专题06 金属资源综合利用（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年九年级化学上学期期末考点大串讲（沪教版2024）

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第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气； ②第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气；③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 【答案】B 【详解】A、铺设地面的大理石的主要成分是碳酸钙，选项正确； B、铁合金的机械性强于纯铁，所以火车站修建时使用到的金属材料主要是铁的合金，选项错误； C、火车站内的钢轨采用的是硬度大、韧性好的锰钢，选项正确； D、表面刷漆可以隔绝空气和水，防止铁制品生锈，选项正确； 故选B。 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 【答案】C 【详解】A、人类从石器时代先进入青铜器时代，继而进入铁器时代，而铝的利用要比铜和铁晚得多，仅仅是100多年前的事情。所以利用的先后顺序为铜、铁、铝，选项错误； B、合金比组成其纯金属的熔点低，选项错误； C、大多数金属的化学性质比较活泼，所以地壳中金属资源大多数以化合物形式存在，选项正确； D、地球上的金属资源是有限的，选项错误； 故选C。 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 ① ② ③ 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 【答案】B 【详解】A、①和②中加入的蒸馏水要事先煮沸，考虑温度升高，气体溶解度减小，目的是除去水中溶解的氧气，故说法正确； B、②中的铁钉只与水接触，不生锈，③中铁钉只与氧气接触，不生锈，所以铁钉没有生锈的原因不相同，故说法错误； C、①中的铁钉与水和氧气同时接触，明显生锈，②中的铁钉只与水接触，不生锈，说明铁钉生锈的条件是铁钉与氧气接触，故说法正确； D、①中的铁钉与水和氧气同时接触，明显生锈，③中铁钉只与氧气接触，不生锈，说明铁钉生锈的条件是铁钉与水接触，故说法正确。 故选B。 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． 【答案】A 【详解】铁生锈的条件是铁与水和氧气同时接触，氯化钠可以加速铁的锈蚀。 A、该实验中有铁、有水、有氯化钠、有氧气，铁生锈且氯化钠能加速锈蚀速率； B、该实验中有铁、有氧气、无水，铁不易生锈； C、该实验中有铁、有水、无氧气，铁不易生锈； D、该实验中有铁、有水、有氧气，铁生锈； 则铁钉最容易生锈的是A，故选：A。 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 【答案】D 【详解】A.实验是利用铁在潮湿的环境下与空气中氧气反应，生成三氧化铁固体，消耗氧气，瓶内压强减小，故实验说法正确，不符合题意； B.铁与氧气的反应有新物质生成，属于化学反应，一切化学反应都遵循质量守恒定律，故实验说法正确，不符合题意； C.实验测得氧气体积分数为:，故实验说法正确，不符合题意； D.空气中氧气约占空气总体积的21%，实验中铁粉过量，是为了保证将空气中氧气耗尽，并非铁粉用量越多，测得的氧气体积分数越大，故实验说法错误，符合题意，故选D。 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 【答案】A 【详解】A、合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，故A说法正确； B、废旧电池内含有汞等重金属，随意丢弃会造成水土的污染，故B说法错误； C、银的导电性比铜强，但是银的价格较贵，所以一般用铜作电线而不用银，故C说法错误； D、铁矿石的含量在地壳中分布不均匀，资源有限，应合理、有计划开采，故D不正确； 故选：A。 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 【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。 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 【答案】A 【详解】A、铁是由铁原子构成，该选项不正确； B、铁是由铁元素组成，该选项正确； C、铁的硬度较大可制成铁钉，该选项正确； D、铁在一定条件下会生锈，该选项正确。 故选A。 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CO C．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H2O D．