8.3 金属资源的利用和保护-【帮课堂】2024-2025学年九年级化学下册同步学与练（人教版2024）

第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．知道常见的矿石。熟悉工业炼铁的原理和方法。 2．了解铁生锈的条件和防锈的方法。 3．熟悉根据化学方程式的含杂质的计算。 4．知道保护金属资源的重要性和途径。 重点: 炼铁的原理和方法；铁生锈的条件和防锈方法 难点: 含杂质的计算；铁生锈的条件 一、金属矿物 1． 化学性质很不活泼，以 形式存在；其余金属都以 形式存在。 2．大多数金属在自然界以金属矿物形式存在。 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要成分 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 图示 3．人类每年从金属矿物中提取大量金属，其中提取量最大的是铁。 二、铁的冶炼 1．春秋时期，我国已生产和使用铁器；战国以后，铁逐渐成为最主要的金属材料。 2．高炉炼铁 设备 原料 、 、 、热空气 原理 利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来 各原料的作用 赤铁矿石 提供 焦炭 ① ； ② 石灰石 热空气 提供焦炭燃烧所需的氧气 炉内反应 由下而上依次为： ； ； Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2。 【易错提醒】高炉炼铁使用的原料是焦炭，反应的原理却是一氧化碳还原氧化铁，原因是：气体与固体的接触面积大于固体之间的接触面积，一氧化碳是气体，与赤铁矿石的接触面积远大于焦炭和赤铁矿石的接触面积，故主要是一氧化碳做还原剂，还原氧化铁。 三、炼铁的相关计算 1．在实际生产时，炼铁用的原料和产品都含有杂质，计算用料和产量时需考虑杂质。 2．计算式： （1）纯度 = ×100% （2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度 Fe2O3的质量= 的质量× ； Fe的质量= 的质量× Fe的质量= 的质量×（ ） （3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度 赤铁矿石的质量= 的质量÷ ； 生铁的质量= 的质量÷ 生铁的质量= 的质量÷（ ） 3．典例 例1．用1000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？ 四、金属的腐蚀与防护 1．铁钉容易生锈，铁锈的主要成分为 2．探究铁钉生锈的条件 实验一 实验二 实验三 实验设计 铁钉与 和 同时接触 铁钉只与 且 的蒸馏水接触 铁钉只与 的空气接触 实验现象 （水面附近 ） 实验分析 对比实验一和实验二，可知铁生锈需要与 接触； 对比实验一和实验三，可知铁生锈需要与 接触。 实验结论 铁生锈的条件是：铁与 和 同时接触。 【易错提醒】 1.蒸馏水煮沸且迅速冷却的目的：“煮沸”是除去其中溶解的氧气，“迅速冷却”是防止空气中的氧气再溶解在水中。 2.铝的活动性比铁强，铁制品很容易生锈，而铝制品却有很好的抗腐蚀性能的原因：铝能在表面形成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝继续与氧气反应；铁与氧气和水反应生成的铁锈很疏松，不能阻止里面的铁继续与氧气和水反应，故铁容易生锈，且能全部锈蚀。 【名师拓展】氯化钠溶液、稀盐酸、稀硫酸等都能加速铁生锈的速度。 3．铁生锈的防护 （1）方法：隔绝 ；隔绝 （2）具体措施： ①保持 ； ②在铁制品表面覆盖 。 如： 、 、 、搪瓷、通过化学反应使表面生成一层 保护膜 ③制成合金。如：不锈钢。 【易错提醒】 1.防锈的具体措施应根据实际使用情况而定。如正常使用的铁锅防锈的方法一般是洗净擦干，也可再涂点食用油，而不能刷油漆；铁质栏杆一般采用刷漆的方式，而不采用涂油的方式…… 2.铁制品防锈的最重要的一点是：尽量保持表面的洁净和干燥。 五、保护金属资源 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 ； ② ； ③有计划、合理地开采金属矿物； ④寻找金属的替代品。 一、判断题 （1）地壳中的金属资源都以化合物的形式存在。( ) （2）我国的金属矿藏比较丰富，其中金、银等金属都以单质的形式存在( ) （3）赤铁矿主要成分是Fe2O3( ) （4）磁铁矿主要成分是FeCO3( ) （5）工业炼铁的主要原理是高温的条件下，利用碳与氧化铁反应。( ) （6）高炉炼铁的原理是用焦炭将铁矿石中的铁置换出来( ) （7）高炉炼铁过程中，用于还原氧化铁的一氧化碳来源于碳与氧气的反应( ) （8）高炉炼铁中，一氧化碳是由碳和二氧化碳反应生成的( ) （9）工业炼铁用到的原料有：铁矿石、一氧化碳、空气、石灰石( ) （10）高炉炼铁时，固体原料从炉顶加入，热空气从炉底通入，所得产物为生铁( ) （11）锈蚀后的铁制品仍然具有回收价值( ) （12）高炉炼铁时加入的石灰石可将杂质二氧化硅转化为炉渣( ) （13）高炉炼铁得到的产品是纯铁( ) （14）炼铁就是在高温下用CO将铁矿石中的铁置换出来( ) （15）高炉炼铁中所需的高温和CO的生成都与焦炭有关( ) （16）废旧金属的回收利用，不但可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染( ) （17）铁与氧气、水等反应生成的铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。( ) （18）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生缓慢氧化的过程，食品防腐时，铁粉作双吸剂和铁生锈的原理是相同的。( ) （19）稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。( ) （20）铁生锈的过程实际上是铁与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等发生化学反应的过程。( ) （21）铁锅不用时洗净擦干有利于防止生锈( ) （22）废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等金属，若将这些金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染。( ) （23）金属资源的回收不仅可以节约金属资源，而且可以保护环境。( ) （24）防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径( ) 2．回答下列问题： (1)为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ (2)被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才能用带油的布擦？ 3．“低碳生活，绿色出行”。下图为公共自行车。请回答下列问题： (1)车架表面喷漆不仅美观，而且可有效防止铁与 接触而生锈。 (2)防止公共自行车链条生锈的有效措施是 。 (3)废旧自行车回收利用的意义是 。 4．钢铁是我们日常生活中使用最多的金属材料。 （1）人们大量使用的是钢而不是纯铁，因为钢比纯铁硬度 （填“大”或“小”）。 （2）如图是探究铁钉锈蚀条件的实验：    ①A中植物油的作用是 。 ②一段时间后，A、B中铁钉没有锈蚀，而C中铁钉锈蚀，通过实验说明铁锈蚀的条件 。 （3）除了防止金属锈蚀以外，保护金属资源的有效途径还有 （一种即可）。 5．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。公元1世纪时，铁在我国已经广泛使用。请你回答下列问题： (1)铁在地壳中含量居所有金属元素的第 位。 (2)高炉炼铁过程中，CO与铁矿石反应主要发生在炉部，试写出赤铁矿(Fe2O3)与CO反应的化学方程式 。 (3)炼铁的主要设备是 ，铁矿石冶炼后，得到含较多碳、硫、磷、硅等的生铁。生铁属于 （混合物、纯净物）。 ►问题一 金属矿物 【典例1】下列哪种金属在自然界主要以单质形式存在 A．铁 B．镁 C．金 D．钛 【解题必备】 1．金、银化学性质稳定，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。 2．赤铁矿红色，主要成分为Fe2O3；磁铁矿黑色，主要成分为Fe3O4；铝土矿主要成分为Al2O3。 【变式1-1】根据矿石的主要成分分析，下列矿石中，最适合炼铁的是 A．磁铁矿（主要成分） B．黄铁矿（主要成分） C．菱铁矿（主要成分） D．赤铜矿（主要成分） 【变式1-2】镇海楼是广州规模最大的红砂岩文物。红砂岩因含某种氧化物而呈红色，这种氧化物可能是 A．CaO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 ►问题二 铁的冶炼 【典例2】炼铁的过程是 A．含铁的化合物在高温下分解而得到铁 B．含有铁的化合物与碳发生置换反应 C．在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来 D．在高温作用下一氧化碳从铁的化合物中将铁氧化出来 【解题必备】 1．炼铁的设备：高炉 2．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、热空气 3．炼铁的原理：利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来 4．各原料的作用： ①赤铁矿石：提供铁元素； ②焦炭：燃烧放热，维持炉温；提供还原剂CO ③石灰石：将矿石中的二氧化硅转化成炉渣 ④热空气：提供焦炭燃烧所需的氧气 【变式2-1】工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如下： (1)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿，其中赤铁矿的主要成分是 （填化学式）。 (2)焦炭在炼铁过程中的主要作用是 ；原料中石灰石（主要成分为）在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣，同时生成一种氧化物，该反应的化学方程式为 。 (3)炼铁高炉中鼓入热空气的目的是 ，从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入氧气的目的是 。 (4)工业上冶炼铁得到的产品是 （填“纯铁”或“生铁”），属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 【变式2-2】某钢铁厂用高炉炼得生铁，再利用生铁炼钢，其主要反应过程如下图所示： (1)高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭、 和空气等。在高炉里，反应①的作用是获得二氧化碳，并 。 (2)反应②的化学方程式是 ，反应③的化学方程式是 。 (3)生铁炼钢的原理主要是用氧气等物质将生铁里过多的 (填符号)和其他杂质除去。 ►问题三 炼铁的相关计算 【典例3】钢铁工业是国家支柱产业。工业上常用赤铁矿冶炼生铁。 (1)生铁与纯铁相比，其优点是 。 (2)某炼铁厂用500t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为多少(计算结果保留一位小数)？ 【解题必备】 Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； 赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量÷赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数） 生铁的质量=Fe的质量÷生铁中铁的质量分数=Fe的质量÷（1 - 生铁中杂质的质量分数） 【变式3-1】2024年2月，李强总理在山西调研，参观太钢生产线、集控室和实验室，并察看手撕钢等产品展示。工业上采用生铁炼钢，可以从铁矿石中提炼生铁。