沪教版九上化学期末总复习-学生版-专题06 金属资源综合利用

沪教版九上化学期末总复习—学生版——专题06金属和金属材料考点01几种金属矿物考点02铁的冶炼考点03金属的物理性质考点04常见金属的化学性质考点05置换反应考点06合金及其应用考点07钢铁的锈蚀考点08金属资源的防护▉考点01几种金属矿物1.金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属(如金、银、铂等)以单质形式存在外，其余大多数以化合物形式存在。金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。2.地壳中的金属元素，铝和铁的含量最多，加上钙、钠、钾、镁等金属元素，占了地壳总质量的23.14%，其余众多金属元素在地壳中的储存量很少的。3．金属矿物的种类及主要成分（1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2）；（2）铜的矿物主要有：黄铜矿、辉铜矿、孔雀石（主要成分Cu2(OH)2CO3）等；（3）铝的矿物主要有：铝土矿、明矾石等。【特别提醒】1．从青铜时代、铁器时代起，到科技发达的今天，金属作为一种重要的材料，对生产生活、社会发展有着十分重要的作用。▉考点02铁的冶炼（一）一氧化碳还原氧化铁的实验探究1．实验装置2．反应的化学方程式(炼铁的原理)：3．实验步骤：（1）检查装置的气密性。（2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。（3）向玻璃管内通入一氧化碳气体，并点燃酒精灯。（4）待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热。（5）当玻璃管内红色粉末变为黑色时，停止加热。（6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入一氧化碳气体，并熄灭酒精灯。4．实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。（二）高炉炼铁1．设备：高炉2．原料：铁矿石、焦炭、石灰石；3．尾气主要成分：CO和CO2（需经处理后再排放）。▉考点03金属的物理性质1.金属都有光泽，只是色泽和强度有所差异。2.铜：常用来制造电线的一个原因是它易导电。其他一些金属也有较好的导电性，但导电能力不同。3.铝和铁常用来制造炊具的一个原因是它们的传热快。其他金属也有不同程度的导热性，如银>铜>金>铝。4.金、银、铜、铝等可拉成细线或压成薄片，这是由于金属有一定的延展性，容易加工。5.金属光泽、导电性、导热性和延展性，这些正是金属所共有并区别于非金属的物理性质。同类物质共有的普遍性质，称为这类物质的共性；金属还有各自不同的特性，如密度、熔点、硬度等，有的差别还很大。同类物质所表现出的各自不同的性质，称为这类物质的差异性。6.各种金属材料中，人类应用最广泛的是铁、铝和铜。▉考点04常见金属的化学性质（一）金属与氧气的反应1.金属与氧气的反应：能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。2.常温下镁、铝都能与氧气反应。铝与氧气反应，表面生成一层致密的氧化膜（Al2O3）。铝在常温下能与空气中的氧气反应：4Al+3O2=2Al2O3。3.常温下铁不易与空气中的氧气发生反应；在纯氧中点燃铁丝，火星四射，生成黑色的氧化物（Fe3O4）。铁与氧气反应：3Fe+2O2点燃Fe3O4。4.铜在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。铜与空气中的氧气在加热时发生反应，生成黑色的氧化物（CuO）。铜在加热时能与氧气反应：2Cu+O2▲2CuO。（二）金属与稀盐酸和稀硫酸的反应取铝、铁、铜等金属分别与稀盐酸、稀硫酸反应。1.实验现象：铝与盐酸、稀硫酸反应，产生的气泡最多；铁与盐酸、稀硫酸反应产生的气泡较少，而铜与稀盐酸、稀硫酸不发生反应。2.实验表明：①铝、铁等金属与稀盐酸、稀硫酸能反应；铜不与稀盐酸、稀硫酸能反应。②铝、铁与稀盐酸、稀硫酸反应的剧烈程度不同。3.反应方程式：2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。（三）金属与金属化合物溶液的反应取打磨的铁丝浸入硫酸铜溶液中，观察到溶液由蓝色变成浅绿色；铁丝的表面出现红色物质。反应的化学方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。该反应是我国湿法冶金的先驱。早在西汉时期,《淮南万毕术》中就有记载:“曾青得铁则化为铜”。▉考点05置换反应1．置换反应：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。▉考点06合金及其应用1．合金：是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。2．大多数合金是混合物。合金与组成它的金属相比，物理性质就有较大变化。3．合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。4．合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。5．