第一节 常见的金属材料（导学案）化学鲁教版五四学制2024九年级全一册

第一节 常见的金属材料 一、知识目标 1.了解金属的物理性质，知道金属材料在日常生活生产中的重要用途。 2.知道合金的组成，了解生铁和钢等重要合金，能区别纯金属与合金。 3.了解炼铜原理，掌握工业炼铁的原理，知道还原反应及常用的还原剂。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识金属的物理性质和用途，从微观角度理解合金性能改变的原因。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究合金与纯金属性质的差异，建立合金性能优于纯金属的认知模型。 3.科学探究与创新意识：通过对金属冶炼实验的探究，培养实验操作能力和创新思维，体会科学探究在化学学习中的重要性。 4.科学态度与社会责任：了解我国在金属材料领域的成就，如徐光宪院士的稀土分离新技术，增强民族自豪感和社会责任感。 一、学习重点 金属的物理性质、合金的性质、炼铁的原理。 二、学习难点 合金的性质、炼铁的原理、还原反应。 一、金属的物理性质 大多数金属都具有 光泽，密度和硬度 ，熔点和沸点 ，具有良好的 性和 、 性能。除 以外，金属在常温下都是 。不同的金属具有各自的特性和特定的用途。 二、合金的特性 1.以某种 为基础，添加其他 或 ，通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有 的材料就是合金。 是人类最早使用的合金；生铁和钢都是 合金，两者的区别是 不同。 2. 人们利用熔合的方法，控制合金的 比例和 条件，就可以制得具有特殊性能、符合特定需求的各种合金。如钛镍合金具有形状记忆功能，用于制作人造卫星的天线；钛钼镍合金抗腐蚀性强、在航海及海洋资源开发领域应用广泛。以“奋斗者”号潜水器为例，其载人舱球壳采用了我国自主研发的Ti62A钛合金新材料，抗压能力卓越。 三、金属矿物及其冶炼 1. 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，其中少数很不活泼的金属（如金、铂等）以 形式存在，其他金属都以 的形式存在于各种矿物中。铜主要是通过用焦炭焙烧含有铜元素的矿石获得金属铜。 2. 含氧化合物中的 被夺去的反应属于还原反应。常用的还原剂有 。 一、金属的物理性质 活动一：金属共性及特性 问题思考：根据所学知识，完成有关金属的知识填空。 金属色泽：金呈 色，铜呈 色，铁粉呈 色，大多数金属呈银白色； 金属之最： 的展性最好， 的延性最好；硬度上， 的硬度最高；熔点上， 的熔点最高， 的熔点最低；导电性上， 的导电性最好（ 导电性良好，常用于导线）。 【对应训练1】下列金属制品中，利用金属导电性的是（ ） A. 铝箔 B. 铁锅 C. 铜导线 D. 金项链 【对应训练2】金属在生活中处处可见，下列关于金属的说法正确的是（ ） A. 所有金属在常温下都是固体 B. 金属都具有金属光泽，都能导电导热 C. 金属的硬度都很大 D. 金属都可以拉成丝 【对应训练3】下列关于金属物理性质的描述，错误的是（ ） A. 铁具有良好的导电性 B. 铝的熔点比汞高 C. 铜的硬度比铬大 D. 金的颜色是黄色 二、合金的特性 活动一：认识合金 问题思考1：根据合金的定义思考合金是纯净物还是混合物，合金中至少含有几种金属，目前产量最高、应用最广的合金是哪一种金属？ 答案：合金是 物，合金中至少 种金属。目前产量最高、应用最广的合金是 。 问题思考2：生铁和钢都是铁合金，两者的区别是是什么。“百炼成钢”的化学方程式是什么？ 答案：生铁和钢都是 合金，两者的区别是 不同。“百炼成钢”的化学方程式是 。 【对应训练1】下列关于合金的说法正确的是（ ） A. 合金是纯净物 B. 合金中一定不含有非金属 C. 生铁和钢都是铁合金 D. 青铜不是合金 活动二：金属与合金的性质比较实验 【学生实验】 观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽。 答案：合金的颜色和光泽更 。 将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡两两互相刻划，比较它们的硬度。 答案：合金能在纯金属上刻划出痕迹，合金的硬度比组成它的纯金属的 。 将锡片和焊锡放在铁片上，用酒精灯在铁片的中心部位加热，观察比较两者熔化的难易。 答案：焊锡先熔化，合金的熔点比组成它们的纯金属的 。 【对应训练2】下列关于合金性质的说法正确的是（ ） A. 合金的硬度一定比组成它的纯金属小 B. 合金的熔点一定比组成它的纯金属高 C. 合金的光泽一定不如组成它的纯金属 D. 合金的抗腐蚀性一般比组成它的纯金属强 【对应训练3】下列合金与其特殊性能对应错误的是（ ） A. 钛镍合金——形状记忆功能 B. 钛钼镍合金——抗腐蚀性强 C. 不锈钢——硬度小 D. 武德合金——熔点低 三、金属矿物及其冶炼 活动一：金属矿物及炼铜原理 问题思考1：结合原先所学碳和氧化铜的发应，思考如何用孔雀石炼铜？ 答案：孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳，化学方程式为： 。 氧化铜能与木炭反应，生成铜和二氧化碳，化学方程式为： 。 【对应训练1】下列关于金属矿物及炼铜的说法正确的是（ ） A. 所有金属都以化合物的形式存在于矿物中 B. 碱式碳酸铜受热分解属于还原反应 C. 炼铜过程中木炭的作用是提供热量和作还原剂 D. 氧化铜与木炭反应中，氧化铜是还原剂 活动二：复习巩固还原反应 温故知新：在氧化铜与木炭的反应中，氧化铜中的 被碳夺去，铜被 出来。像这样，含氧化合物中的氧 的反应属于还原反应。在这个反应中，氧化铜是 剂，失去 ，被 ；木炭是 剂，得到 ，被 。常用的还原剂有C、CO、H2。 【对应训练2】在反应CuO+H2加热Cu+H2O 中，下列说法正确的是（ ） A. CuO是还原剂 B. H2被还原 C. H2是还原剂 D. 