻璃管两侧导管上的橡胶管夹紧,使还原出来的铁在密闭装置中冷却。6.实验现象:红棕色粉末变成⑥

黑色

,澄清石灰水⑦

变浑浊

,尾气处有⑧

蓝色

火焰。1.实验原理:H2+CuO

Cu+H2O。实验二氢气还原氧化铜2.实验装置:如图所示。3.实验现象:试管中的固体⑨

由黑色变为红色

,试管口有液滴。4.操作注意事项(1)试管口略向下倾斜,防止⑩

冷凝水倒流至试管底部而炸裂试管

。(2)导管通入到试管底部药品的上方,使氢气与CuO粉末充分接触,

同时防止CuO粉末堵塞导管。例5

(辽宁沈阳中考,17,8分)人类制得并利用金属有着悠久

的历史:

(1)利用孔雀石冶炼铜的主要反应:①Cu2(OH)2CO3

2CuO+H2O+CO2↑,该反应的类型是

分解

反应(填“化合”“分解”或“置换”);②2CuO+C

2Cu+CO2↑,该反应前后铜元素化合价发生的变化是

+2→0(其他合理答案均可)

。(2)高炉炼铁的主要反应过程如下,请写出对应的化学方程式:(3)冶炼金属铝的主要反应:2Al2O3

4Al+3O2↑,该反应的条件是

通电

。下图的装置中,两种金属的活动性:Zn

>

Cu(填“>”或“<”)。当电流表指针发生偏转时,化学能转化为

电能

。电池装置示意图答案(1)①分解②+2→0(其他合理答案均可)(2)①C+O2

CO2②CO2+C

2CO③Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2(3)通电>电能解析(1)①中题给化学方程式的反应物是一种,生成物是三种,

符合“一变多”的特征,属于分解反应;②氧化铜中铜元素为+2价,生成物铜中铜元素为0价,铜元素化合

价由+2变为0。(2)①高炉中焦炭与氧气在高温条件下反应生成二氧化碳,化学方

程式为C+O2

CO2;②二氧化碳和焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳,化学方程式

为CO2+C

2CO;③赤铁矿石的主要成分是氧化铁,一氧化碳与氧化铁在高温条件

下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3

2Fe+3O2。(3)由化学方程式可知氧化铝分解的条件是通电;题图装置中,锌

可与硫酸铜反应生成铜和硫酸锌,即锌的金属活动性比铜强;电流

表指针发生偏转,说明化学能转化为电能。实验三铁锈蚀条件的探究1.实验现象:经过一段时间后,试管Ⅰ中铁钉表面出现红色铁锈且

在

空气和蒸馏水

交界处锈迹最多,试管Ⅱ和试管Ⅲ中铁钉表面

无明显锈迹

。2.实验结论:对比试管Ⅰ和试管Ⅱ中的现象可知,铁生锈的条件之

一是

接触水

;对比试管Ⅰ和试管Ⅲ的现象可知,铁生锈的条件之二是

接触空气(或氧气)

。即铁生锈的条件是铁与空气(或氧气)和水同时接触。3.实验说明(1)试管Ⅱ加入干燥剂的目的是除去试管内的水蒸气(或用于干燥

空气)。(2)试管Ⅲ所用蒸馏水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水,煮沸的目的

是除去水中的氧气,迅速冷却的目的是防止氧气又溶于水中。(3)试管Ⅲ中植物油的作用是

隔绝空气

(或氧气),防止空气中的氧气溶解到水中。例6某学习小组用三枚洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀条件进行探究,设计实验如图所示,一周后观察现象。下列说法错误的是

()A.①和②中铁钉无明显变化B.②中加入的蒸馏水要事先煮沸,目的是除去水中溶解的二氧化碳C.③中铁钉的甲、乙、丙三处,乙处锈蚀最严重D.通过探究说明铁在潮湿空气中容易生锈B答案

B解析铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。①试管中放有干燥剂并密封,铁钉只与氧气接触,不与水接触,因此不易生锈;②试管中蒸馏水上方用植物油密封,铁钉只与水接触,不与氧气接触,因此不易生锈,故A说法正确。②试管中的蒸馏水事先煮沸,是为了除去水中溶解的少量的氧气,使铁钉只与水接触,故B说法错误。③中铁钉的甲处主要与空气接触,丙处主要与水接触,乙处与空气和水同时接触,因此乙处锈蚀最严重,故C说法正确。通过探究说明铁在潮湿空气中容易生锈,故D说法正确。一、选择题1.下列铁制品的防锈方法不合理的是