乙图是探究铁生锈条件的实验，该实验运用了控制变量法 【答案】A 【详解】A、氧化铁的化学式为，氧化铁中氧元素的化合价为-2价，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则氧化铁中铁元素的化合价为+3价，说法错误，符合题意； B、甲图是CO还原氧化铁实验，其原理是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此该装置中B处检验是否生成CO2；由于一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，所以需要进行尾气处理，一氧化碳具有可燃性，因此酒精灯的作用是尾气处理CO，说法正确，不符合题意； C、乙图①中铁钉同时与水和氧气接触，铁钉生锈；②中铁钉只与水接触，铁钉不生锈；③中铁钉只与氧气接触，铁钉不生锈；则①②对比能说明铁生锈需要O2，①③对比能说明铁生锈需要H2O，说法正确，不符合题意； D、乙图是探究铁生锈条件的实验，该实验运用了控制变量法，说法正确，不符合题意。 故选：A。 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 【答案】A 【详解】A、合金是指由一种金属与其它金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，所以合金中至少含有一种金属，可以有非金属，故选项说法正确； B、锈蚀后的铁制品回收利用既能节约金属资源，又能减少环境污染，故选项说法错误； C、生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金，钢中含碳量低于生铁中含碳量，故选项说法错误； D、合金一般比组成他们的纯金属硬度大，熔点低，故选项说法错误。 故选A。 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 【答案】D 【详解】A.常温下，大多数金属呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色，故选项A错误，不符合题意； B.合金是在某种金属中加热熔合某些其他金属或非金属，而形成的具有金属特性的物质，故选项B错误，不符合题意； C.铜是人类使用最早的金属，铁是目前使用量最多的金属，故选项C错误，不符合题意； D.生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，生铁中的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，故选项D正确，符合题意，故选D。 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 【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。 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)3Cl D．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 【答案】C 【详解】A、由粉状锈的化学式可知，铜绿中含有Cu、H、O、Cl四种元素，故A正确； B、铜生锈是与氧气、水、二氧化碳作用，在干燥、无氧的环境中，能够减缓铜的锈蚀，有利于青铜器的保护，故B正确； C、生成物为Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl两种，不符合“多变一”特征，不是化合反应，故C错误； D、青铜器中含有铜，铜中铜元素的化合价为0；青铜器在含有Cl-的环境中易生成CuCl，CuCl中氯元素显-1价，则铜元素的化合价为+1价；随着环境条件的变化而发生锈蚀，Cu2O中氧元素显-2价，则铜元素的化合价为+1价，Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl中铜元素的化合价为+2价，则青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价变化为0→+1→+2，故D正确。 故选C。 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 【答案】C 【详解】 A、防止金属腐蚀可以延长金属的使用寿命，减少对新金属资源的开采，是保护金属资源的有效途径，说法正确，不符合题意； B、地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，说法正确，不符合题意；C、目前，世界上已经有 50%以上的铁和 90%以上的金得到了回收利用，说法错误，符合题意； D、纯铁较软，而生铁是铁的合金，比纯铁硬；不锈钢是铁的合金，不仅比纯铁硬，而且其抗锈蚀性能也比纯铁好得多，说法正确，不符合题意。 故选C。 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 ① 0 0 0 20.8 20.8 ② 10 0 0 20.8 15.2 ③ 10 0 5 20.8 12.7 ④ 10 1.0 0 20.8 8.0 (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) 。 