该反应不属于还原反应 活动三：工业炼铁的原理探究 实验探究：通过实验来探究工业炼铁的原理。在硬质玻璃管中放入少量红色氧化铁粉末，先通入一氧化碳，然后用酒精喷灯加热，观察现象。 实验步骤： 组装仪器，并检查 ； 把少量研细的红色氧化铁粉末装进硬质玻璃管中； 把硬质玻璃管固定，先点燃 处的酒精灯，再通入 气体排气，待排尽硬质玻璃管中的空气后，再点燃 加热； 当 粉末全部转变成 后，先停止 ，继续通入一氧化碳，直至 冷却，最后熄灭 。 注意事项： 一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻璃管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止 。 实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，防止 。可以用口诀“ 早出晚归； 迟到早退；前者颠倒会 ；后者颠倒会 ”来记忆。 实验现象： 色粉末逐渐变成 色，同时澄清的石灰水逐渐变 。 问题思考： 如何判断反应中生成了什么物质？ 红色粉末变黑色，用磁铁检验，黑色粉末被吸引证明为 ； 将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成 。 装置导管末端为什么要放一个点燃的酒精灯？ 点燃一氧化碳，防止 。 石灰水的作用有哪些？ 澄清石灰水可用来检验生成物 ； 吸收二氧化碳便于处理尾气（一氧化碳在常规条件下可以燃烧生成二氧化碳，但在 的二氧化碳环境中，由于缺乏足够的 ，一氧化碳无法维持燃烧反应）。 有关化学方程式： 实验证明，氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。 化学方程式为： ， ， 。 【对应训练3】在一氧化碳还原氧化铁的实验中，下列说法错误的是（ ） A. 实验开始时应先通一氧化碳再加热 B. 实验结束时应先停止加热再停止通一氧化碳 C. 实验过程中硬质玻璃管内的现象是红色粉末逐渐变黑 D. 该实验不需要进行尾气处理 一、金属的物理性质 1.共性：金属光泽、密度和硬度较 、熔点和沸点较 、良好的 性、 性、导热性 2.特性：光泽差异、延展性差异、硬度差异、熔点差异、导电性差异 二、合金 1.定义：以某种金属为基础，添加其他金属或非金属形成的具有金属特性的材料 2.性质：光泽和颜色更好、硬度更 、熔点更 、抗腐蚀性 。 三、金属矿物及冶炼 1.金属矿物存在形式：单质（ 、 、铂等）、化合物（大多数金属） 2.炼铜原理： ， 。 3.工业炼铁原理： 。 早出晚归； 迟到早退；前者颠倒会 ；后者颠倒会 。 4.还原反应 （1）定义：含氧化合物中的 被夺取的反应 （2）常用还原剂（C、CO、H₂） 1. 金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的（ ） A．导电性 B．延展性 C．导热性 D．抗腐蚀性 2.北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。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．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高 B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等 C．金属单质在常温下都是固体 D．合金中一定只含金属元素 3.下列有关金属及合金的说法错误的是（ ） A．金属在常温下大多数都是固体 B．铝合金的硬度比铝的硬度小 C．铁制品在潮湿的空气中易生锈 D．钢铁是使用最多的金属材料 4.2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法正确的是（ ） A．镁锂合金属于金属材料 B．锂属于非金属元素 C．镁是地壳中含量最高的金属元素 D．镁锂合金的硬度比镁的小 5.图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（ ） A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO+CO 高温 Fe+CO₂ D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 6.春秋初期，绍兴一带是南方的一个冶铁中心，其炼铁方法是在1000°C左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe₂O₃）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为：3CO+Fe₂O₃高温 2Fe+3CO₂。下列说法正确的是（ ） A．海绵铁是一种纯净物 B．Fe₂O₃中铁元素的化合价为+3价 C．上述反应中涉及的氧化物只有2种 D．炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用 7.“嫦娥揽月、北斗指路、祝融探火……”中国航天砥砺奋进，“神舟十四”再探天河！神舟十四号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效的减轻飞船的重量。请结合上述内容，回答下列问题： （1）铝合金属于 （填“混合物”或“纯净物”）。 （2）铝合金的优良性能有 （填字母）等。 A.密度小、硬度大 B.强度高抗腐蚀性差 8.冶炼金属需要考虑多方面因素： （1）固体氧化镁或氯化镁加热至熔化后电解都能制得金属镁。从节能方面考虑，工业上选择了氯化镁，是因为这两种物质的 （填物理性质）不同。 （2）①高炉炼铁选用铁矿石作为原料应考虑的因素有 （写一点即可）。 ②冶炼时将铁矿石粉碎的目的是 。 ③赤铁矿石（主要成分是Fe₂O₃）炼铁的化学方程式为 。 9.物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。 (1)请写出下列反应的化学方程式： ①一氧化碳还原氧化铁________________。 ②木炭还原氧化铜___________________； (2)A、B装置中澄清石灰水的作用是________________________________。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是________________________________。 (4)在A装置中，当观察到________________________________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应 10.钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题： （1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。 （2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。 （3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。 （4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。 考点1 金属的物理性质 1. 《天工开物》是我国古代科技发展的智慧结晶。书中记载：“每金七厘造方寸金一千片”，体现了黄金具有的物理性质是（ ） A．磁性 B．延展性 C．导电性 D．导热性 2. 金属在生产、生活中有着广泛的应用，回答下列问题。 （1）食品包装袋中经常使用到铝箔，铝能制成铝箔是因为其具有良好的 性。 （2）电线是金属的一个应用实例，它利用了金属的什么性质？ （答两点） 考点2 合金 1. 青铜是人类最早使用的铜锡合金。下列说法中错误的是（ ） A．青铜属于金属材料 B．青铜的硬度比纯铜更大 C．青铜的熔点比纯铜的熔点要低 D．铜是目前世界年产量最高的金属 2. 下列物质中不属于合金的是（ ） A. 硬铝 B. 氧化铜 C. 黄铜 D. 生铁 3. 2023 年我国自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”已成功首飞，制造该飞机使用了铝锂合金等多种合金。下列有关铝锂合金的说法正确的是（ ） A．铝锂合金的熔点比纯铝更高 B．铝锂合金的抗腐蚀性能非常差 C．铝锂合金是混合物 D．铝锂合金的硬度比纯铝小 考点3 工业炼铁 1. 如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（ ） A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸 B．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应 C．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色 D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境 2. 钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 （1）选矿：常见的铁矿石有赤铁矿，矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 （2）炼铁：下图是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 （3）图丙装置作用是 。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么? 【查阅资料】     ①CO 与 Fe2O3 反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 400～500℃ 600～680℃ 700～800℃ 生成物 Fe3O4 FeO Fe ②FeO为一种黑色固体，Fe3O4和Fe都能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO4溶液不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】 猜想 I:固体成分为 Fe 猜想Ⅱ:固体成分为Fe3O4 猜想Ⅲ:固体成分为FeO 【实验探究】 （4）完成下列实验并记录 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体 倒出，用磁铁吸引 固体全部被吸引 猜想 不正确 ②向样品中加入足量 CuSO₄溶液，充分反应。 有红色固体析出，溶液    猜想I正确 13 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节 常见的金属材料 一、知识目标 1.了解金属的物理性质，知道金属材料在日常生活生产中的重要用途。 2.知道合金的组成，了解生铁和钢等重要合金，能区别纯金属与合金。 3.了解炼铜原理，掌握工业炼铁的原理，知道还原反应及常用的还原剂。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识金属的物理性质和用途，从微观角度理解合金性能改变的原因。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究合金与纯金属性质的差异，建立合金性能优于纯金属的认知模型。 3.科学探究与创新意识：通过对金属冶炼实验的探究，培养实验操作能力和创新思维，体会科学探究在化学学习中的重要性。 4.科学态度与社会责任：了解我国在金属材料领域的成就，如徐光宪院士的稀土分离新技术，增强民族自豪感和社会责任感。 一、学习重点 金属的物理性质、合金的性质、炼铁的原理。 二、学习难点 合金的性质、炼铁的原理、还原反应。 