()A.汽车外壳——烤漆B.水龙头——镀金属C.公交车扶手——涂油D.脸盆——烧涂搪瓷C随堂检测答案

C烤漆、镀金属、涂油、烧涂搪瓷都是在铁制品表面

覆盖保护层,目的是隔绝空气和水,防止铁生锈,但这些措施应视

情况而定,考虑到实际使用的方便,公交车扶手涂油会给乘客增添

麻烦,因此这种做法不合理。2.下列关于铁制品的使用合理的是

()A.不锈钢可用于制作外科手术刀B.菜刀用湿布包起来防止生锈C.铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰水配制农药D.用铁锅长期存放米醋A答案

A不锈钢一般条件下不会生锈,可用于制作外科手术刀,

故A合理;铁在潮湿的空气中容易生锈,菜刀用湿布包起来更容易

生锈,故B不合理;铁与硫酸铜溶液发生置换反应,因此不能用铁桶

配制此农药,故C不合理;铁是活泼金属,可以与醋酸发生反应,用

铁锅长期存放米醋会加快铁锅的腐蚀速率,故D不合理。3.中国人民银行发行的五角面值硬币的铸造材料是

()A.无机非金属材料B.复合材料C.有机合成材料D.金属材料D答案

D中国人民银行发行的五角面值硬币的铸造材料主要

是铁、镍、铜等金属的合金,故属于金属材料。4.下列有关金属的说法错误的是

()A.炒完菜后,应及时除掉锅底的水,这样可以防止铁锅生锈B.生铁和钢是含碳量不同的铁合金,其中生铁的含碳量大于钢的

含碳量C.金属具有金属光泽,常温下金属都是固体D.金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一C答案

C常温下汞是液体。5.下列说法正确的是

()A.所有金属都呈银白色B.铁制品在潮湿的空气中不易生锈C.铁是地壳中含量最高的金属元素D.工业炼铁的主要原理是用一氧化碳与铁矿石在高温下反应生

成铁D答案

D大多数金属都呈银白色,但是少数金属有特殊的颜色,

如铜呈紫红色,金呈黄色,A项说法错误;铁生锈的条件是铁与水和

氧气同时接触,铁制品在潮湿的空气中易生锈,B项说法错误;地壳

中含量排在前四位的元素依次为O、Si、Al、Fe,其中铝是含量

最高的金属元素,C项说法错误;一氧化碳有还原性,可以从铁的氧

化物中将铁还原出来,工业上利用这个原理炼铁,D项说法正确。6.下列四个实验中,铁钉最易生锈的是

()

A答案

AA中的铁钉既与水接触,又与氧气接触,故最易生锈;B

中的铁钉只与水接触,不与氧气接触,不易生锈;C中的铁钉只与氧

气接触,不与水接触,也不易生锈;D中的铁钉只与植物油接触,最

不易生锈。7.为防止食品变质,常在食品包装盒中放入一小袋用来吸收水分

和氧气的物质是

()A.生石灰B.铁粉C.碳酸氢钠D.固体烧碱B答案

B生石灰可吸收水分;碳酸氢钠不吸收水分,也不吸收氧

气;固体烧碱可吸收水分和二氧化碳;只有铁粉在生锈过程中既吸

收水分,又吸收氧气。因此选B。二、填空题8.实验室模拟炼铁的实验装置如下图所示。试回答下列问题:(1)写出有标号仪器的名称:a.

铁架台

,b.

酒精灯

。(2)实验中看到的实验现象为:玻璃管中的粉末

由红棕色逐渐变

为黑色

;试管里的澄清石灰水

变浑浊

。(3)硬质玻璃管中反应的化学方程式为

3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2

。(4)加热氧化铁之前,先通一会儿一氧化碳的作用是

排尽玻璃管

中的空气,防止加热时发生爆炸

。(5)该实验设计装置C的目的是

点燃未反应的一氧化碳,防止污

染空气