若用含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁（杂质不含铁元素），请回答下列问题： (1)钢和生铁在性能上有差异，原因是 。该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为 。 (2)已知该赤铁矿石有100t，理论上可以炼出铁的质量是多少？ 【变式3-2】生铁和钢是应用广泛的铁合金，工业上常用赤铁矿石冶炼生铁。 (1)生铁的含碳量比钢的含碳量 (填“高”或“低”)。 (2)某炼铁厂用含Fe2O3，80%的赤铁矿石冶炼出含铁1120t的生铁，计算炼铁所用赤铁矿石的质量。 ►问题四 实验探究铁生锈的条件 【典例4】利用如图装置可以探究铁生锈的条件。实验中观察到：①试管中铁钉生锈，试管b中铁钉不生锈：②…… (1)实验过程中观察到的现象②为 ，产生该现象的原因是 。 (2)通过该实验可得出铁生锈的条件之一是 。 【解题必备】 1．实验需控制变量，共三个实验，两组对比。 2．三个实验： 实验1.铁钉与氧气和水同时接触，生锈； 实验2.铁钉只与水接触，不生锈； 实验3.铁钉只与空气接触，不生锈。 实验1、2对比，证明铁生锈需要与氧气接触；实验1、3对比，证明铁生锈需要与水接触。 3．铁锈的主要成分：Fe2O3∙H2O 【变式4-1】探究铁生锈的条件，如图二所示。 (1)通过对比实验①③。探究铁生锈的条件与 有关。 (2)为进一步探究不同种类的溶液对铁生锈的影响，小组同学补充⑤⑥实验，利用数字化实验分别检测盛有盐溶液和酸溶液的试管内氧气含量随时间的变化关系，如图三所示。酸溶液X可以为 (填字母序号)。 A．苏打水     B．食醋      C．肥皂水 结合图三，分析该实验可获得的结论是 。 【变式4-2】为完成“探究铁锈蚀条件”实践活动，某学习小组利用图示装置开展如图活动，回答下列问题。 (1)仪器a的名称 。小组同学用如图装置(气密性良好)进行实验：将二氧化锰水泥小球放入仪器a中，该实验制备氧气的化学方程式为 。 (2)完成实验并记录现象如表： 试管编号 药品 铁丝生锈情况 1 6cm铁丝+10mL水+植物油 铁丝未生锈 2 6cm铁丝+6mL水 8分50秒，铁丝锈蚀 3 6cm铁丝+2g氯化钙干燥剂 铁丝少量生锈 4 ？ 5分10秒，铁丝明显锈蚀 ①对比试管1和2得出铁生锈需要的条件是 。 ②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是 。 ③为得出“相同条件下，铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，4号试管中的药品是 。 ►问题五 防止铁生锈的方法 【典例5】世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．清洗锈迹 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【解题必备】 1． 防锈的方法：隔绝氧气；隔绝水 2． 具体措施： ①保持表面的洁净和干燥； ②在铁制品表面覆盖保护膜。 如：涂油、刷漆、镀其他金属、搪瓷、通过化学反应使表面生成一层致密的氧化物保护膜 ③制成合金。如：不锈钢。 【变式5-1】为了防止钢铁制品锈蚀，下列做法不正确的是 A．在车船的表面喷涂油漆 B．用洗涤剂除去自行车链条表面的油膜 C．在铁制品表面镀上一层其他金属 D．将使用后的菜刀用布擦干 【变式5-2】下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是 A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥 C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属 ►问题六 金属资源的保护 【典例6】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 【解题必备】保护金属资源的有效途径： 1．防止金属腐蚀； 2．回收利用废旧金属； 3．有计划、合理地开采金属矿物； 4．寻找金属的替代品。 【变式6-1】下列关于资源、能源的叙述正确的是 A．回收利用废旧金属，虽不能减少对环境的污染，却可以节约金属资源 B．现在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% C．目前已制得的合金只有90余种 D．金属资源只有金、银以单质的形式存在，其余都以化合物形式存在 【变式6-2】青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是 A．将铁制品放在潮湿的空气里 B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈 C．废旧金属回收利用可以节约金属资源 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 1．下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是 A．铝 B．铁 C．金 D．银 2．下列矿石不能用于炼铁的是 A．赤铁矿（主要成分Fe2O3） B．黄铜矿（主要成分CuFe S2） C．菱铁矿（主要成分FeCO3） D．辉铜矿（主要成分Cu2S） 3．下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是 A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀 B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀 C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值 D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 4．金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，铁生锈的原因是接触了 A．氧气和水 B．仅需要水 C．氧气或水 D．仅需要氧气 5．如图为有关铁的化学性质的两个实验。下列说法正确的是 A．甲、乙实验中的水作用相同 B．甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应 C．乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与氧气有关 D．乙实验b中铁钉锈蚀最严重 6．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 7．一种“贴身暖宝宝”贴的标签如图所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑科 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 8．现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如下实验： （1）A中玻璃仪器的名称是 。 （2）用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”的目的是 。 9．同学们进入博物馆，看到了许多矿石标本，其中的4种矿石及其主要成分如下： (1)根据辉铜矿的主要成分，有同学推测以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品，他的依据是 。 (2)同学们在以后的学习中将学习工业炼铁的原理，即用一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为 。 (3)孔雀石的主要成分受热时会发生分解反应，生成三种氧化物，反应的化学方程式为 。 10．钢铁是使用最多的金属材料，生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，其中生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。 (1)从公元1世纪开始，铁便成了一种最主要的金属材料。 ①历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。从物质性质的角度看，原因是 。 ②下列铁制品中，利用了金属导热性的是 (填字母)。 a.后周铁狮子        b.铸铁井盖         c.不锈钢水壶 ③下列关于铁及铁制品的说法中，正确的是 (填字母)。 a.铁是地壳中含量最高的金属元素 b.沙漠地区的铁制品锈蚀较慢 c.可用铁制容器盛放波尔多液(主要成分是硫酸铜等) (2)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如下： ①工业上炼铁原理是将焦炭与氧气等反应转化为一氧化碳，再利用一氧化碳与氧化铁反应，写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。 ②从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入充足O2的目的是 。 11．用如图所示实验进行铁钉锈蚀的研究。一段时间后，试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D中铁钉严重锈蚀。 (1)由试管A、B、C中的现象可知，铁的锈蚀是铁跟 （填化学式）等作用的结果。 (2)试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，目的是 。 (3)由试管C、D中的现象可以得出的结论是 。 12．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图： 已知：生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~ 2%。 (1)赤铁矿炼铁的反应原理是 （用化学方程式表示）。 (2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 。 (3)炼铁的原料中用到的焦炭的作用 和 。炉渣中含有硅酸钙（CaSiO3），其中硅元素的化合价是 ，生铁与钢铁的主要区别 。 13．铁是工农业生产中应用广泛的金属，我国拥有着悠久的钢铁冶炼史。结合高炉炼铁过程的示意图回答问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿，其中磁铁矿的主要成分是 （填化学式）。 (2)反应②的化学方程式为 。 (3)该图示的“高炉气体”中除含有少量CO外，主要还含有 和CO2；炼出的生铁比纯铁硬度 （填“大”或“小”）。 (4)根据化学方程式计算，若用赤铁矿炼出5.6t的铁，产生二氧化碳的质量是多少？ 1．下列做法不利于防止铁制品生锈的是 A．刀具用不锈钢制作 B．铁锅清洗完不擦干 C．自行车车架刷漆 D．水龙头表面镀耐腐蚀的铬 2．下列有关金属的说法正确的是 A．常温下，所有金属单质均是固体 B．工业炼铁可用一氧化碳将铁的氧化物还原成铁 C．铁的锈蚀只与空气中的氧气有关 D．废旧铁制用品应该直接填埋处理 3．赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草纲目》中对其有“赭，赤色也”、“苦、寒、无毒”的描述，根据上述性质，其主要成分可能为 A．Fe2O3 B．CuO C．KCl D．Fe3O4 4．防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是 A．表面涂油 B．制成合金 C．进行电镀 D．表面刷漆 5．炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：   请根据题图和所学知识判断下列说法错误的是（　　） A．生铁属于混合物 B．反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳 D．工业炼铁的设备是高炉 6．在探究“铁生锈的条件”实验中，某小组同学利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实验时，先向铁粉中滴入水，观察一段时间后，发现无明显现象；然后滴入NaCl溶液，几分钟后观察到注射器活塞向左移动。