一、金属的物理性质 大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔点和沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性能。除汞以外，金属在常温下都是固体。不同的金属具有各自的特性和特定的用途。 二、合金的特性 1.以某种金属为基础，添加其他金属或非金属，通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有金属特性的材料就是合金。青铜是人类最早使用的合金；生铁和钢都是铁合金，两者的区别是含碳量不同。 2. 人们利用熔合的方法，控制合金的组成比例和形成条件，就可以制得具有特殊性能、符合特定需求的各种合金。如钛镍合金具有形状记忆功能，用于制作人造卫星的天线；钛钼镍合金抗腐蚀性强、在航海及海洋资源开发领域应用广泛。以“奋斗者”号潜水器为例，其载人舱球壳采用了我国自主研发的Ti62A钛合金新材料，抗压能力卓越。 三、金属矿物及其冶炼 1. 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，其中少数很不活泼的金属（如金、铂等）以单质形式存在，其他金属都以化合物的形式存在于各种矿物中。铜主要是通过用焦炭焙烧含有铜元素的矿石获得金属铜。 2. 含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。常用的还原剂有C、CO、H2。 一、金属的物理性质 活动一：金属共性及特性 问题思考：根据所学知识，完成有关金属的知识填空。 金属色泽：金呈黄色，铜呈紫红色，铁粉呈黑色，大多数金属呈银白色； 金属之最：金的展性最好，铂的延性最好；硬度上，铬的硬度最高；熔点上，钨的熔点最高，汞的熔点最低；导电性上，银的导电性最好（铜导电性良好，常用于导线）。 【对应训练1】下列金属制品中，利用金属导电性的是（ ） A. 铝箔 B. 铁锅 C. 铜导线 D. 金项链 【答案】C 【解析】铝箔利用了铝的延展性；铁锅利用了铁的导热性；铜导线利用了铜的导电性；金项链利用了金的金属光泽和延展性。所以答案选C。 【对应训练2】金属在生活中处处可见，下列关于金属的说法正确的是（ ） A. 所有金属在常温下都是固体 B. 金属都具有金属光泽，都能导电导热 C. 金属的硬度都很大 D. 金属都可以拉成丝 【答案】B 【解析】A.汞在常温下是液体，A选项错误； B.大多数金属具有金属光泽，是热和电的良导体，B选项正确； C.金属的硬度不一定都很大，如钠的硬度较小，C选项错误； D.并不是所有金属都有良好的延展性可以拉成丝，D选项错误。 【对应训练3】下列关于金属物理性质的描述，错误的是（ ） A. 铁具有良好的导电性 B. 铝的熔点比汞高 C. 铜的硬度比铬大 D. 金的颜色是黄色 【答案】C 【解析】A.铁是热和电的良导体，具有良好的导电性，A选项正确； B.汞在常温下是液体，铝在常温下是固体，所以铝的熔点比汞高，B选项正确； C.铬的硬度最高，铜的硬度比铬小，C选项错误； D.金呈黄色，D选项正确。 二、合金的特性 活动一：认识合金 问题思考1：根据合金的定义思考合金是纯净物还是混合物，合金中至少含有几种金属，目前产量最高、应用最广的合金是哪一种金属？ 答案：合金是混合物，合金中至少一种金属。目前产量最高、应用最广的合金是钢。 问题思考2：生铁和钢都是铁合金，两者的区别是是什么。“百炼成钢”的化学方程式是什么？ 答案：生铁和钢都是铁合金，两者的区别是含碳量不同。“百炼成钢”的化学方程式是C+O2点燃CO2。 【对应训练1】下列关于合金的说法正确的是（ ） A. 合金是纯净物 B. 合金中一定不含有非金属 C. 生铁和钢都是铁合金 D. 青铜不是合金 【答案】C 【解析】A.合金是混合物，A选项错误； B.合金中可能含有非金属，B选项错误； C.生铁和钢都是铁合金，C选项正确； D.青铜是人类最早使用的合金，D选项错误。 活动二：金属与合金的性质比较实验 【学生实验】 观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽。 答案：合金的颜色和光泽更鲜艳。 将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡两两互相刻划，比较它们的硬度。 答案：合金能在纯金属上刻划出痕迹，合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大。 将锡片和焊锡放在铁片上，用酒精灯在铁片的中心部位加热，观察比较两者熔化的难易。 答案：焊锡先熔化，合金的熔点比组成它们的纯金属的熔点低。 【对应训练2】下列关于合金性质的说法正确的是（ ） A. 合金的硬度一定比组成它的纯金属小 B. 合金的熔点一定比组成它的纯金属高 C. 合金的光泽一定不如组成它的纯金属 D. 合金的抗腐蚀性一般比组成它的纯金属强 【答案】D 【解析】A.合金的硬度比组成它的纯金属大，A选项错误； B.合金的熔点比组成它的纯金属低，B选项错误； C.合金的光泽和颜色比组成它的纯金属更好，C选项错误； D.合金的抗腐蚀性一般比组成它的纯金属强，D选项正确。 【对应训练3】下列合金与其特殊性能对应错误的是（ ） A. 钛镍合金——形状记忆功能 B. 钛钼镍合金——抗腐蚀性强 C. 不锈钢——硬度小 D. 武德合金——熔点低 【答案】C 【解析】A.钛镍合金具有形状记忆功能，A选项正确； B.钛钼镍合金抗腐蚀性强，B选项正确； C.不锈钢的硬度大，抗腐蚀性强，C选项错误； D.武德合金熔点低，常用于制作保险丝，D选项正确。 三、金属矿物及其冶炼 活动一：金属矿物及炼铜原理 问题思考1：结合原先所学碳和氧化铜的发应，思考如何用孔雀石炼铜？ 答案：孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳，化学方程式为：Cu2(OH)2CO3△2CuO+H2O+CO2↑。 氧化铜能与木炭反应，生成铜和二氧化碳，化学方程式为：2CuO+C高温2Cu+CO2↑。 