专项12 金属材料及金属资源的利用和保护-人教版九年级上册期末专项（初中化学）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 12 金属材料及金属资源的利用和保护 考点 1 金属材料 1．下列有关金属和金属材料的说法正确的是（ ） A．地壳中含量最高的金属元素是铁元素 B．不锈钢的性能优良，所以钢是很纯的铁 C．纯铜的硬度比黄铜（铜锌合金）大 D．铝在空气中表面易生成致密的氧化铝薄膜，使铝具有很好的抗腐蚀性能 2．下列关于合金的说法正确的是（ ） A．合金中至少含有两种金属物质 B．合金一定不含有非金属 C．合金的硬度一般比各成分金属大 D．合金不能导电和导热 3．在航天科技中运用了大量金属材料，下列有关金属材料的说法正确的是（ ） A．合金中一定只含金属元素 B．生铁和钢都是铁的合金，且生铁的含碳量更高 C．金属单质在常温下都是固体 D．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高 4．铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是（ ） A．铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁 B．铁是地壳中含量最多的金属元素 C．生铁是含少量碳的铁合金，生铁比纯铁硬 D．金属铝比铁更活泼，所以铝制品比铁制品更容易锈蚀 5．金属及金属材料在生产、生活中有广泛的应用。 考点 1 金属材料 考点 2 铁的冶炼 考点 3 金属的锈蚀与防护 模块导航 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 （1）以下是 4种常见的金属矿石，其中主要成分不属于氧化物的是 （多选，填字母）。 a.磁铁矿（Fe3O4） b.赤铁矿（Fe2O3） c.菱铁矿（FeCO3） d.辉铜矿（Cu2S） （2）用金属铜制作铜锅，主要是因为铜具有良好的 性。辉铜矿（Cu2S）中 Cu、S元 素的原子个数比为 ，质量比为 。 （3）近年来，我国高铁飞速发展，已成为世界上唯一高铁成网运行的国家。建造高铁使用了 大量铁合金，构成金属铁的粒子是 （填“分子”“原子”或“离子”）。 （4）钢和生铁都是含碳的铁合金，铁制品易与氧气、水发生化学反应而锈蚀，生活中防止铁 制菜刀生锈的方法是 。 考点 2 铁的冶炼 6．实验室用如图装置进行 CO还原 Fe2O3实验。下列说法正确的是（ ） A．玻璃管中粉末由红色变成白色 B．实验结束前，应该先停止加热，再停止通入 CO C．实验中两个酒精灯的作用一样 D．该反应的类型为置换反应 7．某同学用如图所示的装置进行 CO与 Fe2O3的反应。下列说法错误的是（ ） A．该实验装置应增加尾气处理装置 B．加热前应先通入一段时间的 CO以排尽装置内的空气 C．NaOH溶液应改为 Ca（OH）2溶液以检验产生的 CO2气体 D．反应后的固体是 Fe和 Fe2O3的混合物，可以采用加入盐酸并过滤的方法得到 Fe 8．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 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 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。 9．铁是现代化学工业的基础，是人类进步必不可少的金属材料。 Ⅰ．高炉炼铁 （1）工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气，炼铁得到的是 （选填“生 铁”、“纯铁”或“钢”）。 （2）下列说法正确的是______。 A．焦炭能在炼铁过程中提供热量 B．石灰石的作用是除去矿石中杂质 C．排放的高炉气中含量最高的是 2CO Ⅱ．模拟工业炼铁 【查阅资料】 ①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。 400 500 700 800 2 3 3 4Fe O Fe O Fe   ℃ ℃℃ ℃ ② 3 4Fe O 与稀盐酸反应生成水。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 （3）实验时，观察到硬质玻璃管中 ，说明反应发生，此时，试管中发生反应的化学 方程式为 。 （4）实验结束并冷却至室温后，小明将 CO换成空气持续通入一段时间，他的目的是 。 （5）反应生成的黑色固体可能是：①Fe；② 3 4Fe O ；③ 。请设计实验验证生成的黑色 固体中是否有 3 4Fe O ，写出实验步骤和现象： 。 10．从古至今，铁及其化合物一直被人类广泛应用。 （1）明代科学著作《天工开物》中记载“其器冶铁锥，其尖使极刚利”，“铁锥”为开挖盐井的 工具。所取盐井水“入于釜中煎炼顷刻结盐”，“釜”指生铁制作的铁锅。生铁属于 材料， 其中的含碳量为 。上述描述中利用了铁的 （选填序号）。 a.导热性 b.导电性 c.硬度大 （2）CO能将红砖中的 Fe2O3转化为 Fe，用 100t含氧化铁 80%的赤铁矿石，理论上可以炼出 铁多少吨？（写出计算过程） 11．铁是人类社会使用最广泛的金属。图 1是实验室模拟工业炼铁。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 （1）铁在自然界主要以 Fe2O3等化合物的形式存在，说明常温下，铁的化学性质较 （填 “活泼”或“稳定”）。 （2）利用装置 A制备 CO，反应原理是 2 4 2HCOOH CO +H O 80 H S -90 O  ℃ 浓 。该加热方式相较于用酒精 灯加热的优点是 （写一点）。 （3）炼铁的部分操作顺序为：Ⅰ、点燃 E处酒精灯；Ⅱ、先通一会儿 CO，再点燃 C处酒精喷 灯；Ⅲ、C处停止加热（装置未拆开），继续通 CO；IV… ① 装置 C中红棕色粉末变黑的化学方程式为 （写一个）。 ② 步骤皿继续通 CO目的是 （填标号）。 a．防止灼热的铁被氧化 b．防止石灰水倒吸 c．加快装置的降温 ③ 装置 E的作用是 。 （4）加热时固体质量随温度变化的曲线如图 2。据图分析：若反应温度控制于 600℃~700℃之 间，得到的固体有 （填化学式）；为提高产率，可采取的措施是 。 考点 3 金属的锈蚀与防护 12．下列保护金属资源的措施正确的是（ ） A．废旧金属随意丢弃 B．任意开采矿物资源 C．寻找金属代用品 D．将铁器放置于潮湿的空气中 13．用洁净无锈的铁钉对铁制品锈蚀的条件进行探究，设计的实验如图所示，一周后观察现象。 下列说法错误的是（ ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 A．用煮沸并迅速冷却的蒸馏水实验，目的是除去水中溶解的氧气 B．植物油的作用是隔绝空气，氯化钙的作用是作干燥剂 C．观察到甲中铁钉生锈明显，乙中铁钉生锈，丙、丁中铁钉均无明显变化 D．乙和丙对比说明铁生锈需要水，乙和丁对比说明铁生锈需要空气 14．用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈。下列叙述不正确的是（ ） A．图中将空气通过 NaOH溶液，目的是除去空气中的 CO2 B．金属的腐蚀是金属从单质变成化合物的过程 C．在有氧气和水的条件下，铁比铜易生锈 D．该实验可得出铜生锈的条件是同时与 O2、H2O、CO2接触 15．根据以下铁钉生锈实验的设计，得出的结论不正确的是（ ） A．比较①中甲、乙、丙三处，生锈最明显的地方是乙 B．对比①②说明铁生锈需要水，对比①③说明铁生锈需要空气 C．③中氯化钙的作用是作干燥剂 D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉 16．实验探究铁锈蚀影响因素，记录如表（炭粉不与盐酸反应）。 实验装置 序号 其他试剂 200s时 O2的体积含量 ① 干燥剂 X% 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 ② 20滴水 15% ③ 20滴水和 1.0g食盐 7% （1）①证明在干燥的空气中铁不锈蚀，则 x （填小于、等于或大于）21%。 （2）下列说法正确的是 （填序号，多选）。 A．①②证明水对锈蚀有影响 B．②③证明食盐能加快铁锈蚀 C．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 （3）取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时 还发现有少量的固体出现。该现象证明取出的固体中一定含有 和 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 专项 12 金属材料及金属资源的利用和保护 答案解析 考点 1 金属材料 1．【答案】D 【解析】A.地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，其中 含量最多的金属元素是铝元素，选项 A错误； B.