下列相关说法错误的是 A．活塞向左移动是因为铁生锈消耗氧气 B．若铁粉过量，注射器活塞最终停在约4mL处 C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D．对比现象可知加入氯化钠溶液能加快铁的锈蚀 7．炼铁工业中高炉煤气的一种新的处理过程如图所示，有关该过程的叙述错误的是 A．可减少CO2的排放 B．Fe3O4和CaO均可循环利用 C．H2、CO在过程①体现还原性 D．在反应中C、H、Fe、Ca的元素化合价都发生了变化 8．陕西博物馆珍藏了许多承载历史变迁的青铜文物，人们发现青铜器在含有Cl-的环境中易生成氯化亚铜(CuCl)，其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。下列叙述错误的是    A．铜绿Cu2(OH)2CO3是由碳、氢、氧、铜四种元素组成的 B．生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2 C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 9．实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析错误的是 实验装置 序号 其他试剂 100min时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．①中铁未生锈，②③中铁已锈蚀 B．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 C．①②证明水对铁锈蚀有影响 D．②③证明食盐能加快铁锈蚀 10．化学视角认识蒸汽眼罩。 蒸汽眼罩逐渐走进日常生活，它借助铁生锈产生的热量，使材料内部的水分稳定蒸发，利用产生的热量和温度缓解眼部疲劳。 【实验探究】 探究一：检验蒸汽眼罩内部材料中有铁粉 (1)某同学用磁铁吸引了部分蒸汽眼罩内部材料于一支试管中，加入硫酸铜溶液，发生反应的化学方程式是 。 探究二： (2)日常生活中铁生锈是铁与 共同作用的结果，但放热缓慢。 哪些因素能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热？某小组同学采用对照实验开展探究，设计实验方案如下： 查阅资料：蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等。 药品 1分钟前后温度变化 方案一 4g铁粉、2mL水 16℃→16℃ 方案二 4g铁粉、2mL水、2g氯化钠 16℃→16℃ 方案三 4g铁粉、2mL水、2g活性炭 16℃→16℃ 方案四 4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠 16℃→55℃→26℃ (3)下列方案之间能否形成对照？若能，请指出变量；若不能，请说明理由。 方案二与方案四 ； 方案一与方案四 。 (4)对比分析以上方案，你能获得的结论是 。 【反思评价】 (5)蒸汽眼罩的保存方法是 。 11．某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。 【提出问题】 铜生锈的原因是什么？ 【查阅资料】 铜锈的主要成分是，俗称铜绿。 【猜想与假设】 (1)根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和 共同作用的结果。 【设计与实验】 他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水 均已煮沸过且铜丝已打磨干净）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 无明显现象 【解释与结论】 (2)实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。 (3)得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论，依据的两个实验是 和 （填编号）。 (4)对比实验②和③，得出的结论是 。 (5)为验证猜想，应在实验⑤瓶中添加物质 。 (6)由上述实验可推知，铜生锈的条件是 。 【反思与应用】 (7)结合上述实验，你对保存铜制品的建议是 。 12．铁是人类历史上至今冶炼得最多的金属。高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。其生产原理如图所示。    (1)反应I属于 （填基本反应类型）反应：反应Ⅱ是 （填“放热”或“吸热”）反应。 (2)反应I和反应Ⅱ中焦炭的作用分别是提供热量和 。 (3)主要成分为氧化铁的矿石名称为 ，氧化铁与气体Y的反应的化学方程式为 ；反应Ⅳ是铁矿石中的脉石（SiO2）跟固体R在高温下反应，生成了炉渣（CaSiO3），反应的化学方程式为 。 (4)“铁水”的温度 （填“高于”或“低于”）液态铁的温度，实际生产过程中，通常将铁水进一步处理可得到钢材，这样做的好处是什么？ 。 13．我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。 资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 (写一种)。 (2)不断鼓入空气的目的是 。 (3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。 (4)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 (5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。 14．第八届中国-俄罗斯博览会于2024年5月16日-21日在哈尔滨国际会展中心举办，同期举办第三十三届哈洽会。冰城夏都哈尔滨做足各项准备，迎接了八方来客！机场、火车站、地铁、公交站等重要交通枢纽建设中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 (1)过程Ⅰ主要发生在高炉的 (填“A”或“B”或“C”)区域。 (2)过程Ⅱ发生的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 (3)如果用的铁矿石为赤铁矿，则过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为 。 (4)某钢铁厂用含氧化铁80％的赤铁矿理论上可生产含杂质4％的生铁的质量是 。 (5)过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中 元素的含量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．知道常见的矿石。熟悉工业炼铁的原理和方法。 2．了解铁生锈的条件和防锈的方法。 3．熟悉根据化学方程式的含杂质的计算。 4．知道保护金属资源的重要性和途径。 重点: 炼铁的原理和方法；铁生锈的条件和防锈方法 难点: 含杂质的计算；铁生锈的条件 一、金属矿物 1．金、银化学性质很不活泼，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。 2．大多数金属在自然界以金属矿物形式存在。 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 图示 3．人类每年从金属矿物中提取大量金属，其中提取量最大的是铁。 二、铁的冶炼 1．春秋时期，我国已生产和使用铁器；战国以后，铁逐渐成为最主要的金属材料。 2．高炉炼铁 设备 高炉 原料 赤铁矿石、焦炭、石灰石、热空气 原理 利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来 Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2 各原料的作用 赤铁矿石 提供铁元素 焦炭 ①燃烧放热，提供高温环境，维持炉温； ②提供还原剂CO 石灰石 将矿石中的二氧化硅转化成炉渣 热空气 提供焦炭燃烧所需的氧气 炉内反应 由下而上依次为： C+O2 CO2； CO2+C2CO； Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2。 【易错提醒】高炉炼铁使用的原料是焦炭，反应的原理却是一氧化碳还原氧化铁，原因是：气体与固体的接触面积大于固体之间的接触面积，一氧化碳是气体，与赤铁矿石的接触面积远大于焦炭和赤铁矿石的接触面积，故主要是一氧化碳做还原剂，还原氧化铁。 三、炼铁的相关计算 1．在实际生产时，炼铁用的原料和产品都含有杂质，计算用料和产量时需考虑杂质。 2．计算式： （1）纯度 = ×100% （2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度 Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数 Fe的质量=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数） （3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度 赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量÷赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； 生铁的质量=Fe的质量÷生铁中铁的质量分数 生铁的质量=Fe的质量÷（1 - 生铁中杂质的质量分数） 3．典例 例1．用1000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？ 解：1000吨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x Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2 160 112 800t x = x=560t 折合成含铁96%的生铁的质量为560÷96%=583t 答：1000吨含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁583吨。 四、金属的腐蚀与防护 1．铁钉容易生锈，铁锈的主要成分为Fe2O3∙xH2O 2．探究铁钉生锈的条件 实验一 实验二 实验三 实验设计 铁钉与空气和水同时接触 铁钉只与煮沸且迅速冷却的蒸馏水接触 铁钉只与干燥的空气接触 实验现象 生锈（水面附近生锈更严重） 不生锈 不生锈 实验分析 对比实验一和实验二，可知铁生锈需要与氧气接触； 对比实验一和实验三，可知铁生锈需要与水接触。 实验结论 铁生锈的条件是：铁与氧气和水同时接触。 【易错提醒】 1.蒸馏水煮沸且迅速冷却的目的：“煮沸”是除去其中溶解的氧气，“迅速冷却”是防止空气中的氧气再溶解在水中。 2.铝的活动性比铁强，铁制品很容易生锈，而铝制品却有很好的抗腐蚀性能的原因：铝能在表面形成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝继续与氧气反应；铁与氧气和水反应生成的铁锈很疏松，不能阻止里面的铁继续与氧气和水反应，故铁容易生锈，且能全部锈蚀。 【名师拓展】氯化钠溶液、稀盐酸、稀硫酸等都能加速铁生锈的速度。 3．铁生锈的防护 （1）方法：隔绝氧气；隔绝水 （2）具体措施： ①保持表面的洁净和干燥； ②在铁制品表面覆盖保护膜。 如：涂油、刷漆、镀其他金属、搪瓷、通过化学反应使表面生成一层致密的氧化物保护膜 ③制成合金。如：不锈钢。 【易错提醒】 1.防锈的具体措施应根据实际使用情况而定。如正常使用的铁锅防锈的方法一般是洗净擦干，也可再涂点食用油，而不能刷油漆；铁质栏杆一般采用刷漆的方式，而不采用涂油的方式…… 2.铁制品防锈的最重要的一点是：尽量保持表面的洁净和干燥。 五、保护金属资源 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防止金属腐蚀； ②回收利用废旧金属； ③有计划、合理地开采金属矿物； ④寻找金属的替代品。 