【对应训练1】下列关于金属矿物及炼铜的说法正确的是（ ） A. 所有金属都以化合物的形式存在于矿物中 B. 碱式碳酸铜受热分解属于还原反应 C. 炼铜过程中木炭的作用是提供热量和作还原剂 D. 氧化铜与木炭反应中，氧化铜是还原剂 【答案】C 【解析】A.少数很不活泼的金属（如金、铂等）以单质形式存在，A选项错误； B.碱式碳酸铜受热分解不属于还原反应，B选项错误； C.炼铜过程中木炭燃烧提供热量，同时木炭能夺取氧化铜中的氧，作还原剂，C选项正确； D.氧化铜与木炭反应中，氧化铜是氧化剂，木炭是还原剂，D选项错误。 活动二：复习巩固还原反应 温故知新：在氧化铜与木炭的反应中，氧化铜中的氧被碳夺去，铜被还原出来。像这样，含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。在这个反应中，氧化铜是氧化剂，失去氧，被还原；木炭是还原剂，得到氧，被氧化。常用的还原剂有C、CO、H2。 【对应训练2】在反应CuO+H2加热Cu+H2O 中，下列说法正确的是（ ） A. CuO是还原剂 B. H2被还原 C. H2是还原剂 D. 该反应不属于还原反应 【答案】C 【解析】在该反应中，CuO中的氧被H2夺去，CuO是氧化剂，被还原；H2得到氧，是还原剂，被氧化，该反应属于还原反应。所以答案选C。 活动三：工业炼铁的原理探究 实验探究：通过实验来探究工业炼铁的原理。在硬质玻璃管中放入少量红色氧化铁粉末，先通入一氧化碳，然后用酒精喷灯加热，观察现象。 实验步骤： 组装仪器，并检查气密性； 把少量研细的红色氧化铁粉末装进硬质玻璃管中； 把硬质玻璃管固定，先点燃出气口处的酒精灯，再通入一氧化碳气体排气，待排尽硬质玻璃管中的空气后，再点燃酒精喷灯加热； 当红色粉末全部转变成黑色后，先停止加热，继续通入一氧化碳，直至玻璃管冷却，最后熄灭酒精灯。 注意事项： 一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻璃管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。 实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，防止高温的条件下，生成的铁再被氧化。可以用口诀“一氧化碳早出晚归；酒精喷灯迟到早退；前者颠倒会爆炸；后者颠倒会氧化”来记忆。 实验现象：红色粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊。 问题思考： 如何判断反应中生成了什么物质？ 红色粉末变黑色，用磁铁检验，黑色粉末被吸引证明为铁； 将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳。 装置导管末端为什么要放一个点燃的酒精灯？ 点燃一氧化碳，防止污染空气。 石灰水的作用有哪些？ 澄清石灰水可用来检验生成物二氧化碳； 吸收二氧化碳便于处理尾气（一氧化碳在常规条件下可以燃烧生成二氧化碳，但在高浓度的二氧化碳环境中，由于缺乏足够的氧气，一氧化碳无法维持燃烧反应）。 有关化学方程式： 实验证明，氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。 化学方程式为：3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2 ，Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O，2CO+O2点燃2CO2。 【对应训练3】在一氧化碳还原氧化铁的实验中，下列说法错误的是（ ） A. 实验开始时应先通一氧化碳再加热 B. 实验结束时应先停止加热再停止通一氧化碳 C. 实验过程中硬质玻璃管内的现象是红色粉末逐渐变黑 D. 该实验不需要进行尾气处理 【答案】D 【解析】A.实验开始时先通一氧化碳排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸，A选项正确； B.实验结束时先停止加热，继续通一氧化碳防止生成的铁被氧化，B选项正确； C.一氧化碳还原氧化铁，红色的氧化铁粉末逐渐变成黑色的铁，C选项正确； D.一氧化碳有毒，会污染空气，必须进行尾气处理，D选项错误。 一、金属的物理性质 1.共性：金属光泽、密度和硬度较大、熔点和沸点较高、良好的延展性、导电性、导热性 2.特性：光泽差异、延展性差异、硬度差异、熔点差异、导电性差异 二、合金 1.定义：以某种金属为基础，添加其他金属或非金属形成的具有金属特性的材料 2.性质：光泽和颜色更好、硬度更大、熔点更低、抗腐蚀性强 三、金属矿物及冶炼 1.金属矿物存在形式：单质（金、银、铂等）、化合物（大多数金属） 2.炼铜原理：Cu2(OH)2CO3△2CuO+H2O+CO2↑，2CuO+C高温2Cu+CO2↑ 3.工业炼铁原理：3CO+Fe2O3高温 2Fe+3CO2 一氧化碳早出晚归；酒精喷灯迟到早退；前者颠倒会爆炸；后者颠倒会氧化 4.还原反应 （1）定义：含氧化合物中的氧被夺取的反应 （2）常用还原剂（C、CO、H₂） 1. 金可制成金箔，拉成金丝，说明金具有良好的（ ） A．导电性 B．延展性 C．导热性 D．抗腐蚀性 【答案】B 【解析】金属的延展性是指金属能够被压成薄片或拉成细丝的性质。金可制成金箔，拉成金丝，这体现了金具有良好的延展性，故答案选B。 2.北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。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．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高 B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等 C．金属单质在常温下都是固体 D．合金中一定只含金属元素 【答案】B 【解析】A. 