课题3 金属资源的利用与保护—2022-2023学年九年级化学下册尖子生必备考点精讲精练（人教版）

课题3 金属资源的利用与保护 【知识精要】 一、常见的金属资源 1.地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除金 、 银 等少数很不活泼的金属以 单质形式存在外，其余都以化合物 的形式存在。 2.几种常见的金属矿物的名称和主要成分见下表： 金属矿物 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S 【要点诠释】 1.金属元素在地壳中的含量由大到小：铝、铁、钙、钠、钾、镁、锌、铜、银、金 。 2.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。在自然条件下，铁、铝等金属无单质存在，因为这些金属的活动性较强，会与氧气、水等作用生成化合物。 3.人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关。 二、铁的冶炼 1、实验室炼铁——一氧化碳还原氧化铁的实验 （1）实验装置： 　 （2）反应的化学方程式(炼铁的原理)：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （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 CO ，并点燃酒精灯。 ④待装置内的 空气排净 后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热。 ⑤当玻璃管内 红棕色粉末 变为黑色 时，停止加热。 ⑥待玻璃管内的固体 冷却 后，停止通入 CO ，并熄灭酒精灯。 （4）实验现象：红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧时产生蓝色火焰 。  【要点诠释】 实验注意事项： a.先通入一氧化碳气体的目的：排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。 b.实验完毕后继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸。 c.尾气的处理：尾气中的一氧化碳有毒，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。 d.若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度 2、工业炼铁 （1）工业上冶炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 （2）主要反应原理：高温下利用 CO 作还原剂，将铁从铁的氧化物中还原出来。 在高炉中焦炭的作用是提供热量（碳和氧气反应生成二氧化碳，放热），二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。C+CO2 2CO Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2　 （3）主要设备：高炉 【要点诠释】 a.铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。 ①在高炉中焦炭的作用是 提供热量 和生成还原剂 CO 。 C+O2CO2 （放热反应） C+CO2 2CO （吸热反应） ②石灰石的作用是除去SiO2等杂质，将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3。 CaCO3CaO+CO2↑（吸热反应） CaO+ SiO2CaSiO3 ③冶炼过程中的主要化学方程式： C+O2CO2 、 C+CO2 2CO 、 Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2 b.高炉炼出的铁是 生铁 ，主要成分是铁，还含有C、P、S等元素，所以生铁是铁和其它元素的合金。 实验装置 现象 铁钉 生锈 铁钉 不生锈 铁钉 不生锈 现象分析 铁钉同时和 氧气 、 水 接触 铁钉只和 水 接触 铁钉只和 氧气 接触 结论 铁钉生锈的条件：同时和氧气（或空气）、水接触 三、金属资源的保护和利用 1.铁锈蚀的条件及防锈蚀方法 （1）铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触。 【要点诠释】：①铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，颜色为 红色 。铁锈的结构疏松， 不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。，与铝、锌的氧化膜不同 ②铁制品一般温度越高，锈蚀的速度 越快 。 ③在酸、盐存在的环境中，铁制品的锈蚀会 加快。 （2）防止铁生锈的方法： ①保持铁制品表面的洁净和干燥。 ②在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜。 ③改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。 2.保护金属资源的有效途径为： （1）防止金属锈蚀。 （2）废旧金属的回收利用。 （3）合理有效的开采矿物。 （4）寻找金属的替代品等。 四、含杂物质的化学方程式计算 1计算时涉及的公式有： 【题典精讲】 1. 【例题1】大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是 A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3） B．炉甘石（主要成分是ZnCO3） C．铝土矿（主要成分是A12O3） D．赤铜矿（主要成分是Cu2O） 【答案】A 【解析】炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，故矿石中必须含有铁元素；