一、判断题 （1）地壳中的金属资源都以化合物的形式存在。( ) （2）我国的金属矿藏比较丰富，其中金、银等金属都以单质的形式存在( ) （3）赤铁矿主要成分是Fe2O3( ) （4）磁铁矿主要成分是FeCO3( ) （5）工业炼铁的主要原理是高温的条件下，利用碳与氧化铁反应。( ) （6）高炉炼铁的原理是用焦炭将铁矿石中的铁置换出来( ) （7）高炉炼铁过程中，用于还原氧化铁的一氧化碳来源于碳与氧气的反应( ) （8）高炉炼铁中，一氧化碳是由碳和二氧化碳反应生成的( ) （9）工业炼铁用到的原料有：铁矿石、一氧化碳、空气、石灰石( ) （10）高炉炼铁时，固体原料从炉顶加入，热空气从炉底通入，所得产物为生铁( ) （11）锈蚀后的铁制品仍然具有回收价值( ) （12）高炉炼铁时加入的石灰石可将杂质二氧化硅转化为炉渣( ) （13）高炉炼铁得到的产品是纯铁( ) （14）炼铁就是在高温下用CO将铁矿石中的铁置换出来( ) （15）高炉炼铁中所需的高温和CO的生成都与焦炭有关( ) （16）废旧金属的回收利用，不但可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染( ) （17）铁与氧气、水等反应生成的铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。( ) （18）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生缓慢氧化的过程，食品防腐时，铁粉作双吸剂和铁生锈的原理是相同的。( ) （19）稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。( ) （20）铁生锈的过程实际上是铁与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等发生化学反应的过程。( ) （21）铁锅不用时洗净擦干有利于防止生锈( ) （22）废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等金属，若将这些金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染。( ) （23）金属资源的回收不仅可以节约金属资源，而且可以保护环境。( ) （24）防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径( ) 【答案】(1) ×　(2) ×　(3) √　(4) ×　(5) ×　(6) × (7)×　 (8) √ (9) × (10) √　(11) √ (12)√　(13) ×　(14) ×　(15) √　(16) √　(17) √　(18) √ (19)√　(20) × 　(21) √ (22) √ (23) √ (24) √ 2．回答下列问题： (1)为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ (2)被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净后才能用带油的布擦？ 【答案】(1)沙漠地区干燥，缺少水，故铁制品不宜锈蚀 (2)先用干布擦净后才能用带油的布擦，防止水分被覆盖在油层下面导致铁生锈 【分析】铁生锈是铁和氧气、水共同作用的结果； 【详解】（1）沙漠地区气候干燥，缺少水，故铁制品锈蚀较慢。 （2）先用干布擦净后才能用带油的布擦，防止水分被覆盖在油层下面导致铁生锈。 3．“低碳生活，绿色出行”。下图为公共自行车。请回答下列问题： (1)车架表面喷漆不仅美观，而且可有效防止铁与 接触而生锈。 (2)防止公共自行车链条生锈的有效措施是 。 (3)废旧自行车回收利用的意义是 。 【答案】 氧气、水 涂油 节约金属资源 【详解】（1）铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，车架表面喷漆可有效防止铁与氧气和水接触而生锈； （2）防止公共自行车链条生锈的有效措施是：涂油，隔绝氧气和水； （3）废旧自行车含金属材料，回收利用，可以节约金属资源。 4．钢铁是我们日常生活中使用最多的金属材料。 （1）人们大量使用的是钢而不是纯铁，因为钢比纯铁硬度 （填“大”或“小”）。 （2）如图是探究铁钉锈蚀条件的实验：    ①A中植物油的作用是 。 ②一段时间后，A、B中铁钉没有锈蚀，而C中铁钉锈蚀，通过实验说明铁锈蚀的条件 。 （3）除了防止金属锈蚀以外，保护金属资源的有效途径还有 （一种即可）。 【答案】 大 隔绝空气中的氧气 铁生锈是水和氧气共同作用的结果 废旧金属的回收 【详解】（1）合金比组成它的纯金属硬度更大、熔点更低；故填大； （2）①A中植物油的作用是隔绝空气中的氧气，探究只有水对铁生锈的影响； ②对比实验说明只有水，铁不生锈、只有氧气，铁不生锈，说明铁生锈是水和氧气共同作用的结果； （3）除了防止金属锈蚀以外，保护金属资源的有效途径还有废旧金属的回收等。 5．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。公元1世纪时，铁在我国已经广泛使用。请你回答下列问题： (1)铁在地壳中含量居所有金属元素的第 位。 (2)高炉炼铁过程中，CO与铁矿石反应主要发生在炉部，试写出赤铁矿(Fe2O3)与CO反应的化学方程式 。 (3)炼铁的主要设备是 ，铁矿石冶炼后，得到含较多碳、硫、磷、硅等的生铁。生铁属于 （混合物、纯净物）。 【答案】(1)2 (2) (3) 高炉 混合物 【详解】（1）地壳中含量前四位的元素是氧、硅、铝、铁，铁在地壳中含量居所有金属元素的第2位； （2）一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：； （3）炼铁的主要设备是高炉，铁矿石冶炼后，得到含较多碳、硫、磷、硅等的生铁，所以生铁属于混合物。 ►问题一 金属矿物 【典例1】下列哪种金属在自然界主要以单质形式存在 A．铁 B．镁 C．金 D．钛 【答案】C 【分析】自然界中的金属除极少数不活泼的金属（金、银）以单质形式存在外，都以化合物的形式存在。 【详解】A、铁是比较活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，故A错误； B、镁是比较活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，故B错误； C、银是不活泼的金属，在自然界中常以单质形式存在，故C正确； D、钛在自然界中以化合物的形式存在，故D错误； 故选C。 【解题必备】 1．金、银化学性质稳定，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。 2．赤铁矿红色，主要成分为Fe2O3；磁铁矿黑色，主要成分为Fe3O4；铝土矿主要成分为Al2O3。 【变式1-1】根据矿石的主要成分分析，下列矿石中，最适合炼铁的是 A．磁铁矿（主要成分） B．黄铁矿（主要成分） C．菱铁矿（主要成分） D．赤铜矿（主要成分） 【答案】A 【详解】赤铜矿中不含铁元素，根据质量守恒定律，不能冶炼出铁；黄铁矿的产物中含有污染性物质二氧化硫，会污染空气；磁铁矿和菱铁矿中均含有铁元素，且产物不污染环境，但菱铁矿中铁的含量较低，则磁铁矿最适合炼铁，故选A。 【变式1-2】镇海楼是广州规模最大的红砂岩文物。红砂岩因含某种氧化物而呈红色，这种氧化物可能是 A．CaO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 【答案】B 【详解】A、CaO是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于白色固体，故A错； B、Fe2O3是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，属于红色固体，故B正确； C、Fe3O4是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于黑色固体，故C错； D、Fe(OH)3是由三种元素组成，不属于氧化物，且属于红褐色固体，故D错。 故选：B。 ►问题二 铁的冶炼 【典例2】炼铁的过程是 A．含铁的化合物在高温下分解而得到铁 B．含有铁的化合物与碳发生置换反应 C．在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来 D．在高温作用下一氧化碳从铁的化合物中将铁氧化出来 【答案】C 【详解】A、炼铁的过程是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，含铁的化合物没有发生分解反应，不符合题意； B、置换反应是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，炼铁的过程是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的反应物均是化合物，不属于置换反应，不符合题意； C、炼铁的过程是在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来，符合题意； D、炼铁的过程是在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来，不是氧化出来，不符合题意。 故选C。 【解题必备】 1．炼铁的设备：高炉 2．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、热空气 3．炼铁的原理：利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来 4．各原料的作用： ①赤铁矿石：提供铁元素； ②焦炭：燃烧放热，维持炉温；提供还原剂CO ③石灰石：将矿石中的二氧化硅转化成炉渣 ④热空气：提供焦炭燃烧所需的氧气 【变式2-1】工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如下： (1)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿，其中赤铁矿的主要成分是 （填化学式）。 (2)焦炭在炼铁过程中的主要作用是 ；原料中石灰石（主要成分为）在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣，同时生成一种氧化物，该反应的化学方程式为 。 (3)炼铁高炉中鼓入热空气的目的是 ，从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入氧气的目的是 。 (4)工业上冶炼铁得到的产品是 （填“纯铁”或“生铁”），属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 【答案】(1) (2) 提供反应所需的热量、提供还原剂CO (3) 提高炉内温度 降低生铁中碳的含量 (4) 生铁 混合物 【详解】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3； （2）焦炭燃烧会放出大量热，提高炉内温度，提供反应所需的热量，还可以反应生成具有还原性的一氧化碳，提供还原剂一氧化碳； 原料中石灰石（主要成分为 CaCO3 ）在高温下可将铁矿石中的 SiO2 转变为炉渣 (CaSiO3) ，同时生成一种氧化物，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该氧化物为二氧化碳，该反应的化学方程式为：；　　　　 （3）炼铁高炉中鼓入热空气的目的是提高炉内温度； 碳能够与氧气反应生成二氧化碳，炼钢炉中通入O2的目的是降低生铁中C元素的含量； （4）工业上冶炼铁得到的产品是生铁，生铁是铁的合金，属于混合物。 【变式2-2】某钢铁厂用高炉炼得生铁，再利用生铁炼钢，其主要反应过程如下图所示： (1)高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭、 和空气等。在高炉里，反应①的作用是获得二氧化碳，并 。 (2)反应②的化学方程式是 ，反应③的化学方程式是 。 (3)生铁炼钢的原理主要是用氧气等物质将生铁里过多的 (填符号)和其他杂质除去。 