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，所以纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度低，A选项错误； B. 钛和钛合金具有密度小、强度高、抗腐蚀性能好等优点，被广泛应用于火箭、导弹等航天科技领域，B选项正确； C. 大多数金属单质在常温下是固体，但汞在常温下是液体，C选项错误； D. 合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的混合物，所以合金中不一定只含金属元素，D选项错误。 3.下列有关金属及合金的说法错误的是（ ） A．金属在常温下大多数都是固体 B．铝合金的硬度比铝的硬度小 C．铁制品在潮湿的空气中易生锈 D．钢铁是使用最多的金属材料 【答案】B 【解析】A. 除汞外，金属在常温下大多数都是固体，A选项正确； B. 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，所以铝合金的硬度比铝的硬度大，B选项错误； C. 铁在潮湿的空气中易与氧气、水发生反应而生锈，C选项正确； D. 钢铁是目前使用最多的金属材料，D选项正确。 4.2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆。该车使用了新型镁锂合金，下列说法正确的是（ ） A．镁锂合金属于金属材料 B．锂属于非金属元素 C．镁是地壳中含量最高的金属元素 D．镁锂合金的硬度比镁的小 【答案】A 【解析】A. 金属材料包括纯金属和合金，镁锂合金属于合金，所以镁锂合金属于金属材料，A选项正确； B. 锂带有“钅”字旁，属于金属元素，B选项错误； C. 地壳中含量最高的金属元素是铝，不是镁，C选项错误； D. 合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，所以镁锂合金的硬度比镁的大，D选项错误。 5.图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（ ） A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO+CO 高温 Fe+CO₂ D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 【答案】A 【解析】A. 一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，充分反应后固体为铁，铁能与稀盐酸反应生成氢气，所以向固体中加稀盐酸会产生气泡，A选项正确； B. 一氧化碳与氧化铁反应，红色的氧化铁粉末会逐渐变成黑色，B选项错误； C. 该实验的反应原理为3CO + Fe₂O₃ 高温 2Fe + 3CO₂，C选项错误； D. 一氧化碳有毒，会污染空气，所以产生的尾气不能直接排放到空气中，需要进行尾气处理，D选项错误。 6.春秋初期，绍兴一带是南方的一个冶铁中心，其炼铁方法是在1000°C左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe₂O₃）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为：3CO+Fe₂O₃高温 2Fe+3CO₂。下列说法正确的是（ ） A．海绵铁是一种纯净物 B．Fe₂O₃中铁元素的化合价为+3价 C．上述反应中涉及的氧化物只有2种 D．炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用 【答案】B 【解析】A. 海绵铁中含有较多杂质，属于混合物，不是纯净物，A选项错误； B. 在化合物中，各元素正负化合价的代数和为零，在Fe₂O₃中，氧元素的化合价为 -2 价，设铁元素的化合价为x，则2x + (-2)×3 = 0，解得x = +3，所以Fe₂O₃中铁元素的化合价为+3价，B选项正确； C. 该反应中涉及的氧化物有氧化铁（Fe₂O₃）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂），共3种，C选项错误； D. 炼铁过程中，木炭不完全燃烧生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可将铁从铁矿石中还原出来，所以木炭不仅作为燃料使用，还参与了化学反应，D选项错误。 7.“嫦娥揽月、北斗指路、祝融探火……”中国航天砥砺奋进，“神舟十四”再探天河！神舟十四号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效的减轻飞船的重量。请结合上述内容，回答下列问题： （1）铝合金属于 （填“混合物”或“纯净物”）。 （2）铝合金的优良性能有 （填字母）等。 A.密度小、硬度大 B.强度高抗腐蚀性差 【答案】（1）混合物；（2）A 【解析】（1）合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的混合物，所以铝合金属于混合物； （2）铝合金具有密度小、硬度大、强度高、抗腐蚀性好等优良性能，所以答案选A。 8.冶炼金属需要考虑多方面因素： （1）固体氧化镁或氯化镁加热至熔化后电解都能制得金属镁。从节能方面考虑，工业上选择了氯化镁，是因为这两种物质的 （填物理性质）不同。 （2）①高炉炼铁选用铁矿石作为原料应考虑的因素有 （写一点即可）。 ②冶炼时将铁矿石粉碎的目的是 。 ③赤铁矿石（主要成分是Fe₂O₃）炼铁的化学方程式为 。 【答案】（1）熔点；（2）①考虑矿石中铁元素的含量或是否在冶炼过程中造成环境污染；②增大反应物之间的接触面积，加快反应速率或使之充分反应；③3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂ 【解析】（1）固体氧化镁或氯化镁加热至熔化后电解都能制得金属镁，从节能方面考虑，工业上选择了氯化镁，是因为氧化镁的熔点比氯化镁高，熔化时需要消耗更多的能量，所以是利用了它们熔点不同的物理性质； （2）①高炉炼铁选用铁矿石作为原料应考虑矿石中铁元素的含量，含量越高越有利于炼铁；同时还要考虑是否在冶炼过程中造成环境污染等因素。