钛合金：钛合金具有抗辐射、高熔点、高热导率等特点，在室温及高温下均具有优异的强韧性，或可用于制造太空核反应堆。6．合金中一定含有金属元素，也可能含有非金属元素；合金一定是混合物；合金一定有金属特性；金属氧化物是纯净物，不属于合金。▉考点07钢铁的锈蚀一、钢铁的锈蚀1．实验器材：大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。2．实验过程：取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。3．实验现象：第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。4．实验结论：铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。5．注意事项：=1\*GB3①第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；=2\*GB3②第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气；=3\*GB3③铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。▉考点08金属资源的防护1．金属资源的保护措施（1）有计划、合理地开采资源，严禁不顾国家整体利益非法乱采金属矿产。（2）积极进行金属代用品的开发研究。（3）回收利用废旧金属。2．防止铁生锈的方法（1）保持铁制品的洁净、干燥；（2）可在钢铁制品上涂油、喷漆、搪瓷，或镀上一层耐腐蚀的金属。（3）制成不锈钢。1．2025年2月7日至2月14日亚洲冬季运动会将在哈尔滨盛大举行，哈尔滨火车站是全国第二大欧式风格的火车站，是“尔滨”一张美丽的名片！下列有关说法错误的是A．铺设地面的大理石的主要成分是碳酸钙B．火车站修建时使用到的金属材料均为纯铁C．火车站内的钢轨采用的是硬度大、韧性好的锰钢D．火车站室外铁围栏采用了在表面刷漆的方法来防锈2．有关金属材料及金属资源的叙述正确的是A．人类利用金属的先后年代顺序是铝、铁、铜B．合金比组成其纯金属的熔点高C．地壳中金属资源大多数以化合物形式存在D．地球上的金属资源是无限的3．某兴趣小组探究铁生锈的条件。如下图所示，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。已知：氧气在一定量的水中的溶解量随温度升高而降低，在植物油中非常难溶。实验①②③现象在液面附近，铁钉生锈严重铁钉无明显变化铁钉无明显变化下列说法不正确的是A．①和②中煮沸蒸馏水是为了除去水中B．②和③中，铁钉没有生锈的原因相同C．对比①和②，可知铁钉生锈的条件是铁钉与氧气接触D．对比①和③，可知铁钉生锈的条件是铁钉与水接触4．根据铁锈蚀的条件判断，下列情况中，铁钉最容易生锈的是A． B．C． D．5．为测定空气中氧气的含量，在量筒中先装入一定量的水，再将装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶（瓶子内除铁粉外的有效容积为345mL，铁粉可与氧气反应）旋紧瓶盖放入其中，观察瓶子不再变瘪。记录反应前后数据如图，下列关于该实验说法错误的是A．实验是利用铁生锈原理，消耗氧气，瓶内压强减小B．该测定中铁与氧气的反应符合质量守恒定律C．实验测得氧气体积分数为20.87%D．铁粉用量越多，测得的氧气体积分数越大6．下列与金属有关的说法正确的是A．合金的强度和硬度一般比组成他们的纯金属更大、更硬B．废旧电池可以随意丢弃，不会对环境造成污染.C．银的导电性比铜强，所以一般用银作电线D．铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采7．下列有关金属资源的利用与防护说法不正确的是A．沙漠地区的铁制品比海边的铁制品锈蚀的快B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀C．使用最多的金属材料是钢铁D．废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一8．构建化学基本观念是学好化学的基础。下列对铁的认识不正确的是A．微粒观：铁是由铁分子构成的 B．元素观：铁是由铁元素组成的C．应用观：铁的硬度较大可制成铁钉 D．转化观：铁在一定条件下会生锈9．下列实验说法不正确的是A．甲图氧化铁中铁元素的化合价为+2价B．甲图是CO还原氧化铁实验，B处检验是否生成CO2，酒精灯的作用是尾气处理COC．乙图中①②对比能说明铁生锈需要O2，①③对比能说明铁生锈需要H2OD．乙图是探究铁生锈条件的实验，该实验运用了控制变量法10．下列关于金属材料的说法中，正确的是A．合金中一定含金属，可能含非金属B．锈蚀后的铁制品没有回收价值C．钢中含碳量高于生铁中含碳量D．合金一般比组成他们的纯金属熔点高11．下列有关金属材料的说法正确的是A．在常温下金属都是银白色 B．合金中只含有金属元素C．铁是人类使用最早的金属 D．生铁和钢是含碳量不同的铁合金12．下列做法不能有效保护金属资源的是A．防止金属腐蚀 B．寻找金属的代用品C．回收利用废旧金属 D．导电性最好的银取代铜、铝制作导线13．走近千年文物，人们发现青铜器在含有Cl﹣的环境中易生成CuCl，随着环境条件的变化而发生锈蚀，锈层物质成分示意图如图所示。下列说法错误的是