【答案】(1) 石灰石 提供热量 (2) (3)C 【详解】（1）高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭、石灰石和空气等，在高炉里，反应①的作用是获得二氧化碳，该反应放出热量，同时提供热量，故填：石灰石，提供热量； （2）反应②是二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳，反应化学方程式为：；反应③是一氧化碳在高温下与赤铁矿的主要成分氧化铁反应，生成铁和二氧化碳，反应方程式为：； （3）生铁的含碳量为2%~4.3%，生铁炼钢的原理主要是用氧气等物质将生铁里过多的碳和其他杂质除去，故填：C。 ►问题三 炼铁的相关计算 【典例3】钢铁工业是国家支柱产业。工业上常用赤铁矿冶炼生铁。 (1)生铁与纯铁相比，其优点是 。 (2)某炼铁厂用500t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为多少(计算结果保留一位小数)？ 【答案】(1)硬度大，强度大，抗腐蚀性强 (2)解：理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为x， x≈285.7t 答：理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为285.7t。 【详解】（1）合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，强度大，抗腐蚀性强，生铁是铁的合金，与纯铁相比，其优点是硬度大，强度大，抗腐蚀性强等； （2）见答案。 【解题必备】 Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； 赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量÷赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数） 生铁的质量=Fe的质量÷生铁中铁的质量分数=Fe的质量÷（1 - 生铁中杂质的质量分数） 【变式3-1】2024年2月，李强总理在山西调研，参观太钢生产线、集控室和实验室，并察看手撕钢等产品展示。工业上采用生铁炼钢，可以从铁矿石中提炼生铁。若用含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁（杂质不含铁元素），请回答下列问题： (1)钢和生铁在性能上有差异，原因是 。该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为 。 (2)已知该赤铁矿石有100t，理论上可以炼出铁的质量是多少？ 【答案】(1) 含碳量不同 56% (2)解法一：设理论上可以炼出铁的质量为x， x=56t。   答：理论上可以炼出铁的质量是56t。 解法二：根据化学方程式可知，在反应过程中，氧化铁中的铁元素全部转化为单质铁。 该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为=， 100t该赤铁矿石所含铁元素的质量=100t×56%=56t。 答：理论上可以炼出铁的质量是56t。 【详解】（1）含碳量在2%～4.3%之间的属于生铁，含碳量在0.03%～2%之间的属于钢，钢和生铁在性能上有差异，原因是含碳量不同； 该赤铁矿石所含铁元素的质量分数=； （2）见答案。 【变式3-2】生铁和钢是应用广泛的铁合金，工业上常用赤铁矿石冶炼生铁。 (1)生铁的含碳量比钢的含碳量 (填“高”或“低”)。 (2)某炼铁厂用含Fe2O3，80%的赤铁矿石冶炼出含铁1120t的生铁，计算炼铁所用赤铁矿石的质量。 【答案】(1)高 (2)设：炼铁所用赤铁矿石的质量为x。 x=2000t。 答：炼铁所用赤铁矿石的质量为2000t 。 【详解】（1）生铁中的含碳量为 2%∼4.3% ,钢中的含碳量为 0.03%∼2%，生铁的含碳量比钢的含碳量高； （2）见答案。 ►问题四 实验探究铁生锈的条件 【典例4】利用如图装置可以探究铁生锈的条件。实验中观察到：①试管中铁钉生锈，试管b中铁钉不生锈：②…… (1)实验过程中观察到的现象②为 ，产生该现象的原因是 。 (2)通过该实验可得出铁生锈的条件之一是 。 【答案】(1) U形管中的红墨水左高右低 铁钉生锈消耗氧气和水蒸气，使a管中的压强小于b管 (2)铁生锈需要与水接触 【详解】（1）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应所致。试管a中铁钉与水、氧气同时接触，会生锈；试管b中棉花和干燥剂可以吸收水分，铁钉只与氧气接触，不生锈，因此试管a内氧气、水蒸气减少，气压下降；试管b内氧气没有被消耗，气压无明显变化，则红墨水被压向试管a，因此实验现象②是：U形管中的红墨水左高右低； 产生该现象的原因是：铁钉生锈消耗氧气和水蒸气，使a管中的压强小于b管。 （2）试管a中铁钉与水、氧气同时接触，会生锈；试管b中棉花和干燥剂可以吸收水分，铁钉只与氧气接触，不生锈，通过该实验可得出铁生锈的条件之一是：铁生锈需要与水接触。 【解题必备】 1．实验需控制变量，共三个实验，两组对比。 2．三个实验： 实验1.铁钉与氧气和水同时接触，生锈； 实验2.铁钉只与水接触，不生锈； 实验3.铁钉只与空气接触，不生锈。 实验1、2对比，证明铁生锈需要与氧气接触；实验1、3对比，证明铁生锈需要与水接触。 3．铁锈的主要成分：Fe2O3∙H2O 【变式4-1】探究铁生锈的条件，如图二所示。 (1)通过对比实验①③。探究铁生锈的条件与 有关。 (2)为进一步探究不同种类的溶液对铁生锈的影响，小组同学补充⑤⑥实验，利用数字化实验分别检测盛有盐溶液和酸溶液的试管内氧气含量随时间的变化关系，如图三所示。酸溶液X可以为 (填字母序号)。 A．苏打水     B．食醋      C．肥皂水 结合图三，分析该实验可获得的结论是 。 【答案】(1)氧气/O2 (2) B 铁与氧气、水接触生锈，食盐水和酸溶液加速铁生锈 【详解】（1）①中铁钉与氧气、水接触生锈，③中铁钉只与氧气接触不生锈，说明实验是探究铁生锈的条件与氧气有关。 （2）A、苏打水呈碱性，不符合题意； B、食醋呈酸洗，符合题意； C、肥皂水呈碱性，不符合题意。 故选B。 结合图三，试管内氧气含量随时间的变化，食盐水和酸溶液加速铁生锈。 【变式4-2】为完成“探究铁锈蚀条件”实践活动，某学习小组利用图示装置开展如图活动，回答下列问题。 (1)仪器a的名称 。小组同学用如图装置(气密性良好)进行实验：将二氧化锰水泥小球放入仪器a中，该实验制备氧气的化学方程式为 。 (2)完成实验并记录现象如表： 试管编号 药品 铁丝生锈情况 1 6cm铁丝+10mL水+植物油 铁丝未生锈 2 6cm铁丝+6mL水 8分50秒，铁丝锈蚀 3 6cm铁丝+2g氯化钙干燥剂 铁丝少量生锈 4 ？ 5分10秒，铁丝明显锈蚀 ①对比试管1和2得出铁生锈需要的条件是 。 ②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是 。 ③为得出“相同条件下，铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，4号试管中的药品是 。 【答案】(1) 锥形瓶 (2) 与氧气接触 空气中含有水蒸气（或制取的氧气较湿润） 6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液 【详解】（1）根据仪器特征，仪器a的名称为锥形瓶； 过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气体，该反应的化学方程式为：； （2）①对比试管1（与氧气隔绝）和2（与氧气接触，生锈）得出铁生锈需要的条件是与氧气接触； ②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是空气中含有水蒸气或制取的氧气较湿润； ③为得出“相同条件下，需要遵循控制变量的原则，而要得出铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，需要在4号试管中添加的药品是6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液，与2号试管对比。故填6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液。 ►问题五 防止铁生锈的方法 【典例5】世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．清洗锈迹 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【答案】B 【详解】A、在钢铁表面刷一层油漆，可以隔绝空气和水防锈，从而防止钢铁生锈，故A不符合题意； B、清洗锈迹不能防止钢铁生锈，故B符合题意； C、制成不锈钢可以改变铁内部的结构，能防止铁生锈，故C不符合题意； D、在钢铁表面镀一层耐腐蚀的铬，可以防止生锈，能防止金属被腐蚀，故D不符合题意。 故选B。 【解题必备】 1． 防锈的方法：隔绝氧气；隔绝水 2． 具体措施： ①保持表面的洁净和干燥； ②在铁制品表面覆盖保护膜。 如：涂油、刷漆、镀其他金属、搪瓷、通过化学反应使表面生成一层致密的氧化物保护膜 ③制成合金。如：不锈钢。 【变式5-1】为了防止钢铁制品锈蚀，下列做法不正确的是 A．在车船的表面喷涂油漆 B．用洗涤剂除去自行车链条表面的油膜 C．在铁制品表面镀上一层其他金属 D．将使用后的菜刀用布擦干 【答案】B 【详解】A、铁和氧气、水共同接触时会生锈，刷漆能隔绝氧气和水，从而防止其生锈，该选项做法正确； B、除去油膜，会使铁和氧气、水接触，从而使其生锈，该选项做法不正确； C、镀上一层其他金属能隔绝氧气和水，从而防止其生锈，该选项做法正确； D、将使用后的菜刀用布擦干，保持干燥，能防止其生锈，该选项做法正确。 故选B。 【变式5-2】下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是 A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥 C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属 【答案】A 【详解】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，因此减缓或防止钢铁锈蚀的原理是避免铁制品同时与水和空气接触。经常用食盐水清洗铁制品，会加快铁锈蚀的速率，不能减缓或防止钢铁锈蚀，A正确；保持铁制品表面清洁干燥，能减缓或防止钢铁锈蚀，B错误；在铁制品表面涂油漆，能隔绝氧气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，C错误；在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属，能隔绝氧气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，D错误。 知识归纳  金属防锈的措施。 Ⅰ.防锈原理：铁生锈的主要条件是铁与空气和水(或水蒸气)同时接触。隔绝了空气或水，就能在一定程度上防止铁生锈。 Ⅱ.防锈措施：①保持金属制品表面洁净和干燥；②在金属制品表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬等；③制造耐腐蚀的合金。 ►问题六 金属资源的保护 【典例6】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 【答案】A 【详解】A、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，沙漠地区缺少水分，海边铁制品能与氧气和水接触，且氯化钠能加速铁的锈蚀，故沙漠地区的铁制品比海边的铁制品锈蚀的慢，选项说法错误，符合题意； B、用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可隔绝氧气和水，减缓钢铁的腐蚀，选项说法正确，不符合题意； C、现阶段用使用最多的金属材料是钢铁，选项说法正确，不符合题意； D、保护金属资源的有效途径有：防止金属锈蚀、废旧金属的回收利用、寻找金属替代品、有计划、合理地开采矿物等，选项说法正确，不符合题意。 