【答案】(1)试管A中铁钉不生锈，试管C中铁钉生锈 (2)有水且没有氧气 (3)铁粉没有与水接触，不能生锈 (4)②④ (5)醋酸能否加速铁生锈 (6)生锈放热量小于散失的热量 (7)铁生锈消耗氧气，装置中的压强变小，则将注射器中的盐酸吸入，盐酸与铁反应生成氢气 (8)实验方案的步骤是：分别将铁放入不同浓度的氧气的试管中，并且试管中有等量的水，实验现象是：观察到氧气浓度较高的试管中铁生锈严重，实验结论：说明氧气浓度越高，铁生锈越快 【详解】（1）由实验1能得出“与水接触是铁生锈的条件之一”的结论，依据的现象是试管A中铁钉不生锈，试管C中铁钉生锈，A、C试管中都有空气，但A试管中没有水，C试管中有水； （2）实验1中设计B试管内装满煮沸后迅速冷却的水，水煮沸迅速冷却目的是除去溶解在水中的氧气，实验1中设计B试管实验的目的是创设有水且没有氧气的实验条件； （3）实验2的①中200s时氧气浓度没有发生变化的原因是铁粉没有与水接触，不能生锈，氧气浓度不变； （4）由实验2得出“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是②④，实验②④变量是有无食盐，其它都是常量； （5）由实验2得出“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是②④，实验②④变量是有无食盐，其它都是常量； （6）由实验2得出“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是②④，实验②④变量是有无食盐，其它都是常量； （7）t3时刻后压强突然变大，原因是：铁生锈消耗氧气，装置中的压强变小，则将注射器中的盐酸吸入，盐酸与铁反应生成氢气 （8）t3时刻后压强突然变大，原因是：铁生锈消耗氧气，装置中的压强变小，则将注射器中的盐酸吸入，盐酸与铁反应生成氢气 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)。 【答案】(1) 加入适量稀硫酸 产生气泡，溶液由无色变成浅绿色 (2)铁粉与氧气接触面积比铁丝更大 (3) 水和氧气 化学 (4) 铁粉与水和氧气接触面积更大 活性炭、氯化钠能够促进铁生锈 【详解】（1）2、铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故可取少量样品2于试管中，加入适量稀硫酸，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色，说明黑色粉末中含铁，该反应的化学方程式为：； （2）铁粉与氧气接触面积比铁丝更大，相同条件下，接触面积越大，燃烧越剧烈，故铁丝在空气中不能燃烧，铁粉可以在空气中燃烧； （3）由图可知，随着反应的进行，氧气浓度和相对湿度均逐渐降低，说明暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与氧气和水等物质发生反应，说明“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质一致； 由图可知，暖宝宝发热过程中放出热量，是将化学能转化为热能； （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，可能是因为暖宝宝中的铁是铁粉，铁粉与水和氧气接触面积更大，反应速率更快，且暖宝宝中含活性炭和食盐，活性炭、氯化钠能够促进铁生锈。 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 【答案】(1)氧气和水蒸气 (2)五分之一/ (3)铁丝表面的铁锈和试管内空气体积减小（或试管内液面上升） (4)回收利用废金属 (5) 有气泡生成 铁粉和炭粉 炭粉 FeCl3、HCl/HCl、FeCl3 (6)高于 (7)BD 【详解】（1）实验①中铁只与氧气接触，铁不生锈，实验②中铁只与水接触，铁不生锈，实验③中铁与水和氧气同时接触，铁生锈，试管内液面上升，对比三组实验可知，铁生锈实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气发生反应的结果； （2）当铁丝足量，时间足够长，能完全消耗试管内的氧气，按体积计算，氧气约占空气体积的五分之一，实验③中进入试管内的水的体积约占试管内原有空气体积的五分之一； （3）该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和试管内空气体积减小（或试管内液面上升）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，还有回收利用废金属； （5）实验步骤： （1）该食品脱氧剂能与稀盐酸反应，生成浅绿色溶液，应为铁与稀盐酸反应生成的氯化亚铁溶液和氢气，同时还有黑色的不溶物，碳不能与盐酸反应，因此黑色的粉末可能既有铁粉也有碳粉； （2）碳在陶土网灼烧能与空气中的氧气反应生成二氧化碳，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，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，说明产生了二氧化碳气体，说明黑色粉末中含有碳粉； （3）脱氧剂中铁粉能和空气中的水和氧气接触变质成氧化铁，氧化铁能和稀盐酸反应生成氯化铁和水；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FeCl3和过量的HCl； （6）食盐能加速铁的锈蚀，因此蘸有食盐水的细铁丝锈蚀的更快，左侧细铁丝锈蚀消耗的氧气和水更多，压强更小，左侧导管液面高于右侧导管液面； （7）A、食用油不与铁反应，可用铁质容器盛放，不符合题意； B、食醋中含有醋酸，铁能和醋酸反应，因此食醋不可用铁质容器盛放，符合题意； C、面粉的主要成分为淀粉，淀粉不与铁反应，可用铁质容器盛放，不符合题意； D、咸菜中含有氯化钠，会加快铁质容器的锈蚀，因此咸菜不能长时间用铁质容器盛放，符合题意。 故选BD。 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/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0 x 3.1 4 0.2 0.2 56.3 【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= 。 【答案】(1)Ⅰ、Ⅱ (2)左端液面上升至刻度线1 (3)0.2 (4)食盐会加快铁生锈 (5)BCD (6) 硫酸铜粉末变蓝 将水蒸气全部排出到后续装置，防止产生误差 (7)5 【详解】（1）根据对照实验原理，研究对象是铁生锈是否需要水的条件，则变量为水，实验Ⅰ、Ⅱ对比满足变量为是否有水，可以判断是否为影响因素，故填：Ⅰ、Ⅱ； （2）根据铁生锈需要消耗氧气和水，空气中氧气约占总体积的五分之一，所以实验Ⅰ中铁丝足量，时间足够长，打开止水夹后，观察到现象为：左端液面上升至刻度线1，故填：左端液面上升至刻度线1； （3）要研究活性炭、食盐对铁粉生锈速率的促进的作用，根据控制变量法的要求，只能改变单因素变量，从实验4可知x的值为0.2，故填：0.2； （4）通过对比实验1和3，食盐的量增加，活性炭不变，温度上升值增加，所以食盐会加快铁生锈，故填：食盐会加快铁生锈； （5）A、暖贴使用前需要密封保存防止接触空气内的水蒸气和氧气反应，故A错误； B、利用铁生锈的原理，消耗空气中的氧气，所以可以测定空气中氧气含量，故B正确； C、铁生锈会消耗水和氧气，所以可以用来食品保鲜，故C正确； D、通过定期喷涂油漆可以隔绝氧气和水防止生锈，故D正确。 故选BCD； （6）硫酸铜粉末遇水变蓝，故当观察到硫酸铜粉末变蓝，则证明产物有水，故填：硫酸铜粉末变蓝； 如果不继续通入氢气，生成的水蒸气会部分残留在玻璃管内，无法被碱石灰完全吸收，会导致实验误差，所以通入氢气的目的是：将水蒸气全部排出到后续装置，防止产生误差，故填：将水蒸气全部排出到后续装置，防止产生误差； （7）由图4可知，0~t1时，铁锈由变为，质量减少；t1~ t2时，由Fe变为，质量减少，即减少的质量为中氧元素的质量。则质量关系有，即，解得n=5，故填：5。 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） 【答案】(1) 火星四射、放出大量的热 加入适量的稀盐酸（合理即可） 溶液变为浅绿色，有气泡产生（与上空对应） （与上空对应） 比氢活泼的金属能从稀酸中置换出氢气，铁比氢活泼，（与上空对应） (2)铁粉可以与空气中的氧气充分接触，而铁丝只有表面的铁能与氧气接触 (3) 水 氧气 化学 (4) 铁粉与氧气、水接触的面积更大，反应更快更充分 食盐、活性炭、吸水树脂等可以加快铁的锈蚀 【详解】（1）铁可以和氧气点燃生成四氧化三铁，结合表达与交流中的信息“铁粉可以在空气中燃烧”可知，用棉花球蘸取样品1，置于酒精灯上点燃发生铁燃烧的反应，则现象是火星四射、放出大量的热。 根据探究Ⅰ：多种方法证明成分中确实有铁粉。则实验步骤2也用于证明含有铁。铁可以和酸反应生成盐和氢气。所以可以取少量样品2于试管中，加入适量的稀盐酸，稀盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，现象是溶液变为浅绿色，有气泡产生。反应的化学方程式为。比氢活泼的金属能从稀酸中置换出氢气，铁比氢活泼，所以能发生反应。 （2）铁丝和铁粉中铁与氧气的接触面积不同，所以铁丝在空气中不能燃烧，铁粉可以在空气中燃烧的原因是铁粉可以与空气中的氧气充分接触，而铁丝只有表面的铁能与氧气接触。 （3）相对湿度下降说明消耗水，氧气浓度下降说明消耗氧气，所以暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与水、氧气等物质发生反应，将化学能转化为热能。 （4）铁钉和铁粉区别是铁与氧气、水的接触面积不同。“暖宝宝”中除了铁，还含有食盐、活性炭、吸水树脂等。则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铁粉与氧气、水接触的面积更大，反应更快更充分。食盐、活性炭、吸水树脂等可以加快铁的锈蚀。 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的影响 用下图装置进行实验，每组实验加入铁炭总质量为，食盐水体积为，恰好能将固体润湿。测得的数据见下表：（提供资料：示数差是指型管左侧液面上升。） 序号 铁炭质量比 食盐水浓度 示数差所用时间 10分钟时温度升高值 实验① 26 90 7.8 实验② 26 170 4.2 实验③ 26 190 3.3 实验④ 13 140 6 实验⑤ 6.5 140 6 (3)分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验 （填实验序号）。