不锈钢的性能优良，钢是合金，属于混合物，选项 B错误； C.一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度，纯铜的硬度比黄铜小，选项 C错误； D.铝在空气中表面易生成一层致密的氧化铝薄膜，使铝具有很好的抗腐蚀性能，选项 D正确。 故选 D。 2．【答案】C 【解析】A.合金是指将一种金属加热融合其他金属或非金属形成的具有金属特征的混合物，则 合金中至少含有一种金属，该选项说法不正确； B.合金可能含有非金属，该选项说法不正确； C.合金的硬度一般比各成分金属大，该选项说法正确； D.合金还具有金属特征，具有导电性和导热性，该选项说法不正确。 故选 C。 3．【答案】B 【解析】A.合金是指在一种金属物质中加热融合其他金属或非金属形成的具有金属特征的混合 物，则合金中也可能含有非金属，该选项说法不正确； B.生铁和钢为常见的铁合金，生铁中钢的含碳量为 2%~4.3%，钢的含碳量在 0.03%~2%，即生 铁的含碳量更高，该选项说法正确； C.常温下，大部分金属为固体，但汞为液态，该选项说法不正确； D.合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，该选项说法不正确。 故选 B。 4．【答案】C 【解析】A.铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故 A说法错误； B.地壳中含量前四位的元素由高到低依次为氧、硅、铝、铁，即铝是地壳中含量最多的金属元 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 素，铁次之，故 B说法错误； C.合金的硬度比其组成的纯金属的硬度大，生铁是含少量碳的铁合金，生铁比纯铁硬，故 C说 法正确； D.铝的金属活动性比铁强，铝制品却不容易被腐蚀，是因为铝能和空气中的氧气反应生成致密 的氧化铝保护膜，阻止内部铝的进一步氧化，故 D说法错误。 故选 C。 5．【答案】（1）cd （2）导热 2:1 4:1 （3）原子 （4）洗净、擦干 【解析】（1）氧化物是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的氧化物： a.磁铁矿中主要成分 Fe3O4由铁、氧两种元素组成，属于氧化物，符合题意； b.赤铁矿中主要成分 Fe2O3由铁、氧两种元素组成，属于氧化物，符合题意； c.菱铁矿主要成分 FeCO3由铁、碳、氧三种元素组成，不属于氧化物，不符合题意； d.辉铜矿主要成分 Cu2S由铜、硫两种元素组成，但不含有氧元素，不属于氧化物，不符合题 意。故选 cd。 （2）用金属铜制作铜锅，主要是因为铜具有良好的导热性；辉铜矿（Cu2S）中 Cu、S元素的 原子个数比为 2:1，质量比为  64 2 :32 4 :1  ，故填：导热；2:1；4:1； （3）铁是金属，由原子构成，故填：原子； （4）生活中防止铁制菜刀生锈的方法是洗净、擦干，故填：洗净、擦干。 考点 2 铁的冶炼 6．【答案】B 【解析】A.一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁为红色，铁粉为黑色，则粉末由 红色变为黑色，该选项说法不正确； B.为了防止澄清石灰水倒吸，实验结束后，应先停止加热，继续通入一氧化碳至装置冷却为止， 该选项说法正确； C.玻璃管下面的酒精灯的作用为加热，而末端酒精灯的作用为点燃一氧化碳，作用不同，该选 项说法不正确； D.置换反应是指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，一氧化碳 还原氧化铁的反应物均为化合物，不属于置换反应，该选项说法不正确。 故选 B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 7．【答案】D 【解析】A．该实验装置应增加尾气处理装置，否则会导致一氧化碳泄露在空气中污染空气， 说法正确； B．加热前应先通入一段时间的 CO以排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸，说法正确； C．NaOH溶液和二氧化碳反应生成碳酸钠，无明显现象，和氢氧化钙反应生成沉淀使澄清石 灰水变浑浊，应改为 Ca（OH）2溶液以检验产生的 CO2气体，说法正确； D．Fe和 Fe2O3都能与盐酸反应生成盐溶液，说法错误。选 D 8．