A．粉状锈中含有Cu、O、H、Cl四种元素B．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护C．CuCl与O2、H2O发生化合反应生成Cu2(OH)3ClD．青铜器在锈蚀过程中铜元素的化合价由0到+1价、再变到+2价14．下列对于金属知识叙述错误的是A．防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径B．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中C．目前，世界上已经有以上的铁和以上的金得到了回收利用D．纯铁较软，而生铁比纯铁硬；不锈钢不仅比纯铁硬，而且其抗锈蚀性能也比纯铁好的多15．我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，学习小组对高铁建设中的钢铁锈蚀展开了探究。【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关。【查阅资料】炭粉可加快铁的锈蚀，不与盐酸反应。【设计实验】探究一：实验探究铁生锈的条件及影响因素；实验1：小组同学设计如图实验1，一段时间后观察到C中铁钉生锈，AB中铁钉无明显变化。实验2：为进一步探究影响铁生锈速率的因素，小组同学设计如图所示进行实验2，利用传感器监测该过程中氧气浓度的变化来判断铁生锈的情况。实验记录如表：序号其他试剂初始时氧气浓度/%200s时氧气浓度/%水/滴食盐质量/g稀醋酸/滴①00020.820.8②100020.815.2③100520.812.7④101.0020.88.0(1)由实验1能得出“与水接触是铁生锈的条件之一”的结论，依据的现象是。(2)实验1中设计B试管实验的目的是创设的实验条件。(3)实验2的①中200s时氧气浓度没有发生变化的原因是。(4)由实验2得出“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是(填序号)。(5)实验2中，设计②③的目的是。探究二：定量探究影响铁锈蚀的因素；实验3：小组同学设计如图所示进行实验3，检查气密性后，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上(此时没有推动注射器活塞)，采集数据。(6)据图1，t2～t3这段时间反应并未停止但温度却开始降低，原因是。(7)据实验3中图2分析t3时刻后压强突然变大，原因是。【反思评价】(8)小组同学猜想：铁锈蚀的快慢还可能与氧气的浓度有关，为判断该猜想是否正确，请你设计实验进行验证，简述实验方案。(实验方案包括操作、现象和结论)。16．暖宝宝是一种防寒用品，某品牌暖宝宝标签如图。同学们在实验室打开一片该暖宝宝，对其中黑色粉末的有效成分及发热原理展开了探究。【查阅资料】吸水树脂，一种新型的高分子材料，吸水能力特强，保水能力特高，并且可反复释水、吸水。探究1：多种方法证明成分中确实有铁粉【进行实验】(1)研究小组先用磁铁对黑色粉末进行分离，将吸附在磁铁上的物质分成两份，标记为样品1和样品2。用实验室常用仪器、药品分别用两种方法完成了实验。请完成如表。实验步骤预计实验现象解释与结论1.用棉花球蘸取样品1置于酒精灯上点燃剧烈燃烧，火星四射黑色粉末中有铁粉2.取少量样品2于试管中，。(写一条明显现象即可)反应原理：。(化学方程式)。【表达与交流】(2)铁丝在空气中不能燃烧，铁粉可以在空气中燃烧的原因是。探究II：暖宝宝的发热原理【提出猜想】“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质一致【进行实验】研究小组将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中，密封装置，按图1(夹持仪器已略去)采用传感器收集相关数据，并观察曲线变化(如图2)。【解释与结论】(3)从收集到的图像看，暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与等物质发生反应，将能转化为热能。【反思与交流】(4)铁钉在潮湿空气中生锈需要较长时间，而“暖宝宝”能快速放热的原因可能是、(写一点即可)。17．【探究活动一】为探究铁生锈的条件，某化学社团设计了如图实验：取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，装置如图所示，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象。(1)铁生锈实际上是铁与空气中的(填名称)发生反应的结果。(2)当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管内的水的体积约占试管体积的。(3)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。(4)保护金属资源的有效途径除了防止金属的锈蚀外，还有。(请再写出一点即可)【探究活动二】学习化学的一个重要途径是科学探究，请你完成以下探究活动。【探究活动一】化学反应后物质成分的探究食品包装袋中的水蒸气、空气会使食品受潮、氧化而变质，因此食品包装袋中需放入脱氧剂，以延长食品保质期。兴趣小组的同学对脱氧剂进行了实验探究。【查阅资料】①食品脱氧剂的主要成分是混有少量NaCl的黑色粉末状物质。