故选A。 【解题必备】保护金属资源的有效途径： 1．防止金属腐蚀； 2．回收利用废旧金属； 3．有计划、合理地开采金属矿物； 4．寻找金属的替代品。 【变式6-1】下列关于资源、能源的叙述正确的是 A．回收利用废旧金属，虽不能减少对环境的污染，却可以节约金属资源 B．现在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% C．目前已制得的合金只有90余种 D．金属资源只有金、银以单质的形式存在，其余都以化合物形式存在 【答案】B 【详解】A、回收利用废旧金属，既能减少对环境的污染，也能节约金属资源，该选项叙述不正确； B、现在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%，该选项说法正确； C、目前已制得的纯金属只有几十种，但制得的合金已达几千种，该选项说法不正确； D、自然界中金属资源除金、银等少数金属有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在，但其它金属也有单质，该选项说法不正确。 故选B。 【变式6-2】青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是 A．将铁制品放在潮湿的空气里 B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈 C．废旧金属回收利用可以节约金属资源 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 【答案】A 【详解】A、铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于金属资源的利用和保护，故A符合题意； B、在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈，有利于金属资源的利用和保护，故B不符合题意； C、废旧金属回收利用可以节约金属资源，有利于金属资源的利用和保护，故C不符合题意； D、有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径，有利于金属资源的利用和保护，故D不符合题意。 故选A。 1．下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最大的是 A．铝 B．铁 C．金 D．银 【答案】B 【详解】A、铝的化学性质比较活泼，在自然界主要以化合物形式存在，但是提炼量不是最大，不符合题意； B、铁在自然界主要以化合物形式存在，且铁是年产量最高的金属，符合题意； C、金的化学性质比较稳定，在自然界主要以单质形式存在，不符合题意； D、银的化学性质比较稳定，在自然界主要以单质形式存在，不符合题意。 故选B。 2．下列矿石不能用于炼铁的是 A．赤铁矿（主要成分Fe2O3） B．黄铜矿（主要成分CuFe S2） C．菱铁矿（主要成分FeCO3） D．辉铜矿（主要成分Cu2S） 【答案】D 【详解】A、赤铁矿（主要成分Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意； B、黄铜矿（主要成分CuFeS2）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意； C、菱铁矿（主要成分FeCO3）中含有铁元素，可用于炼铁，不符合题意； D、辉铜矿（主要成分Cu2S）中不含有铁元素，不可用于炼铁，符合题意； 故选：D。 3．下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是 A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀 B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀 C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值 D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 【答案】C 【详解】A、铁制品锈蚀实际上是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，说法正确； B、不锈钢抗腐蚀性能较强，将铁制成不锈钢能减缓锈蚀，说法正确； C、锈蚀的铁制品具有回收价值，回收废旧金属能节约金属资源，减少环境污染，说法不正确； D、铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀，说法正确。 故选：C。 4．金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，铁生锈的原因是接触了 A．氧气和水 B．仅需要水 C．氧气或水 D．仅需要氧气 【答案】A 【详解】铁生锈是与空气中的氧气和水等物质共同作用的结果，所以要防止铁制品锈蚀，就要防止铁制品与空气中的氧气和水接触； 故选：A。 5．如图为有关铁的化学性质的两个实验。下列说法正确的是 A．甲、乙实验中的水作用相同 B．甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应 C．乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与氧气有关 D．乙实验b中铁钉锈蚀最严重 【答案】B 【详解】A、甲实验中的水作用是防止溅落的熔化物炸裂瓶底；乙实验中的水作用是证明铁的锈蚀与水有关。所以甲、乙实验中的水作用不同。A不正确； B、甲实验说明铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁；乙实验说明铁的锈蚀与氧气和水有关。所以甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应。B正确； C、乙实验中a试管内铁钉与水和氧气充分接触，c试管内铁钉只能与干燥的氧气接触，a试管内铁钉生锈，c试管内铁钉没有生锈。所以乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与水有关。C不正确； D、乙实验中a试管内铁钉与水和氧气充分接触，b试管内铁钉只与水接触，c试管内铁钉只能与干燥的氧气接触，所以a试管内铁钉生锈，b、c试管内铁钉没有生锈。即乙实验a中铁钉锈蚀最严重。D不正确。 综上所述：选择B。 6．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 【答案】D 【详解】A、防止金属腐蚀，可保护金属资源，选项不符合题意； B、寻找金属的代用品，可保护金属资源，选项不符合题意； C、回收利用废旧金属，可保护金属资源，选项不符合题意； D、银是贵金属，其价格比铜、铝都高，用于替代铜、铝制作导线不符合经济原则，不利于保护金属资源，选项符合题意； 故选D。 7．一种“贴身暖宝宝”贴的标签如图所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑科 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 【答案】A 【详解】A、铁粉是由铁元素组成的纯净物，属于单质，活性炭的主要成分是碳，属于混合物，故A说法错误； B、暖宝宝中加入稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，可观察到会产生气泡，故B说法正确； C、铁与氧气和水通性接触会发生锈蚀，铁生锈，放热，则暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热，故C说法正确； D、内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触，铁与氧气和水接触会发生锈蚀，铁生锈，放热，则可以使暖宝宝发热，故D说法正确； 故选：A。 8．现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如下实验： （1）A中玻璃仪器的名称是 。 （2）用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”的目的是 。 【答案】(1) 试管 （2） 去除水中的溶解氧气 【详解】（1）​A中玻璃仪器的名称是试管。 故答案为：试管。 （2）煮沸可以使水中的氧气的溶解度几乎为零，如果缓慢冷却，空气里的氧气会重新溶解在水中。而迅速冷却则可以防止氧气再次溶解，得到无氧蒸馏水，这对于需要控制氧气含量的实验非常重要，所以经煮沸迅速冷却的蒸馏水的主要目的是去除水中的溶解氧和其他气体，以减缓铁钉的氧化速度。 9．同学们进入博物馆，看到了许多矿石标本，其中的4种矿石及其主要成分如下： (1)根据辉铜矿的主要成分，有同学推测以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品，他的依据是 。 (2)同学们在以后的学习中将学习工业炼铁的原理，即用一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为 。 (3)孔雀石的主要成分受热时会发生分解反应，生成三种氧化物，反应的化学方程式为 。 【答案】(1)化学反应前后元素种类不变（合理即可） (2) (3) 【详解】（1）化学变化前后元素的种类不变，所以以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品； （2）一氧化碳和氧化铁在高温下反应，生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （3）孔雀石的主要成分受热时会发生分解反应，生成三种氧化物，根据质量守恒定律和氧化物的概念可知，三种氧化物分别是氧化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：。 10．钢铁是使用最多的金属材料，生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，其中生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。 (1)从公元1世纪开始，铁便成了一种最主要的金属材料。 ①历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。从物质性质的角度看，原因是 。 ②下列铁制品中，利用了金属导热性的是 (填字母)。 a.后周铁狮子        b.铸铁井盖         c.不锈钢水壶 ③下列关于铁及铁制品的说法中，正确的是 (填字母)。 a.铁是地壳中含量最高的金属元素 b.沙漠地区的铁制品锈蚀较慢 c.可用铁制容器盛放波尔多液(主要成分是硫酸铜等) (2)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如下： ①工业上炼铁原理是将焦炭与氧气等反应转化为一氧化碳，再利用一氧化碳与氧化铁反应，写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。 ②从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入充足O2的目的是 。 【答案】(1) 铁的金属活动性比铜的强，容易被腐蚀 c b (2) 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 降低生铁中的含碳量 【详解】（1）①铁的金属活动性强于铜，更容易被腐蚀，则历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多； ②a.铁狮子未利用铁的导热性，故错误； b.铸铁井盖利用了金属的硬度大，故错误； c.不锈钢具有良好的导热性，可以作热水壶，故正确； 故选：c； ③a.铝是地壳中含量最高的金属元素，故错误； b.铁在潮湿的空气中易生锈，沙漠地区干旱少雨，因此铁制品锈蚀较慢，故正确； c. 