②冶炼时将铁矿石粉碎，能增大反应物之间的接触面积，从而加快反应速率，使反应更充分。③赤铁矿石（主要成分是Fe₂O₃）炼铁的化学方程式为3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂。 9.物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。 (1)请写出下列反应的化学方程式： ①一氧化碳还原氧化铁________________。 ②木炭还原氧化铜___________________； (2)A、B装置中澄清石灰水的作用是________________________________。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是________________________________。 (4)在A装置中，当观察到________________________________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应 【答案】(1)①3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂；②C+2CuO高温2Cu+CO₂↑；(2)检验是否有二氧化碳生成；(3)除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气；(4)A装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出 【解析】(1)①一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe₂O₃高温2Fe+3CO₂；②木炭还原氧化铜生成铜和二氧化碳，化学方程式为C+2CuO高温2Cu+CO₂↑； (2)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以A、B装置中澄清石灰水的作用是检验是否有二氧化碳生成； (3)一氧化碳有毒，会污染空气，B装置最右端酒精灯的作用是将未反应完的一氧化碳气体燃烧掉，防止污染空气； (4)在A装置中，当木炭粉末和氧化铜粉末完全反应后，不再产生二氧化碳气体，所以当观察到A装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。 10.钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题： （1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。 （2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。 （3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。 （4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。 【答案】（1）Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂；（2）含碳量不同；（3）作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化；（4）隔绝氧气和水，防止金属制品生锈 【解析】（1）赤铁矿石（主要成分是Fe₂O₃）冶炼成生铁的反应原理是一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂； （2）生铁和钢都是铁合金，两者的主要区别是含碳量不同，生铁的含碳量为2% - 4.3%，钢的含碳量为0.03% - 2%； （3）氮气的化学性质不活泼，在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气可作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化； （4）金属生锈的条件是与氧气和水同时接触，流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。 考点1 金属的物理性质 1. 《天工开物》是我国古代科技发展的智慧结晶。书中记载：“每金七厘造方寸金一千片”，体现了黄金具有的物理性质是（ ） A．磁性 B．延展性 C．导电性 D．导热性 【答案】B 【解析】每金七厘造方寸金一千片，是在描述黄金可以被压制成薄片，说明黄金具有良好的延展性，B选项正确。 2. 金属在生产、生活中有着广泛的应用，回答下列问题。 （1）食品包装袋中经常使用到铝箔，铝能制成铝箔是因为其具有良好的 性。 （2）电线是金属的一个应用实例，它利用了金属的什么性质？ （答两点） 【答案】（1）延展性（2）导电性；延展性 【解析】（1）铝能制成铝箔是因为其具有良好的延展性； （2）金属可做电线，利用了金属的导电性和延展性。 考点2 合金 1. 青铜是人类最早使用的铜锡合金。下列说法中错误的是（ ） A．青铜属于金属材料 B．青铜的硬度比纯铜更大 C．青铜的熔点比纯铜的熔点要低 D．铜是目前世界年产量最高的金属 【答案】D 【解析】A.青铜是铜的合金，合金属于金属材料，A选项正确； B.根据合金的硬度一般比其组成金属的硬度大，故青铜的硬度比纯铜更大，B选项正确； C.根据合金的熔点一般比其组成金属的熔点都低，故青铜的熔点比纯铜的熔点要低，C选项正确； D.铁是目前世界年产量最高的金属，D选项错误。 2. 下列物质中不属于合金的是（ ） A. 硬铝 B. 氧化铜 C. 黄铜 D. 