②其他杂质不溶于水且不与稀盐酸反应。③Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O(FeCl3溶液呈黄色)。【提出问题】脱氧剂中的黑色粉末还含有哪些物质？【实验猜想】猜想1：只有铁粉；猜想2：只有炭粉；猜想3：铁粉和炭粉。【实验探究】(5)设计实验方案并实施：实验药品实验步骤实验现象实验分析及结论未变质的脱氧剂(1)取少量黑色粉末放入烧杯中，加入足量稀盐酸。观察到，溶液变为浅绿色，有黑色不溶物。黑色粉末中含有。(2)将(1)中不溶物滤出，洗涤、干燥后，放在陶土网上灼烧，上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯。观察到烧杯内壁出现浑浊。黑色粉末中含有。脱氧剂完全变质后的物质(3)取适量“脱氧剂完全变质后的物质”放入烧杯中，加入过量稀盐酸。溶液由无色变为黄色，有黑色不溶物。反应后溶液中溶质除NaCl外，还有(填化学式)。【实验结论】猜想3成立。【拓展探究】脱氧剂的作用原理是铁粉转化成铁锈，其中NaCl加快了该反应速率。兴趣小组的同学用控制变量法进行如图实验：(6)一段时间后观察到烧杯内左侧导管液面(填“高于”或“低于”)右侧导管液面。(7)结合所学知识和以上探究，同学们提出不能长时间用铁制容器盛放的有______(填序号)。A．食用油 B．食醋 C．面粉 D．咸菜18．科技小组同学以“铁锈蚀”为主题开展如下项目式学习。【查阅资料】①食品脱氧剂的主要成分是铁粉和辅助物质，脱氧原理是铁的生锈。②铁锈的主要成分是Fe2O3•nH2O。I.探究铁生锈的条件【设计实验】取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，进行如图所示的三个实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象。(1)对比实验(填序号)，可以得出铁生锈需要水。(2)实验Ⅰ中铁丝足量，时间足够长，打开止水夹后，观察到现象。Ⅱ.探究影响铁粉生锈速率的因素【查阅资料】暖贴的发热材料主要有铁粉、活性炭、食盐、水等物质。【猜想假设】①活性炭能加快铁粉生锈的速率。②食盐能加快铁粉生锈的速率。【进行实验】表中是2g铁粉、5g水与不同质量活性炭、食盐混合均匀10分钟温度记录。实验编号活性炭/g食盐/g温度上升值/℃1000.120.2022.030x3.140.20.256.3【解释与结论】(3)表中x的值为。(4)对比实验1和3，得出的结论是。得出结论：对比1和2，3，4“活性炭与食盐同时存在会大幅度加快生锈速率”。(5)下列说法或做法正确的是_______(多选，填字母)。A．暖贴在使用前不需要密封保存B．利用铁生锈的原理，可以测定空气中氧气含量C．利用铁生锈的原理，铁粉还可用于食品保鲜D．校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈Ⅲ.铁锈主要成分下Fe2O3•nH2O的n数值探究(6)根据图3进行两步实验，实验相关数据如图4。第一步：取5.0g使用一段时间的脱氧剂于玻璃管中，持续通入N2，加强热至t1，反应过程中当观察到现象，证明产物有水。第二步：改持续通入H2，加强热至t2，熄灭酒精喷灯后，继续通入H2至固体冷却。继续通入H2目的是。【计算】(7)这包“脱氧剂”中Fe2O3•nH2O的n=。19．暖宝宝是一种防寒用品，某品牌暖宝宝标签如下图。同学们在实验室打开一片该暖宝宝，对其中黑色粉末的有效成分及发热原理展开了探究。【查阅资料】吸水树脂，一种新型的高分子材料，吸水能力特强，保水能力特高，并且可反复释水、吸水。探究Ⅰ：多种方法证明成分中确实有铁粉【进行实验】(1)研究小组先用磁铁对黑色粉末进行分离，将吸附在磁铁上的物质分成两份，标记为样品1和样品2。用实验室常用仪器、药品分别用两种方法完成了实验。请完成下表。实验步骤预计实验现象解释与结论1．用棉花球蘸取样品1，置于酒精灯上点燃（写一条明显现象）黑色粉末中有铁粉2．取少量样品2于试管中，（写一条明显现象即可）反应原理：。（化学方程式）。反应之所以能发生是因为。【表达与交流】(2)铁丝在空气中不能燃烧，铁粉可以在空气中燃烧的原因是。探究Ⅱ：暖宝宝的发热原理【提出猜想】“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质一致【进行实验】研究小组将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中，密封装置，按图1（夹持仪器已略去）采用传感器收集相关数据，并观察曲线变化（如图2）。【解释与结论】(3)从收集到的图象看，暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与和等物质发生反应，将能转化为热能。【反思与交流】(4)铁钉在潮湿空气中生锈需要较长时间，而“暖宝宝”能快速放热的原因可能是、（写两点即可）20．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。Ⅰ.探究钢铁锈蚀的基本条件

(1)一段时间后，中铁钉生锈，中铁钉无明显锈蚀。由的现象可知，铁的锈蚀是铁跟等物质作用的过程。(2)使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。Ⅱ.探究食盐水浓度对钢铁腐蚀速率