铁能够和硫酸铜反应，因此不能用铁制容器盛放波尔多液，故错误； 故选：b； （2）①赤铁矿的主要成分为氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2； ②生铁和钢均为铁合金，但生铁的含碳量较高，碳燃烧生成二氧化碳，则通入氧气是为了降低生铁中碳元素的含量。 11．用如图所示实验进行铁钉锈蚀的研究。一段时间后，试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D中铁钉严重锈蚀。 (1)由试管A、B、C中的现象可知，铁的锈蚀是铁跟 （填化学式）等作用的结果。 (2)试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，目的是 。 (3)由试管C、D中的现象可以得出的结论是 。 【答案】(1)H2O和O2 (2)除去水中溶解的氧气 (3)NaCl会加剧铁的锈蚀 【详解】（1）试管A中铁不生锈，说明只有氧气接触，铁不生锈、B中铁不生锈，说明只有水接触，铁不生锈、C中铁生锈，说明铁的锈蚀是铁跟H2O、O2共同作用的结果，故填：H2O和O2； （2）试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是除去水中溶解的氧气，且防止水中溶解的氧气对铁的生锈实验探究造成干扰，故填：除去水中溶解的氧气； （3）由题可知，试管D中铁钉严重锈蚀，说明NaCl会加剧铁的锈蚀，故填：NaCl会加剧铁的锈蚀。 12．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图： 已知：生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~ 2%。 (1)赤铁矿炼铁的反应原理是 （用化学方程式表示）。 (2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 。 (3)炼铁的原料中用到的焦炭的作用 和 。炉渣中含有硅酸钙（CaSiO3），其中硅元素的化合价是 ，生铁与钢铁的主要区别 。 【答案】(1) (2)增大反应物接触面积，加快反应速率 (3) 制取还原剂CO 提供热量 +4 含碳量不同 【详解】（1）赤铁矿炼铁的反应原理是赤铁矿在高炉内与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，其化学方程式为：； （2）炼铁的固体原料需经过粉碎，粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率； （3）焦炭燃烧产生二氧化碳，产生大量热量，二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳，所以焦炭的作用是制取还原剂，提供热量；根据化学式中各元素化合价代数和为0，设硅元素的化合价为x，则（+2）+x+(-2)3=0，x=+4，所以硅元素化合价为+4；生铁和钢的都是铁的合金，区别是含碳量不同。 13．铁是工农业生产中应用广泛的金属，我国拥有着悠久的钢铁冶炼史。结合高炉炼铁过程的示意图回答问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿，其中磁铁矿的主要成分是 （填化学式）。 (2)反应②的化学方程式为 。 (3)该图示的“高炉气体”中除含有少量CO外，主要还含有 和CO2；炼出的生铁比纯铁硬度 （填“大”或“小”）。 (4)根据化学方程式计算，若用赤铁矿炼出5.6t的铁，产生二氧化碳的质量是多少？ 【答案】(1)Fe3O4 (2)CO2+C2CO (3) 氮气/N2 大 (4)解：设产生二氧化碳的质量是x 答：产生二氧化碳的质量是13.2t。 【详解】（1）磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，化学式为Fe3O4。 （2）反应②为二氧化碳和碳高温生成一氧化碳，化学方程式为CO2+C2CO。 （3）该图示的“高炉气体”中除含有少量CO外，主要还含有未参与反应的氮气，和CO2；生铁是合金，一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，故炼出的生铁比纯铁硬度大。 （4）见答案。 1．下列做法不利于防止铁制品生锈的是 A．刀具用不锈钢制作 B．铁锅清洗完不擦干 C．自行车车架刷漆 D．水龙头表面镀耐腐蚀的铬 【答案】B 【详解】A.将不锈钢制成刀具，改变了金属的内部结构，能防锈，故选项做法有利于防止铁制品生锈，故不符合题意； B.铁锅用清洗完，不擦干，会有水渍，会加速铁的锈蚀，不能防锈，故选项做法不利于防止铁制品生锈，故符合题意； C.自行车车架刷一层油漆，可以使铁与氧气隔绝，能防锈，故选项做法有利于防止铁制品生锈，故不符合题意； D.水龙头表面镀耐腐蚀的铬，可以使铁与氧气隔绝，能防锈，故选项做法有利于防止铁制品生锈，故不符合题意； 故选B。 2．下列有关金属的说法正确的是 A．常温下，所有金属单质均是固体 B．工业炼铁可用一氧化碳将铁的氧化物还原成铁 C．铁的锈蚀只与空气中的氧气有关 D．废旧铁制用品应该直接填埋处理 【答案】B 【详解】A、金属并不都是固体，大多数金属单质在常温下呈固态，金属汞在常温下呈液态，说法错误，不符合题意； B、工业炼铁可用一氧化碳将铁的氧化物还原成铁，说法正确，符合题意； C、铁的锈蚀与空气中的氧气和水有关，说法错误，不符合题意； D、废旧铁制品直接填埋处理会造成环境污染，应回收处理，说法错误，不符合题意。 故选：B。 3．赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草纲目》中对其有“赭，赤色也”、“苦、寒、无毒”的描述，根据上述性质，其主要成分可能为 A．Fe2O3 B．CuO C．KCl D．Fe3O4 【答案】A 【分析】赭，赤色也，说明赭石主要成分是红色。 【详解】A、氧化铁是红色固体，符合题意； B、氧化铜是黑色固体，不符合题意； C、氯化钾是白色固体，不符合题意； D、四氧化三铁是黑色固体，不符合题意。 故选A。 4．防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是 A．表面涂油 B．制成合金 C．进行电镀 D．表面刷漆 【答案】B 【详解】涂油、电镀、刷漆等，其原理均是使铁与氧气和水隔绝，而制成合金为改变金属的内部结构，制成耐腐蚀的合金，则制成合金的原理与其它三种不同，故选B。 5．炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：   请根据题图和所学知识判断下列说法错误的是（　　） A．生铁属于混合物 B．反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳 D．工业炼铁的设备是高炉 【答案】B 【详解】A、生铁是铁和碳的合金，属于混合物，不符合题意； B、①焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳；化学方程式为：；②二氧化碳在高温条件下，与焦炭继续发生化合反应生成具有还原性的气体一氧化碳；化学方程式为：；③一氧化碳在高温条件下，与赤铁矿石中的氧化铁发生氧化还原反应，生成铁和二氧化碳；化学方程式为：。故反应过程①②③中，属于化合反应的有①②，③既不是置换反应，也不是化合反应，符合题意； C、焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳，放出大量的热，原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，不符合题意； D、工业炼铁的设备是高炉，不符合题意。故选B。 6．在探究“铁生锈的条件”实验中，某小组同学利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实验时，先向铁粉中滴入水，观察一段时间后，发现无明显现象；然后滴入NaCl溶液，几分钟后观察到注射器活塞向左移动。下列相关说法错误的是 A．活塞向左移动是因为铁生锈消耗氧气 B．若铁粉过量，注射器活塞最终停在约4mL处 C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D．对比现象可知加入氯化钠溶液能加快铁的锈蚀 【答案】C 【详解】A、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，故A说法正确； B、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，氧气约占空气体积的五分之一，若铁粉过量，消耗氧气的体积为（20mL+10mL）×=6mL，故注射器活塞最终停在约10mL-6mL=4mL处，故B说法正确； C、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，不能推断出铁的锈蚀需要水的参与，故C说法错误； D、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，故D说法正确； 故选：C。 7．炼铁工业中高炉煤气的一种新的处理过程如图所示，有关该过程的叙述错误的是 A．可减少CO2的排放 B．Fe3O4和CaO均可循环利用 C．H2、CO在过程①体现还原性 D．在反应中C、H、Fe、Ca的元素化合价都发生了变化 【答案】D 【详解】A、该反应中消耗二氧化碳，将二氧化碳转化为CO，故可减少二氧化碳的排放，故A正确， B、由图可知，四氧化三铁和铁之间相互转化，氧化钙和碳酸钙之间相互转化，故Fe3O4和CaO均可循环利用，故B正确； C、过程①氢气得氧变成水，一氧化碳得氧变成二氧化碳，H2、CO均体现还原性，故C正确； D、在该反应中，一氧化碳和二氧化碳相互转化，碳化合价发生变化；氢气转化为水，氢元素的化合价也发生变化；四氧化三铁和铁之间相互转化，铁元素的化合价也发生变化，碳酸钙和氧化钙中钙元素的化合价均为+2价，则钙元素的化合价不变，故D错误； 故选D。 8．陕西博物馆珍藏了许多承载历史变迁的青铜文物，人们发现青铜器在含有Cl-的环境中易生成氯化亚铜(CuCl)，其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。下列叙述错误的是    A．铜绿Cu2(OH)2CO3是由碳、氢、氧、铜四种元素组成的 B．生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2 C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 【答案】B 【详解】A、由铜绿的化学式可知，铜绿中含有碳、氢、氧、铜四种元素，故A正确，不符合题意： B、生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2，根据元素守恒也有可能有氧化亚铜，故B错误，符合题意； C、青铜器在锈蚀的过程中，由CuCl中的＋1价变为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl中的＋2价，铜元素的化合价升高，故C正确，不符合题意； D、青铜器生锈与水和氧气有关，故在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护，故D正确，不符合题意。 故选：B。 9．实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析错误的是 实验装置 序号 其他试剂 100min时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．①中铁未生锈，②③中铁已锈蚀 B．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 C．①②证明水对铁锈蚀有影响 D．②③证明食盐能加快铁锈蚀 【答案】B 【详解】A、铁生锈，氧气含量会减少，②③氧气含量减少，说明铁已经生锈，A正确。 B、①②③实验中没有探究炭粉对锈蚀的影响，①②③无法证明炭粉对铁锈蚀有影响，B错误。 C、干燥剂吸水，①没有水，氧气没有减少，铁没有生锈，②加水后氧气减少，铁生锈，说明水对铁锈蚀有影响，C正确。 D、③加食盐后铁生锈速度加快，说明食盐能加快铁锈蚀，D正确。 故选：B。 10．化学视角认识蒸汽眼罩。 蒸汽眼罩逐渐走进日常生活，它借助铁生锈产生的热量，使材料内部的水分稳定蒸发，利用产生的热量和温度缓解眼部疲劳。 【实验探究】 探究一：检验蒸汽眼罩内部材料中有铁粉 (1)某同学用磁铁吸引了部分蒸汽眼罩内部材料于一支试管中，加入硫酸铜溶液，发生反应的化学方程式是 。 探究二： (2)日常生活中铁生锈是铁与 共同作用的结果，但放热缓慢。 哪些因素能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热？某小组同学采用对照实验开展探究，设计实验方案如下： 查阅资料：蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等。 药品 1分钟前后温度变化 方案一 4g铁粉、2mL水 16℃→16℃ 方案二 4g铁粉、2mL水、2g氯化钠 16℃→16℃ 方案三 4g铁粉、2mL水、2g活性炭 16℃→16℃ 方案四 4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠 16℃→55℃→26℃ (3)下列方案之间能否形成对照？若能，请指出变量；若不能，请说明理由。 方案二与方案四 ； 方案一与方案四 。 (4)对比分析以上方案，你能获得的结论是 。 【反思评价】 (5)蒸汽眼罩的保存方法是 。 【答案】(1) (2)水、氧气 (3) 方案二与方案四能形成对照，变量是是否含活性炭 方案一与方案四不能形成对照，有两个变量 (4)同时加入活性炭、氯化钠，能加快铁生锈，使蒸汽眼罩快速放热 (5)密封保存 【详解】（1）某同学用磁铁吸引了部分蒸汽眼罩内部材料于一支试管中，铁能被磁铁吸引，故被吸引的物质是铁，加入硫酸铜溶液，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为：； （2）铁生锈是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果； （3）方案二和方案四中一个有活性炭，一个没有，其它条件均相同，能形成对照，变量是是否含活性炭； 方案一和方案四中有两个变量，变量不唯一，则不能形成对照； （4）对比方案一、二，只加入氯化钠对反应没有影响，对比方案一、三，只加入活性炭对反应也没有影响，但对比二、三、四，同时加入氯化钠和活性炭能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热，故可得出结论：同时加入活性炭、氯化钠，能加快铁生锈，使蒸汽眼罩快速放热； （5）蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等，铁能与氧气和水接触生锈，且活性炭和氯化钠可加快铁生锈，使蒸汽眼罩快速发热，故蒸汽眼罩应密封保存。 11．某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。 【提出问题】 铜生锈的原因是什么？ 【查阅资料】 铜锈的主要成分是，俗称铜绿。 【猜想与假设】 (1)根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和 共同作用的结果。 【设计与实验】 他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水 均已煮沸过且铜丝已打磨干净）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 无明显现象 【解释与结论】 (2)实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。 (3)得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论，依据的两个实验是 和 （填编号）。 (4)对比实验②和③，得出的结论是 。 (5)为验证猜想，应在实验⑤瓶中添加物质 。 (6)由上述实验可推知，铜生锈的条件是 。 【反思与应用】 (7)结合上述实验，你对保存铜制品的建议是 。 【答案】(1)二氧化碳/CO2 (2)除去水中溶解的氧气 (3) ① ③ (4)铜生锈需要氧气 (5)氧气和二氧化碳 (6)铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果 (7)保持铜表面干燥洁净（合理即可） 【详解】（1）铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，含有铜元素、碳元素、氧元素和氢元素，根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变，则反应物中含有铜元素、碳元素、氧元素和氢元素，空气中的O2和H2O中含有氧元氧元素和氢元素，空气中能提供碳元素的时二氧化碳，所以铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果； （2）气体的溶解度随温度的升高而减小，实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是除去水中溶解的氧气； （3）“铜生锈一定与CO2有关”则实验控制的因素是二氧化碳，实验①中铜只与氧气和水接触不生锈，实验③铜与氧气、水和二氧化碳同时接触生锈，所以对比实验①和③，得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论； （4）实验②铜只与水和二氧化碳接触不生锈，实验③铜与氧气、水和二氧化碳同时接触生锈，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”； （5）对比实验①和③，得出“铜生锈需二氧化碳”的结论，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”，则还需探究的影响因素是水，所以实验⑤瓶中添加的物质是氧气和二氧化碳； （6）对比实验①和③，得出“铜生锈需二氧化碳”的结论，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”，对比实验③和⑤，地出“铜生锈需水”的结论，所以由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果； （7）铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，防锈的措施是隔绝铜氧气、水和二氧化碳，故铜制品保存时保持其表面干燥洁净。 12．铁是人类历史上至今冶炼得最多的金属。高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。其生产原理如图所示。    (1)反应I属于 （填基本反应类型）反应：反应Ⅱ是 （填“放热”或“吸热”）反应。 (2)反应I和反应Ⅱ中焦炭的作用分别是提供热量和 。 (3)主要成分为氧化铁的矿石名称为 ，氧化铁与气体Y的反应的化学方程式为 ；反应Ⅳ是铁矿石中的脉石（SiO2）跟固体R在高温下反应，生成了炉渣（CaSiO3），反应的化学方程式为 。 (4)“铁水”的温度 （填“高于”或“低于”）液态铁的温度，实际生产过程中，通常将铁水进一步处理可得到钢材，这样做的好处是什么？ 。 【答案】(1) 化合 吸热 (2)生成还原剂一氧化碳 (3) 赤铁矿 (4) 低于 炼钢过程中要将生铁再熔化，这样做可以避免消耗能源 【详解】（1）反应I是碳和氧气反应生成二氧化碳，是多变一的反应，是化合反应。反应Ⅱ是二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，该反应是常见的吸热反应。 （2）反应Ⅱ中，焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳用于还原金属氧化物，所以焦炭的作用是生成还原剂一氧化碳。 （3）主要成分为氧化铁的矿石名称为赤铁矿。根据上述分析Y是生成的CO，氧化铁和一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为。 反应Ⅳ的反应物是SiO2与石灰石高温分解生成的氧化钙（R）反应，生成CaSiO3，则反应的化学方程式为。 （4）“铁水”冷却后是生铁，是铁合金，合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低。所以“铁水”的温度低于液态铁的温度。生铁进一步处理得到钢需要先把生铁熔化，直接使用铁水可以减少熔化的过程，减少能源的消耗。所以这样做的好处是炼钢过程中要将生铁再熔化，这样做可以避免消耗能源。 13．我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。 资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 (写一种)。 (2)不断鼓入空气的目的是 。 (3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。 (4)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 (5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。 【答案】(1)磁铁矿（或菱铁矿） (2)提高炉温 (3)(或) (4) 除杂 碳/C (5)低 【详解】（1）常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿； （2）不断鼓入空气的目的是为燃烧提供充足的氧气，使燃烧更加充分，为反应提供更高的温度； （3）赤铁矿的主要成分为氧化铁，磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为：；四氧化三铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为：； （4）潮泥灰的主要成分是碳酸钙，碳酸钙在炼铁过程中的主要作用是吸收反应中产生的杂质，产生炉渣，故撒入潮泥灰达到除杂的目的；铁的熔点是1535℃，则液态的生铁为温度很高，不断翻炒液态生铁，是为了让生铁中的碳与氧气接触燃烧，以达到降低碳元素含量的目的； （5）钢是铁与碳等物质形成的合金，合金的熔点比其中组成中的纯金属熔点低，故钢的熔点比纯铁熔点低。 14．第八届中国-俄罗斯博览会于2024年5月16日-21日在哈尔滨国际会展中心举办，同期举办第三十三届哈洽会。冰城夏都哈尔滨做足各项准备，迎接了八方来客！机场、火车站、地铁、公交站等重要交通枢纽建设中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 (1)过程Ⅰ主要发生在高炉的 (填“A”或“B”或“C”)区域。 (2)过程Ⅱ发生的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 (3)如果用的铁矿石为赤铁矿，则过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为 。 (4)某钢铁厂用含氧化铁80％的赤铁矿理论上可生产含杂质4％的生铁的质量是 。 (5)过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中 元素的含量。 【答案】(1)A (2)吸热 (3) (4) (5)碳/C 【详解】（1）由图可知，过程Ⅰ是高温下，焦炭在富氧热空气反应生成二氧化碳，所以该反应发生要靠近热空气，即图中A位置； （2）由图可知，过程Ⅱ是二氧化碳在高温下与焦炭反应，生成一氧化碳，该反应是吸热反应； （3）如果用的铁矿石为赤铁矿，赤铁矿的主要成分是氧化铁，则过程Ⅲ中一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：； （4）设：可生产含杂质4％的生铁的质量是x。 x=700t 可生产含杂质4％的生铁的质量是700t。 （5）生铁和钢的主要区别是含碳量不同，过程Ⅳ通入O2主要是为了使生铁中的碳元素充分反应，降低含碳量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！16 学科网（北京）股份有限公司 $$