15 第十五讲 金属材料 金属的锈蚀与防护（课件PPT）-【智乐星中考·学考传奇】2025年山东省济南市中考化学讲练本

1 金属材料 金属的锈蚀与防护 第十五讲 2 知识体系建构 知识全面梳理 核心考点突破 目 录 好题随堂演练 3 4 知识点1 金属材料 1.金属材料的分类 项目 分类 举例 金属 材料 _______ 金、银、铜、铁、铝等 _____ 生铁、钢、青铜、黄铜等 纯金属 合金 5 2.金属的物理性质 共性 有金属光泽、_____性(作导线)、_____性(作炊具)、延展性(拉 成丝，压成薄片)，但不同金属差别较大  特性 ①颜色：大多数金属为_____色，但是铜为_____色，金为___色  ②状态：常温下大多为_____，但汞在常温下为_____ 金属 之最 生活中应用最广泛的金属是铁； 地壳中含量最多的金属是铝； 熔点最高的金属是钨； 熔点最低的金属是汞 导电 导热 银白 紫红 黄 固体 液体 6 3.合金 概念 以某种金属为基础，添加其他_____或_______通过高温熔炼、烧 结等方式形成的具有_____特性的材料(所以合金是混合物)  性质 与它的组成金属相比，多数合金的硬度较___，抗腐蚀性较___， 熔点较___，导电、导热性较弱  金属 非金属 金属 大 强 低 7 知识点2 金属矿物及其冶炼 1.常见的金属矿物 矿物 孔雀石 黄铜矿 辉铜矿 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 主要 成分 Cu2(OH)2CO3 CuFeS2 Cu2S _____ Fe3O4 FeCO3 Fe2O3 8 2.铜的冶炼 焙烧孔雀石(主要成分碱式碳酸铜)： Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O 木炭还原氧化铜：_____________________，  碳为还原剂。 2CuO+C 2Cu+CO2↑ ==== △ ==== 高温 9 3.工业炼铁：一氧化碳还原氧化铁 实验 装置 10 实验 步骤 ①检查装置的_______；  ②装入试剂并固定装置； ③通入_______________并点燃尾部酒精灯；  ④待玻璃管内的空气排尽后(约半分钟)，点燃_________给氧化铁加热；  ⑤当玻璃管内的红色粉末变为黑色后，熄灭_________；  ⑥待玻璃管内的固体冷却后，先_________________，后_________ _________ 口诀：一氧化碳早出晚归；酒精喷灯迟到早退 实验 现象 红色粉末逐渐变为_____，澄清石灰水_______，尾气燃烧时产生___ 色火焰  气密性 一氧化碳(或CO) 酒精喷灯 酒精喷灯 停止通入一氧化碳 熄灭尾部 的酒精灯 黑色 变浑浊 蓝 11 有关的化学方程式(从左到右)： ①_______________________；  ②__________________________；  ③________________。  4.工业炼铝 工业上采用电解法冶炼铝，原理是氧化铝在通电条件下分解为铝和一种 常见的气体，其化学方程式为_____________________。  Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Ca(OH)2+CO2==== CaCO3↓+H2O 2CO+O2 2CO2 2Al2O3 4Al+3O2↑ ==== 高温 ==== 点燃 ==== 通电 12 【即学即练】 判断正误。 ①常温下，金属都呈固态( ) ②金刚石属于金属材料( ) ③金属能导电，所以能导电的物质一定是金属( ) ④合金中一定含有金属( ) ⑤经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净( ) ⑥在钢铁表面喷油漆可防止生锈( ) ⑦改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能( ) × × × √ × √ √ 13 知识点3 金属的锈蚀与防护 1.铁生锈条件的探究 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 实验 条件 铁钉与空气和水同时接触 铁钉只与空气接触 铁钉只与水接触 铁钉与食盐水和空气接触 实验 图示 生锈 程度 生锈 不生锈 不生锈 严重 生锈 14 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 实验 结论 铁生锈是铁与_______和_____共同作用的结果，食盐会加速金属的锈蚀  水蒸气 氧气 15 (1)铁锈的主要成分为_____，它的结构疏松，不能阻碍里层的铁继续与 氧气、水等反应，因此铁制品可以被全部锈蚀。  (2)久置的铜制品表面会锈蚀生成铜绿，化学式为Cu2(OH)2CO3，铜绿是铜 与空气中的氧气、水和_________共同作用的结果。  Fe2O3 二氧化碳 16 2.铁制品的防护 (1)保持铁制品表面的_____和洁净。  (2)在铁制品表面加_______，如刷漆、涂油、烤蓝等。  (3)改变铁制品结构，如制成不锈钢等。 3.金属除锈 物理方法：用砂纸打磨等。 化学方法：用稀盐酸或稀硫酸清洗(酸不能过量)，反应的化学方程式为 _________________________或_____________________________。  干燥 防护层 Fe2O3+6HCl==== 2FeCl3+3H2O Fe2O3+3H2SO4==== Fe2(SO4)3+3H2O 17 4.保护金属资源 (1)防止金属_____。  (2)_____利用废旧金属。  (3)有计划、合理地开采矿物。 (4)寻找金属的代用品。 锈蚀 回收 18 命题点1 金属材料7年3考　 1.下列关于金属和金属材料的说法中正确的是(　　) A.生铁和钢的含碳量不同 B.黄铜比纯铜硬度小 C.合金属于合成材料 D.大多数金属在自然界中以单质形式存在 19 2.人类文明进步与金属材料的发展关系十分密切，金属在生活生产中有 着非常广泛的应用。请回答下列问题： (1)根据如图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有_____________ ___________(至少答两点)。  (2)生铁和钢都是铁的合金，二者性能不同的原因是___________。  导电性、导热 性、延展性 含碳量不同 20 (3)厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是___(填字母)。  A.陶瓷碗 B.不锈钢炊具 C.橡胶手套 D.铜质水龙头 BD 21 命题点2 金属的冶炼7年6考　 考法　实验室模拟工业炼铁及其应用 3.小强同学欲用一氧化碳气体测定某不纯氧化铁样品的纯度(杂质不参与任何反应)，并验证反应中气体生成物的性质，设计了如下实验方案： 22 (1)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为_______________________。  (2)证明反应发生的现象是_____________________________________。  (3)证明二氧化碳生成的现象是_________________，反应的化学方程 式为__________________________。  (4)证明铁生成的方法是___________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________。  (5)酒精灯的作用是___________________________________。  (6)尾气燃烧的化学方程式为________________。  Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 固体由红色变为黑色，澄清石灰水变浑浊 澄清石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2==== CaCO3↓+H2O 用磁铁吸引，若黑色粉末被吸引，则证明有铁生 成(或取少量固体于试管中，加入稀盐酸，若有气泡产生，溶液由无色变 为浅绿色则证明有铁生成) 处理未反应的一氧化碳，防止污染环境 2CO+O2 2CO2 ==== 高温 ==== 点燃 23 (7)先通一氧化碳气体再点燃酒精喷灯的原因是_____________________ _______。  (8)反应前盛有澄清石灰水的装置总共150 g，充分反应后为156.6 g，则 氧化铁样品中氧化铁的质量为____。  (9)已知硬质玻璃管加固体质量反应前是170 g，反应后是167.6 g，则氧 化铁样品中氧化铁的质量为____。  注：有关金属氧化物纯度的计算详见题型六类型1。 排净装置中的空气，防 止爆炸 8 g 8 g 24 4.试根据题目要求，回答下列问题。 25 小强同学欲用一氧化碳气体(含少量水蒸气)测定某不纯氧化铁样品的纯 度(杂质为单质铁粉)，并验证反应中气体生成物的性质，设计了实验方 案：气体流向是从左向右，选择的仪器按D1→C→B→D2顺序连接，然后 进行实验(假设有关反应均反应完全)。 (1)仪器C处大玻璃管内发生反应的化学方程式是___________________ ____。  Fe2O3+3CO 2Fe+ 3CO2 ==== 高温 26 (2)通过测量反应前后C处大玻璃管的质量变化，来计算氧化铁的纯度。 若其他操作正确，反应结束熄灭酒精喷灯后，继续通入一氧化碳气体， 直至大玻璃管冷却，则这样计算出的氧化铁样品纯度与实际值比较将 _________(填“一定偏大”“一定偏小”“基本一致”之一)。在这个 实验装置中，除了可以利用反应前后C处大玻璃管的质量数据变化来计 算氧化铁样品的纯度外，你认为还可以通过测量___________________ __________________________来计算氧化铁样品纯度。 基本一致 生成二氧化碳的质量 (或B装置反应前后的质量差) 27 (3)对于小强同学设计的这个实验装置，你认为存在的不足是_________ _________。你的具体改进建议是_____________________________。  没有尾气 处理装置 在装置末端放一盏燃着的酒精灯 28 5.材料是人类社会物质文明进步的重要标志。纵观人类发展的历史，从 石器时代、青铜器时代、铁器时代直到信息时代，每一次时代变革，都 与化学材料的发展密不可分。 (1)“沉睡三千年，一醒惊天下”。三星堆遗址出土的青铜大面具，诉说 着古蜀文明的灿烂辉煌。青铜属于金属材料中的_____(填“合金”或 “纯金属”)。  (2)早在春秋时期，我国劳动人民就已开始生产和使用铁器。工业上用赤 铁矿炼铁的主要原理是Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，该反应中还原剂是___ (填化学式)。  合金 CO ==== 高温 29 (3)我国古代就有湿法冶金技术，湿法冶金是利用置换反应从盐溶液中得到金属。在实验室中，把一定量铁粉加入一定量的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2和AgNO3混合溶液中，按下图所示进行实验，出现的现象如图中所述。 30 试回答：①滤液A中大量存在的金属阳离子是_________(填离子符号)。  ②滤渣B中含有的金属单质是___________(填化学式)。  ③写出过程Ⅰ中发生反应的一个化学方程式：_______________________ _________________________________。  Zn2+、Fe2+ Ag、Cu、Fe Fe+2AgNO3==== Fe(NO3)2+ 2Ag[或Fe+Cu(NO3)2==== Fe(NO3)2+Cu] 31 命题点3 金属的锈蚀与防护7年3考　 6.防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其他三种方法原理不同的是(　　) A.表面涂油 B.表面刷漆 C.覆盖塑料 D.制成合金 · · 32 7.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 · · 33 8.(2024·槐荫三模)铜是人类较早冶炼和使用的金属，中华文明对铜情 有独钟，后母戊鼎、四羊方尊、编钟等都是我国古代劳动人民留下来的 精美铜器。 (1)铜矿的冶炼 ①火法炼铜：《秋浦歌》中“炉火照天地，红星乱紫烟”描写了火法炼 铜的场景。黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是炼铜的主要矿物。该方法涉及 的化学反应之一为2CuFeS2+O2 X+2FeS+SO2，X的化学式是____。在 该反应中，若参加反应的CuFeS2的质量为36.8 g，则反应生成的SO2的质 量为____g(计算结果精确至0.1 g)。  Cu2S 6.4 ==== 高温 34 ②湿法炼铜：《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，叙 述的是硫酸铜溶液与铁生成铜的反应，该反应的化学方程式为________ _____________。  ③冶炼方法的选择：对比古代这两种炼铜方法，从环境保护的角度来 看，上述两种方法中，湿法炼铜更好，原因是_______________________ (填写一条即可)。  Fe+CuSO4 ==== FeSO4+Cu 环保，无污染(合理即可) 35 (2)青铜的铸造与锈蚀 ①《周礼·考工记》中有将铜、锡熔合制成青铜器的记载。青铜(铜、锡 合金)属于_____(填“无机非金属”“金属”“有机高分子”“复合”之 一)材料。  ②《吕氏春秋·别类篇》载有“金(铜)柔锡柔，合两柔则刚”，表明青 铜的硬度比纯铜的硬度___(填“大”或“小”)。