有同学提出应该再加一组实验，研究铁炭质量比为、食盐水浓度为时的实验数据，你觉得是否有必要，并说明理由 。 (4)查阅资料得知，铁制品生锈是一个复杂的过程，铁在潮湿的空气中会先转变成，它在空气中风化失水后变成氧化铁。氢氧化铁风化失水生成氧化铁的反应方程式是 。 (5)氢氧化铁风化过程中逐步失水会形成不同的铁锈。现取粉末，经失水后得到铁锈，则该铁锈的化学式可能是 （填字母序号）。 A． B． C． D． Ⅲ.探究水样的及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响 步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。    步骤2：向三颈烧瓶中放入生铁粉末，向分液漏斗内加入不同浓度的稀盐酸。 步骤3：将稀盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，一段时间后，至恢复到室温时，采集的数据见下表： 序号 盐酸 压强 溶解氧 开始降低所需时间 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 (6)步骤1中检查装置气密性的方法为：先在分液漏斗中加水，再打开活塞，观察到 （填现象），表明装置的气密性良好。 (7)实验①和实验②反应后压强变大，进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。变小的原因是 。 (8)分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有 （填字母）。 当时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快 稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的有关 铁粉和盐酸、氧气在刚接触时不是同时发生反应 (9)如图表示温度时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是 。    【答案】(1)氧气和水 (2)自来水中溶解有氧气 (3) ①④⑤ 有必要，通过对比实验④⑤实验现象可知，食盐水浓度下降到一定值时，不影响钢铁腐蚀速率，不需增加食盐水浓度为3.3%（低于6.5%）的实验 (4)2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O (5)C (6)液面不下降 (7)铁锈蚀消耗氧气的量大于铁与稀盐酸反应生成的氢气的量 (8)b、c (9)钢铁表面生成较致密的氧化膜，阻碍氧气、水与钢铁的接触 【详解】（1）试管A中的铁钉只与氧气接触，没有生锈；试管B中的铁钉只与水接触，没有生锈；试管C中的铁钉与氧气和水同时接触，生锈了；由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟水和氧气等物质作用的过程； （2）自来水中含有溶解的氧气，B试管中铁钉与氧气和水同时接触后发生了锈蚀； （3）探究食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响，需控制变量，是在其他条件相同，只有食盐水浓度不相同条件进行实验，根据表格提供的信息可知，分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验①④⑤； 没有必要研究铁炭质量比为2：1、食盐水浓度为3.3%时的实验数据，通过对比实验④⑤实验现象可知，食盐水浓度下降到一定值时，不影响钢铁腐蚀速率，不需增加食盐水浓度3.3%（低于6.5%）的实验； （4）根据题意氢氧化铁风化失水生成氧化铁，反应的反应方程式是2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O； （5）铁制品生锈是一个复杂的过程，铁在潮湿的空气中会先转变成Fe（OH）3，然后逐步失水形成不同的铁锈。现取Fe（OH）3粉末42.8g，其中铁元素质量是42.8g××100%=22.4g，35.6gFe2O3•3H2O、Fe2O3•2H2O、Fe2O3•H2O、Fe2O3中，铁元素质量分别是35.6g××100%≈18.6g、35.6g××100%≈20.3g、35.6g××100%=22.4g、35.6g××100%=24.92g，氢氧化铁中的铁元素完全转化到铁锈中，因此铁锈化学式是Fe2O3•H2O，故选：C； （6）步骤1中检查装置气密性的方法为：先在分液漏斗中加水，再打开活塞，若装置的气密性良好，容器有一定气压，能支撑一定高度的液柱，能观察到液面不下降，表明装置的气密性良好； （7）铁生锈消耗氧气，与盐酸反应生成氢气，实验①和实验②反应后压强变大。进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。变小的原因是铁锈蚀消耗氧气的量大于铁与稀盐酸反应生成的氢气的量； （8）a、分析表格可知，当pH=4时，溶解氧含量开始降低所需要的时间最短，此时铁粉与氧气的锈蚀速率最快，故选项说法错误； b、分析表格可知，随着溶液pH的增大，溶液中的溶解氧含量越来越低，故稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关，故选项说法正确； c、分析表格可知，溶解氧含量开始降低的时间并不是从0开始的，故铁粉和盐酸，氧气的反应不是同时发生的，故选项说法正确； 故选：bc 。 （9）当溶解氧超过20mL•L-1时，钢铁表面生成较致密的氧化膜，阻碍氧气、水与钢铁的接触，所以钢铁腐蚀速率明显下降。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司17 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 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第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气； ②第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气；③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 ① ② ③ 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CO C．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H2O D．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)3Cl D．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 ① 0 0 0 20.8 20.8 ② 10 0 0 20.8 15.2 ③ 10 0 5 20.8 12.7 ④ 10 1.0 0 20.8 8.0 (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/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0 x 3.1 4 0.2 0.2 56.3 【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的影响 用下图装置进行实验，每组实验加入铁炭总质量为，食盐水体积为，恰好能将固体润湿。测得的数据见下表：（提供资料：示数差是指型管左侧液面上升。） 序号 铁炭质量比 食盐水浓度 示数差所用时间 10分钟时温度升高值 实验① 26 90 7.8 实验② 26 170 4.2 实验③ 26 190 3.3 实验④ 13 140 6 实验⑤ 6.5 140 6 (3)分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验 （填实验序号）。有同学提出应该再加一组实验，研究铁炭质量比为、食盐水浓度为时的实验数据，你觉得是否有必要，并说明理由 。 (4)查阅资料得知，铁制品生锈是一个复杂的过程，铁在潮湿的空气中会先转变成，它在空气中风化失水后变成氧化铁。氢氧化铁风化失水生成氧化铁的反应方程式是 。 (5)氢氧化铁风化过程中逐步失水会形成不同的铁锈。现取粉末，经失水后得到铁锈，则该铁锈的化学式可能是 （填字母序号）。 A． B． C． D． Ⅲ.探究水样的及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响 步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。    步骤2：向三颈烧瓶中放入生铁粉末，向分液漏斗内加入不同浓度的稀盐酸。 步骤3：将稀盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，一段时间后，至恢复到室温时，采集的数据见下表： 序号 盐酸 压强 溶解氧 开始降低所需时间 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 (6)步骤1中检查装置气密性的方法为：先在分液漏斗中加水，再打开活塞，观察到 （填现象），表明装置的气密性良好。 (7)实验①和实验②反应后压强变大，进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。变小的原因是 。 (8)分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有 （填字母）。 当时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快 稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的有关 铁粉和盐酸、氧气在刚接触时不是同时发生反应 (9)如图表示温度时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是 。    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司17 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$