【答案】（1）磁铁矿（或菱铁矿） （2）提高炉温 （3） 2 3Fe O +3CO 高温 22Fe+3CO （或 3 4Fe O +4CO 高温 23Fe+4CO ） （4）除杂 碳/C （5）低 【解析】（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： 2 3Fe O +3CO 高温 22Fe+3CO ；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： 3 4Fe O +4CO 高温 23Fe+4CO ； （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。 9．【答案】（1）生铁 （2）AB （3）红色粉末变黑   2 3 22Ca OH +CO =CaCO +H O （4）除去装置内的 CO，防止污染空气 （5） Fe和 3 4Fe O 或 3 4Fe O 、Fe 取一定质量的黑 色固体于烧杯中，加入一定质量的足量稀盐酸，充分反应后，称量并计算反应前后的质量变化 量，根据化学方程式求出铁的质量，与所取黑色固体质量进行对比，若相等，则无 3 4Fe O ；若 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 不相等，则黑色固体中含 3 4Fe O 【解析】（1）工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气，炼铁得到的是生铁； （2）A.焦炭在空气中燃烧放出大量的热，能在炼铁过程中提供热量，正确； B.石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣，除去矿石中杂质，正确； C.排放的高炉气中含量最高的不一定是 CO2，还可能是没有参加反应 CO，错误。 故选 AB。 （3）氧化铁与一氧化碳在高温条件下生成铁和二氧化碳，实验时，观察到硬质玻璃管中固体 由红变黑，说明反应发生，此时，试管中发生反应是二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应 生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O； （4）一氧化碳具有毒性，实验结束并冷却至室温后，小明将 CO换成空气持续通入一段时间， 他的目的是除去装置内的 CO，防止污染空气； （5）Fe、Fe3O4都是黑色固体，反应生成的黑色固体可能是它们中一种或两种即：①Fe； ②Fe3O4③Fe和 Fe3O4；Fe3O4与稀盐酸反应生成水，铁与稀盐酸反应产生氢气，实验验证生成 的黑色固体中是否有 Fe3O4，实验步骤和现象：取一定质量的黑色固体于烧杯中，加入一定质 量的足量稀盐酸，充分反应后，称量并计算反应前后的质量变化量，根据化学方程式求出铁的 质量，与所取黑色固体质量进行对比，若相等，则无 Fe3O4；若不相等，则黑色固体中含 Fe3O4。 10．【答案】（1）金属 2%⁓4.3% ac/ca （2）解：100t赤铁矿石含氧化铁的质量为100t 80%=80t 设：80t氧化铁可炼出铁的质量为 x 2 3 2Fe O +3CO 2Fe+3CO 160 112 80t 160 80t= 112 112 80t= =56t 160 x x x  高温 答：可以炼出铁 56t。 【解析】（1）生铁属于金属材料，其中的含碳量为 2%⁓4.3%。“其器冶铁锥，其尖使极刚利” 利用了铁的硬度较大；“入于釜中煎炼顷刻结盐”利用了铁的导热性。故选 ac； 11．【答案】（1）活泼 （2）使受热更均匀 （3） 2 3 2Fe O +3CO 2Fe+3CO 高温 b 处 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 理尾气，防止污染空气 （4）Fe3O4、FeO 将温度控制在 850℃以上 【解析】（1）铁在自然界中主要以化合物形式存在，说明铁的化学性质比较活泼。 （2）A装置中采用的为水浴加热，该方法使装置受热更均匀。 （3）①一氧化碳能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为 2 3 2Fe O +3CO 2Fe+3CO 高温 。 ②停止加热后继续通一氧化碳，一方面可以防止石灰水倒吸，使玻璃管炸裂，另一方面又可以 防止进入空气，使灼热的铁重新被氧化，故填 b。 ③一氧化碳有毒，会污染空气，且一氧化碳具有可燃性，则 E装置可用于处理尾气，防止污染 空气。 （4）由图可知，当反应温度控制于 600℃~700℃之间，得到的固体有 Fe3O4和 FeO； 若想提高产率，应使温度高于 850℃。 考点 3 金属的锈蚀与防护 12．【答案】C 【解析】A.废旧金属不能随意丢弃，要回收利用以节约金属资源，选项错误； B.要有计划、合理地开采矿物资源，不能随意开采，选项错误； C.寻找金属代用品可以节约金属资源，选项正确； D.铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于保护金属资源，选项错误。 故选 C。 13．【答案】D 【解析】A.将蒸馏水煮沸后迅速冷却，目的是除去水中的氧气，排除水中溶解的氧气对实验的 影响，故选项说法正确； B.植物油的作用是隔绝空气，氯化钙可以吸收水分，可作干燥剂，故选项说法正确； C.甲、乙中铁钉与氧气、水同时接触，但甲中通入氧气，因此甲中铁钉生锈明显，乙中铁钉生 锈；而丙中铁钉只与水接触，丁中铁钉只与氧气接触，因此丙、丁中铁钉均无明显变化，故选 项说法正确； D.乙中铁钉与氧气、水同时接触，铁钉生锈，丙中铁钉只与水接触，铁钉没有生锈，乙和丙对 比可以得出铁的生锈的条件之一是铁生锈需要氧气；乙中铁钉与氧气、水同时接触，铁钉生锈， 丁中铁钉只与氧气接触，乙和丁对比可以得出铁的生锈的条件之一是铁生锈需要水，故选项说 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 法不正确。 故选 D。 14．【答案】D 【解析】A.图中将空气通过 NaOH溶液，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，目的是除 去空气中的 CO2，故 A正确； B.金属的腐蚀，实际上是金属与氧气、水等发生反应，是金属从单质变成化合物的过程，故 B 正确； C.用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈，说明在有氧气和水的条件下， 铜不如铁易生锈，故 C正确； D.用如图所示装置探究铜生锈的条件，氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳，氢氧化钠固体 能防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入盛有铜丝的试管中，一个月后发现铜丝未生锈，但没有 对比实验，无法说明铜生锈是与空气中的 O2、H2O和 CO2有关，故 D错误。 故选 D。 15．【答案】B 【解析】A.①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是乙，因为甲只与空气接触，丙只与 水接触，乙与空气和水同时接触，故 A结论正确； B.①中铁钉与空气和水接触，生锈，②中铁钉只与水接触，不生锈，①②对比说明铁生锈需要 空气，①中铁钉与空气和水接触，生锈，③中铁钉只与空气接触，不生锈，①③对比说明铁生 锈需要水，故 B结论不正确； C.③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂，吸收空气中的水蒸气，故 C结论正确； D.四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉，因为④中的铁钉与氧气和水同时接触，①中铁钉与 空气和水接触，④中氧气浓度大，故 D结论正确； 故选 B。 16．【答案】（1）等于 （2）AB （3） 铁粉 炭粉 【解析】（1） ①在干燥的空气中铁不锈蚀，说明干燥的空气中氧气没有消耗，空气中氧气 的体积分数不变。空气中氧气的体积分数是 21%。即 x等于 21%。故填：等于。 （2）A.据表格可知，①中氧气没有消耗，②中氧气的体积分数变为 15%，说明氧气被消耗。 所以①②证明水对锈蚀有影响。A正确； B.据表格可知，③中氧气的体积分数变为 7%＜15%，说明在相同时间内，加食盐条件下，消 耗氧气更多，即②③证明食盐能加快铁锈蚀。B正确； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 C.据表格可知，①②③不能证明炭粉对铁锈蚀有影响。C不正确。 综上所述：选择 AB。 （3）铁与盐酸反应产生氢气，碳粉与盐酸不反应，所以取出少量②实验后集气瓶中的固体于 试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时还发现有少量的固体出现。该现象证明取出 的固体中一定含有铁粉和炭粉。故填：铁粉；炭粉。