另外，通过敲打可将青 铜等金属材料打制成不同的形状，这主要是利用了金属的_____性。  ③青铜器长期暴露在空气中可能锈蚀成铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜 [Cu2(OH)2CO3]。试计算111 g Cu2(OH)2CO3中含有铜元素的质量为___g。 试从元素组成的角度分析，铜生锈除了与氧气和水有关外，还与空气中 的___(填化学式)有关。  金属 大 延展 64 CO2 36 1.下列有关金属材料的说法不正确的是( ) A.铜常用作导线，说明铜具有良好的导电性 B.“真金不怕火炼”说明金的化学性质不活泼 C.生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金 D.铝制品具有很好的抗腐蚀性，说明铝的金属活动性比较弱 · · · 1 3 5 7 题序 2 4 6 37 2.(2023·历下二模)“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。如 图是探究铁生锈条件的实验，有关现象和结论中，不正确的是( ) A.①中铁钉明显生锈，②③中铁钉几乎不生锈 B.对比②③可以说明铁生锈一定要有氧气参加 C.对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加 D.保持铁制品表面清洁干燥可以防止铁生锈 · · · 1 3 5 7 题序 2 4 6 38 3.某兴趣小组为证明CO作还原剂表现还原性，采用下图所示装置进行实验。 【查询资料】Ⅰ.用甲酸与浓硫酸微热可生成CO，化学方程式为HCOOH CO↑+H2O。 Ⅱ.HCOOH：熔点8.6 ℃、沸点100.8 ℃。 浓硫酸 △ ===== 1 3 5 7 题序 2 4 6 39 【实验装置】 1 3 5 7 题序 2 4 6 40 请回答： (1)仪器a的名称是_________，仪器b的名称是_______。  (2)方框A中需选择__(填“A1”“A2”“A3”之一)装置生成CO气体，然 后与B装置对接完成实验。  (3)写出B装置硬质玻璃管中发生反应的化学方程式：________________ ___。  (4)B装置硬质玻璃管中的现象是_____________，从C装置中出现_____ _____________的现象同样可以证明CO具有还原性。  (5)该小组经过交流讨论，得出该装置存在一定缺陷，具体是_________ _________。  分液漏斗 锥形瓶 A2 CuO+CO Cu+ CO2 黑色固体变红 澄清 石灰水变浑浊 没有进行 尾气处理 ==== △ 1 3 5 7 题序 2 4 6 41 4.(2024·青岛)钢铁是目前应用最广泛的金属。钢铁工业的发展状况是 衡量一个国家工业化水平的重要标志。 (1)早在春秋时期，我国就掌握了炼铁方法，其原理是Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，反应过程中化合价降低的元素是_____________。  (2)如今铁制品应用于生活的方方面面，如用铁锅做饭，主要因为铁具有 _____性。  Fe(或铁元素) 导热 ==== 高温 1 3 5 7 题序 2 4 6 42 (3)不锈钢不易生锈，铁容易生锈，二者性质不同的原因是___________ _____请列举一条生活中防止铁锅生锈的方法：___________。铁制品生 锈时应及时除锈，生产中可用盐酸除铁锈(主要成分是Fe2O3)，反应的化 学方程式为_________________________。  (4)随着生产力的发展，我国炼铁技术又有新突破，是少数几个掌握羰基 铁粉生产技术的国家之一。羰基铁粉在国防军工领域有重要应用，其制 备的简易流程如图所示。 物质的结构 不同 擦干或涂油 Fe2O3+6HCl==== 2FeCl3+3H2O 1 3 5 7 题序 2 4 6 43 制备Fe(CO)5时，先往设备中通入一段时间CO再加热的原因是_________ _________________，制备过程中可循环利用的物质是_______________。  排尽设备 内空气，防止爆炸 CO(或一氧化碳) 1 3 5 7 题序 2 4 6 44 5.化学提升生活品质，助力未成年人健康成长。 骑自行车属于低碳生活新时尚。 (1)下列做法不属于低碳生活方式的是__(填字母，下同)。  A.随手关灯　　　　　　B.旧书本循环利用 C.夏天将空调温度调至最低 (2)下列做法不利于自行车防锈的是__。  A.金属部件镀金属铬 B.链条涂防锈油 C.雨淋后自然晾干 C C · · · · · · 1 3 5 7 题序 2 4 6 45 (3)铁锈成分中含有氧化铁(Fe2O3)，写出氧化铁与稀硫酸反应的化学方程 式：_____________________________。  (4)某学生做了铁的锈蚀实验，装置如图。一段时间后可观察到导管内红 墨水的液面_____(填“上升”或“下降”)。  Fe2O3+3H2SO4==== Fe2(SO4)3+3H2O 上升 1 3 5 7 题序 2 4 6 46 6.(2022·历下二模)(多选)工业炼铁的常见反应原理为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。小颖在做如图所示模拟实验时，向盛有10.0 g氧化铁样品(杂质不含铁元素且不参加反应)的硬质玻璃管中通入足量CO气体，高温条件下充分反应后，观察到红色固体全部变成黑色，此时测得玻璃管中剩余7.6 g固体。下列相关分析和计算中，正确的是( ) ==== 高温 1 3 5 7 题序 2 4 6 47 A.该反应中生成CO2的质量为6.6 g B.该实验中参加反应的CO质量为4.2 g C.该样品中铁元素的质量为7.6 g D.该样品中氧化铁的质量分数为80.0% 1 3 5 7 题序 2 4 6 48 7.(2024·市中二模)金属的使用和发展历史可以追溯到几千年前，随着 人类文明的进步，金属的种类和用途也在不断扩大和丰富。 (1)中国古代文献中有丰富的有关金属的记载。 ①秦国丞相吕不韦主持编撰的《吕氏春秋》记载“金柔锡柔，合两柔则 刚”。这句话说明合金相较于成分金属具有的特性是_______。  硬度大 1 3 5 7 题序 2 4 6 49 ②我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧 之成水银，积变又还成丹砂”。其中涉及反应HgS+O2 Hg+SO2，该反 应属于_________、_________(填“复分解反应”“化合反应”“置换反 应”“氧化反应”中的两种)。  ③宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载。 “银针验毒”的原理是4Ag+2H2S+O2==== 2Ag2S+2X，其中X的化学式为 ___。  置换反应 氧化反应 H2O ==== 点燃 1 3 5 7 题序 2 4 6 50 ④北宋科学家沈括编撰的《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的 方法：“挹其水熬之，则成胆矾(化学式为CuSO4·5H2O)，烹胆矾则成 铜；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。 “熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”涉及反应的化学方程式是____________ ________。  ⑤人们经过长期的实践，总结出了金属活动性顺序。下列事实中，不能 用金属活动性解释的是__(填选项序号)。  A.铝元素在地壳中含量比铁元素高 B.铜的应用历史比铝早两千多年 C.可用稀盐酸鉴别真黄金、假黄金 D.金、银以单质形式存在于自然界 Fe+CuSO4==== Cu+FeSO4 A · · 1 3 5 7 题序 2 4 6 51 (2)赤铁矿石的主要成分为氧化铁。化学小组的同学将一定质量的赤铁矿石样品(杂质既不溶于水，也不参加反应)置于干净的烧杯中，再向其中加入溶质质量分数为21.9%的稀盐酸，烧杯中剩余固体的质量随加入稀盐酸的质量关系如图所示。请回答： 1 3 5 7 题序 2 4 6 52 ①在加入稀盐酸的过程中，观察到的一个明显的实验现象是_________ _________________________。  ②当加入稀盐酸60 g时(即图中A点)，烧杯中溶液里一定大量存在的溶质 是_____(填化学式)。  ③请计算该赤铁矿石样品中氧化铁的质量分数。(写出计算过程，结果精 确至0.1%) 固体逐渐 溶解，溶液由无色变为黄色 FeCl3 1 3 5 7 题序 2 4 6 53 ③解：由图可知，加入100 g稀盐酸时恰好完全反应，参加反应的HCl质量=100 g×21.9%=21.9 g 设氧化铁的质量为x。 Fe2O3+6HCl==== 2FeCl3+3H2O 160　 219 x　21.9 g =，x=16 g 则该赤铁矿石样品中氧化铁的质量分数= ×100%≈88.9% 答：该赤铁矿石样品中氧化铁的质量分数约为88.9%。 1 3 5 7 题序 2 4 6 54 $$