生铁 【答案】B 【解析】合金是一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物 A.硬铝是铝的合金， A选项错误； B.氧化铜是金属氧化物，不是合金，B选项正确； C.黄铜是铜锌合金，C选项错误； D.生铁是铁碳合金，D选项错误。 3. 2023 年我国自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”已成功首飞，制造该飞机使用了铝锂合金等多种合金。下列有关铝锂合金的说法正确的是（ ） A．铝锂合金的熔点比纯铝更高 B．铝锂合金的抗腐蚀性能非常差 C．铝锂合金是混合物 D．铝锂合金的硬度比纯铝小 【答案】C 【解析】A.一般合金的熔点低于其组成金属的熔点，则铝锂合金的熔点比纯铝低，A选项错误； B.一般合金的抗腐蚀性比其成分金属更强，因此铝锂合金的抗腐蚀性能非常强，B选项错误； C.铝锂合金是由铝、镁等多种物质组成，属于混合物，C选项正确； D.一般合金的硬度大于其组成的金属的硬度，则铝锂合金的硬度比纯铝大，D选项错误。 考点3 工业炼铁 1. 如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（ ） A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸 B．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应 C．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色 D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境 【答案】C 【解析】A.一氧化碳不纯时会发生爆炸，则实验开始前要先通入一氧化碳再加热，目的是除去玻璃管内的空气，A选项正确； B.玻璃管中发生的反应是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，其中氧化铁失去了氧，发生了还原反应，B选项正确； C.由于氧化铁是红棕色，铁粉是黑色，则玻璃管内的现象是红色粉末变黑色，C选项错误； D.由于一氧化碳有毒，会污染空气，则尾部加一台燃着的酒精灯，目的是除去一氧化碳，防止污染空气，D选项正确。 2. 钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 （1）选矿：常见的铁矿石有赤铁矿，矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 （2）炼铁：下图是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 （3）图丙装置作用是 。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么? 【查阅资料】     ①CO 与 Fe2O3 反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 400～500℃ 600～680℃ 700～800℃ 生成物 Fe3O4 FeO Fe ②FeO为一种黑色固体，Fe3O4和Fe都能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO4溶液不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】 猜想 I:固体成分为 Fe 猜想Ⅱ:固体成分为Fe3O4 猜想Ⅲ:固体成分为FeO 【实验探究】 （4）完成下列实验并记录 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体 倒出，用磁铁吸引 固体全部被吸引 猜想 不正确 ②向样品中加入足量 CuSO₄溶液，充分反应。 有红色固体析出，溶液    猜想I正确 【答案】（1）增大反应物接触面积，使反应更快更充分（2）Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂（3）处理尾气防止空气污染（4）Ⅲ；由蓝色变成浅绿色 【解析】（1）矿石入炉前进行粉碎，目的是：增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； （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Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂； （3）一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳散逸到空气中，会污染空气，一氧化碳具有可燃性，故丙装置的作用是：处理尾气，防止污染空气； （4）①玻璃管冷却后，将固体倒出，用磁铁吸引；Fe3O4和Fe能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引，固体全部被吸引，故固体不可能是FeO，故猜想Ⅲ不正确； ②根据结论猜想Ⅰ正确，固体成分为铁，铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，向样品中加入足量CuSO4溶液，可观察到有红色固体析出，溶液由蓝色变成浅绿色（或变成浅绿色），说明固体为铁，则猜想Ⅰ正确； （5）步骤②中铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，发生的化学反应方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4； （6）由题干信息可知，温度在700~800℃时，一氧化碳与氧化铁反应生成铁，故为了提高铁的产率，温度应不低于700℃。 5 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $$