跨学科实践活动5 调查日常生活中的金属废弃物及其回收利用（同步讲义） 化学沪教版2024九年级上册

第6章 金属资源综合利用 跨学科实践活动5 调查日常生活中的金属废弃物 及其回收利用 教学目标 1.运用调查研究的方法收集资料，了解日常生活中常见的金属废弃物； 2.通过对金属废弃物回收利用的学习，增强环保意识，认识到资源回收利用对保护环境的重要性； 3.树立资源节约观念，养成节约资源的良好习惯。 重点和难点 重点：金属废弃物回收利用。 难点：金属废弃物回收利用。 ◆活动一 了解日常生活中常见的金属废弃物 1.废弃金属： 废弃金属是指在生产、生活和其他活动中，因不再具有使用价值或已达到使用寿命而被丢弃、闲置或淘汰的各种金属材料和制品。 2.常见金属废弃物及其所含的金属元素 金属废弃物 主要所含的金属元素 厨房用品 铁锅 铁、锰 农具 犁、锄、铲等 铁、锰、铬等 电子产品 废旧电路板 锡、锌、金、银、铜等 电子产品 废旧电池 锌、镍、锰、汞、镉等 日用品 水龙头 铜、锌等 ◆活动二 调查废弃金属的去向及再生产工业 经过一系列处理后的废铁制品重新具备使用价值，并以全新的形态和功能被投入到日常使用中。这些再利用后的铁制品广泛应用于建筑、汽车、造船等多个领域。 ◆活动二 制作金属废弃物回收利用的宣传海报 1.回收利用意义 （1）节约资源：金属资源是有限的，回收可以减少对新矿资源的开采。 （2）减少环境污染：降低重金属对土壤、水源、空气等的污染。 （3）节约能源：回收废弃金属所消耗的能源通常比开采和提炼新的金属消耗的能源通常要少得多。 （4）降低温室气体排放：回收过程相较于开采和提炼新金属，会产生更少的温室气体，有助于应对气候变化。 2.制作金属废弃物回收利用的宣传海报 即学即练 1．人们日常生活离不开金属，请回答下列问题： (1)铁制的水龙头防锈的方法是水龙头表面镀铬，原因是 ，延长使用寿命。 (2)地铁铺设的轨道中，使用最多的金属材料是 。 (3)宝石中含有某些 才使它们绚丽多彩。 (4)请写出保护金属资源的两条有效途径： ① ； ② 。 2.铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是 A．炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁 B．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用 C．将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是纯净物 D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理 一、废弃金属的回收处理技术 1. 物理分选技术：如重力分选、磁力分选、浮选，利用金属与待分离物的密度、磁性及表面物理性质的差异实现分离。 2. 化学处理技术：如酸洗，用酸溶液去除金属表面的氧化物和杂质；电解精炼，将含金属的溶液进行电解得到高纯度的金属。 3. 火法冶金技术：熔炼、焙烧等。 4. 生物冶金技术：利用某些微生物的代谢作用，将金属从废弃物料中浸出和提取。 5. 机械破碎和分离技术：通过破碎机、粉碎机等设备将废弃金属制品破碎成较小的颗粒，然后再通过筛选、风选等方法进行分离和提纯。 实践应用 1．化工厂排放的废液中含有大量的硫酸亚铁和硫酸铜，若不处理就排放将严重污染周围水域，有些金属化合物可以进行合理的回收利用。化学兴趣小组的同学根据所学知识设计了一个方案，用来回收金属铜并得到硫酸亚铁晶体，主要过程如图所示： 请根据上图回答下列问题： (1)步骤①中分离物质的操作a的方法是 。 (2)固体A的成分是 (填化学式)。 (3)步骤①中发生反应的化学方程式为 。金属化合物FeSO4中S元素的化合价为 。 (4)步骤②中加入稀硫酸产生气体X的化学方程式为 。 2．某化学兴趣小组回收利用废旧干电池，已知干电池的构造如下图2所示，氯化铵、氯化锌均可溶于水。同学们设计的回收物质的流程如下图2所示： 请根据图示回答： (1)废旧于电池通过机械分离可以回收得到的金属单质有 。 (2)操作Ⅱ包括蒸发浓缩、降温结晶、 、洗涤、干燥，得到的氯化铵晶体可用作化肥。 (3)欲得到纯净的二氧化锰，需要设法除去二氧化锰中混有的碳粉，请简要写出实验方法： 。 考点一 钢铁的防护 【例1】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 解题要点 本知识点主要考察根据钢铁生锈的原理，做好对钢铁的防护。需要掌握常用的除锈方法，物理方法：用砂纸打磨等；化学方法：用酸清洗（酸不能过量，以防内部金属被腐蚀）。如用稀盐酸除去铁锈。 【变式1-1】金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是 A． 人们使用的金属材料全部是纯金属 B． 切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干 C． 所有的金属都能与氧气反应 D． 金属锈蚀后没有回收价值 【变式1-2】下列生活中的做法正确的是 A．用钢刷擦洗铝制品 B．自行车链条可采用刷漆的方法防止生锈 C．用淬火后的缝衣针做钓鱼钩 D．燃气灶的火焰呈现黄色或红色，锅底出现黑色，调节灶具的进风口来解决 考点二 废金属的回收利用 【例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 解题要点 本知识点主要考察如何对废旧金属进行回收利用，需意识到金属锈蚀的危害：金属锈蚀会造成资源和能源的严重浪费及环境污染。防止钢铁锈蚀的原理 ：破坏钢铁制品锈蚀的条件，使钢铁制品隔绝气或水（只要破坏其中一个条件，铁就不能生锈）。 【变式2-1】下列能有效保护钛金属资源的措施是 (填字母)。 A．回收利用废旧钛金属制品                  B．任意开采钛金属矿石 C．钛金属抗腐蚀性能好，可随意堆放储存      D．寻找、开发钛金属的代替品 基础达标 1．下列有关生态保护的做法和说法不正确的是 A．从废旧电池中回收金属镉 B．使用填埋法处理不能降解的生活垃圾 C．新能源汽车的发展减少了汽车尾气对环境的污染 D．二氧化碳的捕集、封存和利用是实现碳中和的有效手段 2．下列做法不利于环境保护的是 A．减少使用一次性塑料用品 B．将生活垃圾集中露天焚烧 C．研发和使用更加低毒高效的农药 D．从废旧汽车蓄电池中回收金属铅 3．2025年1月1日起施行《中华人民共和国能源法》，下列有关能源说法错误的是 A．将煤加工处理实现综合利用 B．金属回收既节约金属资源，又节约能源 C．发展新能源汽车减少尾气污染 D．海底埋藏大量可燃冰，人类没有能源危机 4．人与自然和谐共生是我们永恒的追求。下列做法不符合该理念的是 A．用新型可降解塑料，减少白色污染 B．禁止使用化石燃料，防止产生雾霾 C．从废旧汽车蓄电池中回收金属铅 D．研发和使用更加低毒高效的农药 5.下列关于钢铁制品，认识正确的是 A．钢铁中不含非金属元素 B．回收废旧钢铁制品，有利于保护金属资源 C．钢铁的硬度比纯铁的硬度小 D．为防止钢铁锈蚀，用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净 6．2022年10月12日，“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站给青少年带来“天宫课堂”第三课，面向全球进行现场直播。空间站的建设过程中使用了大量的金属材料，下列有关金属材料的说法不正确的是 A．合金属于金属材料 B．铁在干燥的环境中容易生锈 C．不锈钢(铁合金)的抗腐蚀性比纯铁好 D．金属的回收利用既保护环境，又节约了金属资源 7．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．目前已制得的纯金属只有40余种 C．稀土是储量较少的一类金属的统称，有“工业维生素”的美誉 D．人们正在利用和开发的其他能源有太阳能、风能、水能等 8．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 9．金属是一种重要的资源，进一步了解金属的性质，才能更好地为人类服务。 (1)金属的物理性质。将黄铜片与纯铜片相互刻画，观察到纯铜片上划痕较深，黄铜片上划痕较浅，据此得出的推论是 。 (2)金属的化学性质。 ①金属材料的使用和保护。铝制品具有良好的耐腐蚀性的原因是 (用化学方程式表示)。 ②化学社团的同学想比较Mg、Fe、Cu的金属活动性，请你帮他们一起完成以下探究： 实验操作 实验现象 实验结论 镁片表面 ，溶液不变色； 铁片表面产生少量气泡，溶液 ； 铜片表面无明显变化 金属活动性：Mg>Fe>Cu 任写一个上述实验中发生 的化学方程式： ③将上述实验结束后的溶液倒入烧杯中，得到溶液A，取mg溶液A于另一烧杯中，加入一定量的镁粉充分反应后得到溶液B．若溶液B质量仍为mg，则溶液B中溶质的阳离子组合可能是 、 。 10．废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡（Sn）等，为实现对锡的绿色回收，设计如下工艺流程： 已知： (1)下列图标中，属于我国制定的某种塑料包装制品回收标志的是______（填序号）。 A．B．C． D． (2)中锡元素的化合价是 价。 (3)铜的金属活动性比锡的 （填“强”或“弱”）。 (4)写出步骤②发生反应的化学方程式 。 (5)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺的主要优点是 （回答一点）。 11．化学小组利用含铜废电路板回收金属铜进行探究。 注：①升高温度可以加快反应速率。②稀硫酸与H2O2的混合溶液可以将Cu转变为CuSO4。 (1)操作A的名称 。 (2)“溶解”过程中发生的反应为Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2X，X的化学式为是 。 (3)“置换”过程中发生的化学反应方程式为 。 (4)“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，原因是 。 综合应用 12．某同学在实验室收集到一桶含和的废液，他想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计的实验方案如图所示。结合实验方案回答下列问题： (1)步骤Ⅰ中所加金属X是 (填化学式)。加入过量的X的目的是 。 (2)操作a的名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用是 。 (3)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式： 。 (4)该同学认为在步骤Ⅱ中加入适量的稀盐酸，按照该流程操作，不会影响最终回收金属铜和硫酸亚铁晶体，有同学不同意他的观点，理由是 。 13.【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 拓展培优 14．生活中重要的物质基础——金属 不锈钢保温杯保温效果好，在日常生活中被广泛使用，其结构如图所示。保温杯的不锈钢内层主要由铁(Fe)、铬()和镍()等金属和碳、硅等非金属组成。请回答下列问题： Ⅰ．认识不锈钢保温杯材料 (1)不锈钢内层：①用化学方法证明，不锈钢是铁合金不是纯铁。(提供试剂：已打磨的不锈钢内层片，其他仪器、试剂自选)，你的方案及预期的现象是 。 ②合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析图1，从微观角度解释原因 。 ③制作保温杯的不锈钢中含有金属镍(Ni)、金属铬(Cr)，原子结构示意图如图2所示。 有同学预测镍(Ni)的化学性质与镁相似，他的依据是： 。 (2)生活中利用金属镁燃烧做照明弹，镍燃烧也会发出耀眼的白光，请写出金属镍在空气中燃烧的化学方程式： 。该反应中有效相互作用的微观粒子是 。 Ⅱ．探究不锈钢保温杯的防锈效果 “不锈钢是真的不生锈，还是不容易生锈？”针对这一探究问题，某化学兴趣小组的同学进行探究实验，实验方案和观察到的现象如下表所示。 实验 实验现象 放置较长时间，不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验①相同的时间。无明显现象 放置与实验①相同的时间。无明显现象 (3)针对探究的问题，根据实验现象推断，你获得的结论是 。 (4)铁生锈是因为铁与 。共同作用的结果。 (5)对比①②③的现象，在使用不锈钢保温杯时，你能给出的一条建议是： 。 Ⅲ．金属资源的回收再利用 不锈钢保温杯在制作过程中需要大量金属铁和铜，废旧金属的回收利用是节约资源的有效途径之一，某电子厂有大量的金属板，含有Fe、Cu、Au、Ni。为了回收这些金属，设计了如下工业流程。 (已知) (6)滤液①中的金属阳离子有 。 (7)向滤液①中加过量铁粉反应的化学方程式为： ，该反应说明镍的金属活动性比铁 (选填“强”或“弱”)。 (8)除了回收废旧金属，请写出一条保护金属资源的有效途径 。 15．废手机是一个金属的“宝库”。 资料1：一吨废手机中所含的黄金是一吨金矿石中所含黄金的300倍，10部手机可以提炼出1克黄金，一吨手机可以提炼300~400克黄金。 资料2：黄金单价约为750元/克。 部件 所含物质 外壳 锁铝合金 电池 钴酸锂 主板 Au、Ag、Cu 资料3：手机各部件所含金属种类见表格。 (1)每部手机中，能回收黄金的价格约为 元。 (2)镁铝合金做手机外壳，除了利用其硬度较大外，还利用了其具有良好的 。 (3)一种回收分离主板中金属的流程如图，已知，不考虑金、银发生类似反应。 ①为了加快浸取速度可采取的方法是 (任写一种) ②浸取发生的反应为，X的化学式是 。 ③浸出液回收铜的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型是 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6章 金属资源综合利用 跨学科实践活动5 调查日常生活中的金属废弃物 及其回收利用 教学目标 1.运用调查研究的方法收集资料，了解日常生活中常见的金属废弃物； 2.通过对金属废弃物回收利用的学习，增强环保意识，认识到资源回收利用对保护环境的重要性； 3.树立资源节约观念，养成节约资源的良好习惯。 重点和难点 重点：金属废弃物回收利用。 难点：金属废弃物回收利用。 ◆活动一 了解日常生活中常见的金属废弃物 1.废弃金属： 废弃金属是指在生产、生活和其他活动中，因不再具有使用价值或已达到使用寿命而被丢弃、闲置或淘汰的各种金属材料和制品。 2.常见金属废弃物及其所含的金属元素 金属废弃物 主要所含的金属元素 厨房用品 铁锅 铁、锰 农具 犁、锄、铲等 铁、锰、铬等 电子产品 废旧电路板 锡、锌、金、银、铜等 电子产品 废旧电池 锌、镍、锰、汞、镉等 日用品 水龙头 铜、锌等 ◆活动二 调查废弃金属的去向及再生产工业 经过一系列处理后的废铁制品重新具备使用价值，并以全新的形态和功能被投入到日常使用中。这些再利用后的铁制品广泛应用于建筑、汽车、造船等多个领域。 ◆活动二 制作金属废弃物回收利用的宣传海报 1.回收利用意义 （1）节约资源：金属资源是有限的，回收可以减少对新矿资源的开采。 （2）减少环境污染：降低重金属对土壤、水源、空气等的污染。 （3）节约能源：回收废弃金属所消耗的能源通常比开采和提炼新的金属消耗的能源通常要少得多。 （4）降低温室气体排放：回收过程相较于开采和提炼新金属，会产生更少的温室气体，有助于应对气候变化。 2.制作金属废弃物回收利用的宣传海报 即学即练 1．人们日常生活离不开金属，请回答下列问题： (1)铁制的水龙头防锈的方法是水龙头表面镀铬，原因是 ，延长使用寿命。 (2)地铁铺设的轨道中，使用最多的金属材料是 。 (3)宝石中含有某些 才使它们绚丽多彩。 (4)请写出保护金属资源的两条有效途径： ① ； ② 。 【答案】(1)硬度大抗腐蚀性能好 (2)锰钢 (3)金属离子 (4) 防止金属腐蚀（或金属的回收和利用） 有计划合理开采矿物（或寻找金属代用品） 【详解】（1）铬是硬度最大的金属，抗腐蚀性能好。水龙头表面镀铬美观、防锈、耐磨、延长使用寿命。故填：硬度大抗腐蚀性能好。 （2）由于锰钢强度大，所以地铁铺设的轨道中，使用最多的金属材料是锰钢。故填：锰钢。 （3）宝石中由于含有某些金属离子，才使它们变得更加绚丽多彩，如红宝石含有铬离子，蓝宝石含有铁离子和钛离子。故填：金属离子。 （4）保护金属资源的有效途径有：防止金属腐蚀； 回收利用废旧金属；合理有效地开采矿物；寻找金属代用品。故填：防止金属腐蚀（或金属的回收和利用）；有计划合理开采矿物（或寻找金属代用品）。 2.铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是 A．炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁 B．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用 C．将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是纯净物 D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理 【答案】B 【详解】A、炼铁的原理为用还原剂还原氧化铁生成铁单质，该选项说法不正确； B、铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜，能防止内部的铁进一步被氧化，该选项说法正确； C、生铁和钢都是铁合金，但生铁的含碳量高于钢，则将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢，但钢为混合物，该选项说法不正确； D、日常生活中的废旧铁制品可回收利用，直接填埋处理会浪费金属资源且污染环境，该选项说法不正确。 故选B。 一、废弃金属的回收处理技术 1. 物理分选技术：如重力分选、磁力分选、浮选，利用金属与待分离物的密度、磁性及表面物理性质的差异实现分离。 2. 化学处理技术：如酸洗，用酸溶液去除金属表面的氧化物和杂质；电解精炼，将含金属的溶液进行电解得到高纯度的金属。 3. 火法冶金技术：熔炼、焙烧等。 4. 生物冶金技术：利用某些微生物的代谢作用，将金属从废弃物料中浸出和提取。 5. 机械破碎和分离技术：通过破碎机、粉碎机等设备将废弃金属制品破碎成较小的颗粒，然后再通过筛选、风选等方法进行分离和提纯。 实践应用 1．化工厂排放的废液中含有大量的硫酸亚铁和硫酸铜，若不处理就排放将严重污染周围水域，有些金属化合物可以进行合理的回收利用。化学兴趣小组的同学根据所学知识设计了一个方案，用来回收金属铜并得到硫酸亚铁晶体，主要过程如图所示： 请根据上图回答下列问题： (1)步骤①中分离物质的操作a的方法是 。 (2)固体A的成分是 (填化学式)。 (3)步骤①中发生反应的化学方程式为 。金属化合物FeSO4中S元素的化合价为 。 (4)步骤②中加入稀硫酸产生气体X的化学方程式为 。 【答案】(1)过滤 (2)Cu、Fe (3) +6 (4) 【详解】（1）步骤①中将固体和液体分离的操作a名称为过滤； （2）含硫酸亚铁的硫酸铜废液中加入过量的铁，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，过滤后得到的固体A是铜和铁的混合物，故固体A的成分是Cu和Fe； （3）步骤①中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为； 根据化合物中各元素正负化合价代数和零的原则，FeSO4中Fe元素显+2价，O元素显-2价，设S元素的化合价为x，则(+2)+x+(-2)×4=0，x=+6； （4）步骤②中加入稀硫酸，固体A中的铜和稀硫酸不反应，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，则气体X为氢气，该反应的化学方程式为。 2．某化学兴趣小组回收利用废旧干电池，已知干电池的构造如下图2所示，氯化铵、氯化锌均可溶于水。同学们设计的回收物质的流程如下图2所示： 请根据图示回答： (1)废旧于电池通过机械分离可以回收得到的金属单质有 。 (2)操作Ⅱ包括蒸发浓缩、降温结晶、 、洗涤、干燥，得到的氯化铵晶体可用作化肥。 (3)欲得到纯净的二氧化锰，需要设法除去二氧化锰中混有的碳粉，请简要写出实验方法： 。 【答案】(1)铜、锌/Cu、Zn (2)过滤 (3)将混合物在空气中充分灼烧。 【详解】（1）从干电池构造图可知，干电池中含有的金属单质有铜（铜帽）和锌（锌筒），所以废旧干电池通过机械分离可以回收得到的金属单质有铜（Cu）、锌（Zn）； （2）操作 Ⅱ 是从溶液中得到氯化铵晶体，先蒸发浓缩使溶液达到饱和状态，再降温结晶，氯化铵晶体析出，然后通过过滤将晶体与母液分离，接着洗涤、干燥，得到较纯净的氯化铵晶体； （3）碳粉具有可燃性，二氧化锰不具有可燃性且化学性质稳定；可以将混有碳粉的二氧化锰在空气中充分灼烧，碳粉与氧气反应生成二氧化碳气体逸出，从而得到纯净的二氧化锰，实验方法为将混合物在空气中充分灼烧。 考点一 钢铁的防护 【例1】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。 解题要点 本知识点主要考察根据钢铁生锈的原理，做好对钢铁的防护。需要掌握常用的除锈方法，物理方法：用砂纸打磨等；化学方法：用酸清洗（酸不能过量，以防内部金属被腐蚀）。如用稀盐酸除去铁锈。 【变式1-1】金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是 A． 人们使用的金属材料全部是纯金属 B． 切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干 C． 所有的金属都能与氧气反应 D． 金属锈蚀后没有回收价值 【答案】B 【详解】A、金属材料包括合金和纯金属，因此人们使用的金属材料并不全部是纯金属，说法错误，不符合题意； B、铁生锈是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，因此切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干，可以防止生锈，说法正确，符合题意； C、并不是所有的金属都能与氧气反应，如铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应，金在高温下也不与氧气反应，说法错误，不符合题意； D、金属锈蚀后有回收价值，说法错误，不符合题意。 故选：B。 【变式1-2】下列生活中的做法正确的是 A．用钢刷擦洗铝制品 B．自行车链条可采用刷漆的方法防止生锈 C．用淬火后的缝衣针做钓鱼钩 D．燃气灶的火焰呈现黄色或红色，锅底出现黑色，调节灶具的进风口来解决 【答案】D 【详解】A、铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化，用钢刷擦洗铝制品，会破坏氧化铝薄膜，不能用钢刷擦洗铝制品，说法错误； B、防止铁锈蚀的原理：隔绝空气隔绝水，自行车链条不能用刷漆的方法防止生锈，可采用涂油的方式，说法错误； C、淬火后的钢针变脆，韧性减弱，不能制作钓鱼钩，说法错误； D、燃气灶的火焰呈现黄色或红色，燃气灶的火焰呈现黄色或红色，说明燃烧不充分，说明燃烧不充分，可调节灶具的进风口来解决，说法正确； 故选：D。 考点二 废金属的回收利用 【例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。 解题要点 本知识点主要考察如何对废旧金属进行回收利用，需意识到金属锈蚀的危害：金属锈蚀会造成资源和能源的严重浪费及环境污染。防止钢铁锈蚀的原理 ：破坏钢铁制品锈蚀的条件，使钢铁制品隔绝气或水（只要破坏其中一个条件，铁就不能生锈）。 【变式2-1】下列能有效保护钛金属资源的措施是 (填字母)。 A．回收利用废旧钛金属制品                  B．任意开采钛金属矿石 C．钛金属抗腐蚀性能好，可随意堆放储存      D．寻找、开发钛金属的代替品 【答案】 AD 【详解】A. 回收利用废旧钛金属制品，可有效保护钛金属资源，此选项符合题意； B. 任意开采钛金属矿石，不能有效保护钛金属资源，此选项不符合题意； C. 虽然钛金属抗腐蚀性能好，但也不可随意堆放储存，此选项不符合题意； D. 寻找、开发钛金属的代替品，可有效保护钛金属资源，此选项符合题意。 故选AD。 基础达标 1．下列有关生态保护的做法和说法不正确的是 A．从废旧电池中回收金属镉 B．使用填埋法处理不能降解的生活垃圾 C．新能源汽车的发展减少了汽车尾气对环境的污染 D．二氧化碳的捕集、封存和利用是实现碳中和的有效手段 【答案】B 【详解】A、废旧电池中的镉等重金属若随意丢弃会污染土壤和水源，回收金属镉可实现资源的回收利用，减少对环境的污染，有利于生态保护，故选项做法正确； B、使用填埋法处理不能降解的生活垃圾，这些垃圾会长期存在于土壤中，占用大量土地资源，并且可能会污染土壤和地下水，并不是一种理想的生态保护处理方式，故选项做法不正确； C、新能源汽车相比传统燃油汽车，尾气中污染物排放大幅减少，从而降低了对环境的污染，有利于生态保护，故选项做法正确； D、二氧化碳的捕集、封存和利用，可减少大气中二氧化碳的含量，有助于实现碳中和，对生态保护具有重要意义，故选项做法正确。 故选B。 2．下列做法不利于环境保护的是 A．减少使用一次性塑料用品 B．将生活垃圾集中露天焚烧 C．研发和使用更加低毒高效的农药 D．从废旧汽车蓄电池中回收金属铅 【答案】B 【详解】A、减少使用一次性塑料用品，可以减少“白色污染”，保护环境，不符合题意； B、将生活垃圾集中露天焚烧，会产生大量的污染物，污染空气，符合题意； C、研发和使用更加低毒高效的农药，可以减少污染，保护环境，不符合题意； D、从废旧汽车蓄电池中回收金属铅，可以节约金属资源，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。 故选B。 3．2025年1月1日起施行《中华人民共和国能源法》，下列有关能源说法错误的是 A．将煤加工处理实现综合利用 B．金属回收既节约金属资源，又节约能源 C．发展新能源汽车减少尾气污染 D．海底埋藏大量可燃冰，人类没有能源危机 【答案】D 【详解】A、将煤加工处理实现综合利用，可以获得多种化工产品，故A说法正确； B、金属回收既可以节约金属资源，又能节约能源，故B说法正确； C、发展新能源汽车减少尾气污染，有利于环境保护，故C说法正确； D、可燃冰也是一种化石能源，使用后短期内不能得到补充，属于不可再生能源，所以说虽然海底埋藏大量可燃冰，但是人类仍然存在能源危机，还需要节约资源，故D说法错误。 故选：D。 4．人与自然和谐共生是我们永恒的追求。下列做法不符合该理念的是 A．用新型可降解塑料，减少白色污染 B．禁止使用化石燃料，防止产生雾霾 C．从废旧汽车蓄电池中回收金属铅 D．研发和使用更加低毒高效的农药 【答案】B 【详解】A、使用新型可降解塑料，可减少白色污染，有利于环境保护，故A符合该理念； B、化石燃料是当今世界最重要的能源，禁止使用化石燃料是不现实的，为防止雾霾应合理使用化石燃料，但不能禁止使用，故B不符合该理念； C、从废旧汽车蓄电池中回收金属铅可节约金属资源，同时减少铅对环境的污染，故C符合该理念； D、研发和使用更加低毒高效的农药，可减少使用农药带来的土壤和水体污染，有利于环境保护，故D符合该理念； 故选：B。 5.下列关于钢铁制品，认识正确的是 A．钢铁中不含非金属元素 B．回收废旧钢铁制品，有利于保护金属资源 C．钢铁的硬度比纯铁的硬度小 D．为防止钢铁锈蚀，用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净 【答案】B 【详解】A、钢铁是铁碳合金，其中含有铁元素和碳元素，碳元素为非金属元素，错误； B、金属的回收利用可以节约金属资源，有利于保护金属资源，正确； C、合金要比组成成分金属的硬度大，故钢铁的硬度比纯铁的硬度大，错误； D、用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净，能使铁和氧气、水共同接触，不能防止其生锈，错误。 故选：B。 6．2022年10月12日，“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站给青少年带来“天宫课堂”第三课，面向全球进行现场直播。空间站的建设过程中使用了大量的金属材料，下列有关金属材料的说法不正确的是 A．合金属于金属材料 B．铁在干燥的环境中容易生锈 C．不锈钢(铁合金)的抗腐蚀性比纯铁好 D．金属的回收利用既保护环境，又节约了金属资源 【答案】B 【详解】A、纯金属和合金属于金属材料，不符合题意； B、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，铁在干燥的环境中不容易生锈，符合题意； C、合金比组成它的纯金属抗腐蚀性好，故不锈钢(铁合金)的抗腐蚀性比纯铁好，不符合题意； D、金属的回收利用，可以节约金属资源，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。 故选B。 7．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．目前已制得的纯金属只有40余种 C．稀土是储量较少的一类金属的统称，有“工业维生素”的美誉 D．人们正在利用和开发的其他能源有太阳能、风能、水能等 【答案】C 【详解】A、回收利用废旧金属，能减少冶炼过程中对环境的污染，可以节约金属资源，故选项说法错误； B、目前人类制得的纯金属只有90余种，合金却高达几千种，故选项说法错误； C、稀土是储量较少的一类金属的统称，有“工业维生素”的美誉，故选项说法正确； D、人们正在积极开发和利用多种新能源，以应对能源危机和环境污染等问题，然而，在列出的能源中，水能并不属于新能源的范畴，水能是一种传统的可再生能源，已经得到了广泛的应用，而太阳能、风能等则属于新能源，具有清洁、可再生的特点，是未来能源发展的重要方向，故选项说法错误； 故选：C。 8．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。 9．金属是一种重要的资源，进一步了解金属的性质，才能更好地为人类服务。 (1)金属的物理性质。将黄铜片与纯铜片相互刻画，观察到纯铜片上划痕较深，黄铜片上划痕较浅，据此得出的推论是 。 (2)金属的化学性质。 ①金属材料的使用和保护。铝制品具有良好的耐腐蚀性的原因是 (用化学方程式表示)。 ②化学社团的同学想比较Mg、Fe、Cu的金属活动性，请你帮他们一起完成以下探究： 实验操作 实验现象 实验结论 镁片表面 ，溶液不变色； 铁片表面产生少量气泡，溶液 ； 铜片表面无明显变化 金属活动性：Mg>Fe>Cu 任写一个上述实验中发生 的化学方程式： ③将上述实验结束后的溶液倒入烧杯中，得到溶液A，取mg溶液A于另一烧杯中，加入一定量的镁粉充分反应后得到溶液B．若溶液B质量仍为mg，则溶液B中溶质的阳离子组合可能是 、 。 【答案】(1)合金的硬度比纯金属的大 (2) 4Al+3O2=2Al2O3 将相同规格并且打磨过的镁片、铁片、铜片分别放入等量的稀盐酸中 产生大量气泡 由无色逐渐变成浅绿色 / 镁离子 镁离子和亚铁离子 【详解】（1）黄铜是铜的合金，将黄铜片与纯铜片相互刻画，观察到铜片上划痕较深，黄铜片上划痕较浅，据此得出的结论是合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度； （2）①空气中铝比铁更耐腐蚀，原因是铝在常温下与氧气反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝制品表面，阻止内部铝进一步氧化，反应的化学方程式为4Al＋3O2=2Al2O3； ②根据现象铁表面产生少量气泡，可知，实验中检验三种金属活动性的试剂为酸， 【点睛】根据现象：铁片表面产生少量气泡，，可知实验中用来验证三者活动性的试剂为盐酸或硫酸。实验操作：将相同规格并且打磨过的镁片、铁片、铜片分别放入等量的稀盐酸中;实验现象:镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铜不能和稀盐酸反应，能观察到镁片表面产生大量气泡，溶液不变色;铁片表面产生少量气泡，溶液逐渐变成浅绿色;铜片表面无明显变化;实验结论:金属活动性: Mg> Fe>Cu，上述实验中发生反应的化学方程式分别为: Mg + 2HCl=MgCl2 + H2↑或Fe + 2HCl=FeCl2 + H2↑; ③将上述实验结束后的溶液倒入烧杯中，得到溶液A，则溶液A中一定有生成的氯化镁、氯化亚铁和盐酸，取mg溶液A于另一烧杯中，加入一定量的镁粉充分反应后得到溶液B，镁粉和氯化镁不反应，先与盐酸反应生成氯化镁和氢气，，过程中溶液质量增重，后与氯化亚铁反应生成氯化镁和铁，，过程中溶液质量减轻，若溶液B质量仍为mg，说明两个反应一定都发生了，故盐酸一定被完全反应，氯化亚铁有可能有剩余，所以溶液B中溶质的阳离子组合可能是镁离子或镁离子和铜离子。 10．废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡（Sn）等，为实现对锡的绿色回收，设计如下工艺流程： 已知： (1)下列图标中，属于我国制定的某种塑料包装制品回收标志的是______（填序号）。 A． B． C． D． (2)中锡元素的化合价是 价。 (3)铜的金属活动性比锡的 （填“强”或“弱”）。 (4)写出步骤②发生反应的化学方程式 。 (5)相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺的主要优点是 （回答一点）。 【答案】(1)C (2)+2 (3)弱 (4)2SnCl4+ Sn (5)无污染、资源可循环利用等 【详解】（1）A、是节约用水图标，不符合题意； B、表示节约粮食，不符合题意； C、是我国制定的某种塑料包装制品回收标志，符合题意； D 是易燃物质图标，不符合题意。 故选C。 （2）SnCl2中氯元素的化合价是-1，根据化合物中各元素化合价的代数和为零，锡元素的化合价是+2。 （3）根据金属活动性顺序，铜的金属活动性比锡的弱。 （4）根据流程图可知，步骤②发生反应为电解分解为SnCl4和Sn，化学方程式为：2SnCl4+ Sn。 （5）相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺的主要优点是无污染、资源可循环利用等。 11．化学小组利用含铜废电路板回收金属铜进行探究。 注：①升高温度可以加快反应速率。②稀硫酸与H2O2的混合溶液可以将Cu转变为CuSO4。 (1)操作A的名称 。 (2)“溶解”过程中发生的反应为Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2X，X的化学式为是 。 (3)“置换”过程中发生的化学反应方程式为 。 (4)“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，原因是 。 【答案】(1)过滤 (2)H2O (3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (4)防止产生的H2发生爆炸 【详解】（1）由图可知，操作A将难溶性固体与液体进行了分离，为过滤，故填过滤。 （2）由化学方程式可知，反应前出现了1个铜原子、4个氢原子、1个硫原子和6个氧原子，反应后出现了1个铜原子、1个硫原子和4个氧原子，由质量守恒定律可知，反应后尚缺的4个氢原子和2个氧原子存在于2X中，则X的化学式为H2O，故填H2O。 （3）由图可知，溶解中铜、硫酸和过氧化氢反应生成硫酸铜和水，“置换”过程中发生的反应是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故反应的化学方程式写为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。 （4）除杂过程中，稀硫酸与过量的铁粉反应生成氢气，氢气具有可燃性，“除杂”时需要保持强制通风并禁止明火，目的是防止产生的H2发生爆炸，故填防止产生的H2发生爆炸。 综合应用 12．某同学在实验室收集到一桶含和的废液，他想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计的实验方案如图所示。结合实验方案回答下列问题： (1)步骤Ⅰ中所加金属X是 (填化学式)。加入过量的X的目的是 。 (2)操作a的名称是 ，该操作中使用玻璃棒的作用是 。 (3)写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式： 。 (4)该同学认为在步骤Ⅱ中加入适量的稀盐酸，按照该流程操作，不会影响最终回收金属铜和硫酸亚铁晶体，有同学不同意他的观点，理由是 。 【答案】(1) Fe 将溶液中的完全转化为和Cu (2) 过滤 引流 (3) (4)稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁，会引入新杂质，导致最终得到的硫酸亚铁晶体不纯(合理即可) 【详解】（1）用含和的废液回收金属铜和硫酸亚铁晶体，需将废液中铜离子置换出来，为不引入新杂质，则步骤Ⅰ中所加金属X是Fe，加入X是为了将溶液中的完全转化为和Cu。 （2）操作a将固体和溶液分离，其名称是过滤。该操作中玻璃棒的作用是引流液体。 （3）固体A为铜和铁的混合物，步骤Ⅱ中加入适量稀硫酸，发生的是铁与硫酸生成硫酸亚铁和氢气的反应，方程式为。 （4）稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁，会引入新杂质，导致最终得到的硫酸亚铁晶体不纯。 13.【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。 拓展培优 14．生活中重要的物质基础——金属 不锈钢保温杯保温效果好，在日常生活中被广泛使用，其结构如图所示。保温杯的不锈钢内层主要由铁(Fe)、铬()和镍()等金属和碳、硅等非金属组成。请回答下列问题： Ⅰ．认识不锈钢保温杯材料 (1)不锈钢内层：①用化学方法证明，不锈钢是铁合金不是纯铁。(提供试剂：已打磨的不锈钢内层片，其他仪器、试剂自选)，你的方案及预期的现象是 。 ②合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析图1，从微观角度解释原因 。 ③制作保温杯的不锈钢中含有金属镍(Ni)、金属铬(Cr)，原子结构示意图如图2所示。 有同学预测镍(Ni)的化学性质与镁相似，他的依据是： 。 (2)生活中利用金属镁燃烧做照明弹，镍燃烧也会发出耀眼的白光，请写出金属镍在空气中燃烧的化学方程式： 。该反应中有效相互作用的微观粒子是 。 Ⅱ．探究不锈钢保温杯的防锈效果 “不锈钢是真的不生锈，还是不容易生锈？”针对这一探究问题，某化学兴趣小组的同学进行探究实验，实验方案和观察到的现象如下表所示。 实验 实验现象 放置较长时间，不锈钢片表面出现铁锈 放置与实验①相同的时间。无明显现象 放置与实验①相同的时间。无明显现象 (3)针对探究的问题，根据实验现象推断，你获得的结论是 。 (4)铁生锈是因为铁与 。共同作用的结果。 (5)对比①②③的现象，在使用不锈钢保温杯时，你能给出的一条建议是： 。 Ⅲ．金属资源的回收再利用 不锈钢保温杯在制作过程中需要大量金属铁和铜，废旧金属的回收利用是节约资源的有效途径之一，某电子厂有大量的金属板，含有Fe、Cu、Au、Ni。为了回收这些金属，设计了如下工业流程。 (已知) (6)滤液①中的金属阳离子有 。 (7)向滤液①中加过量铁粉反应的化学方程式为： ，该反应说明镍的金属活动性比铁 (选填“强”或“弱”)。 (8)除了回收废旧金属，请写出一条保护金属资源的有效途径 。 【答案】(1) 将已打磨的不锈钢内层片，剪成小碎片，取少量小碎片于试管中，加入足量稀盐酸并加热，使之充分反应，最终在试管底部残留少量固体物质（合理即可） 原子的排列方式不同 镍原子和镁原子的最外层电子数都为2 (2) Ni、 (3)不锈钢不容易生锈 (4) (5)尽量不接触盐水，即使接触了也要及时清洗干净（合理即可） (6) (7) 弱 (8)防止金属锈蚀/合理开采金属矿石/寻找金属替代品（合理即可） 【详解】（1）①不锈钢是铁合金不是纯铁，除铁外，还含有铬、镍、碳、硅、铜等，碳、硅、铜都不与稀盐酸反应，将已打磨的不锈钢内层片，剪成小碎片，取少量小碎片于试管中，加入足量稀盐酸并加热，使之充分反应，最终在试管底部残留少量固体物质，说明罐体的金属材料是不锈钢不是纯铁； ②对比图1可知，纯金属内原子排列是规则的，而合金内原子排列是不规则的。从微观角度解释，纯金属中原子排列规整，原子间的作用力比较单一；而合金中由于掺入了其他金属或非金属，原子的大小和性质不同，打乱了原来纯金属原子的规则排列，使得原子间的作用力变得复杂，从而导致合金与纯金属的性质存在差异，如硬度、熔点等方面； ③镍（Ni）的化学性质与镁相似，他的依据是镍和镁在最外层电子数上相同，都有两个电子，导致它们在化学反应中表现出相似的性质； （2）金属镍在空气中燃烧生成氧化镍，反应的化学方程式为：； 物质之所以发生化学反应，从微观的角度看，是因为反应物的粒子之间在一定条件下发生有效的相互作用，使粒子的结构发生改变，或粒子重新排列组合，宏观上表现为生成了新的物质；该反应中有效相互作用的微观粒子是Ni、O2； （3）根据上述实验，经打磨的不锈钢片，在三种条件下，均放置较长时间后，表面才出现铁锈，可以得出结论是不锈钢不容易生锈； （4）铁片生锈是因为铁与O2、H2O共同作用的结果； （5）根据上述实验，①中经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，和空气接触，放置较长时间，观察到不锈钢片表面出现铁锈；②中经打磨的不锈钢片放置在蒸馏水中，和空气接触，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；③经打磨的不锈钢片放置在食盐水中，用植物油将金属和空气隔开，放置与实验A相同的时间，观察不到不锈钢片发生明显变化；因此，为避免生锈，合理的使用建议是尽量不接触盐水，即使接触了也要及时清洗干净等； （6）由于手机电路板主要含有Fe、Cu、Au、Ni等金属，Cu、Au排在氢的后面，不与稀硫酸反应，Fe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，Ni 与稀硫酸反应生成硫酸镍和氢气；所以滤液①中主要含有的金属阳离子有Ni2+和Fe2+； （7）滤液中加过量铁粉得到的滤渣中有镍存在，说明铁比镍活泼，即铁能将硫酸镍中的镍置换出来；生成滤渣Ni的化学反应方程式：Fe+NiSO4=Ni+FeSO4； （8）保护金属资源的有效途径：防止金属的腐蚀，金属的回收利用，有计划、合理地开采矿物，寻找金属的代用品等。 15．废手机是一个金属的“宝库”。 资料1：一吨废手机中所含的黄金是一吨金矿石中所含黄金的300倍，10部手机可以提炼出1克黄金，一吨手机可以提炼300~400克黄金。 资料2：黄金单价约为750元/克。 部件 所含物质 外壳 锁铝合金 电池 钴酸锂 主板 Au、Ag、Cu 资料3：手机各部件所含金属种类见表格。 (1)每部手机中，能回收黄金的价格约为 元。 (2)镁铝合金做手机外壳，除了利用其硬度较大外，还利用了其具有良好的 。 (3)合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析如图，从微观角度解释原因 。 (4)一种回收分离主板中金属的流程如图，已知，不考虑金、银发生类似反应。 ①为了加快浸取速度可采取的方法是 (任写一种) ②浸取发生的反应为，X的化学式是 。 ③浸出液回收铜的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型是 。 【答案】(1)75 (2)导热性（合理即可） (3)原子排列方式不同 (4) 升温（合理即可） H2O Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 置换反应 【详解】（1）10部手机可以提炼出1克黄金，黄金单价约为750元/克每部手机中，能回收黄金的价格约为750÷10=75元； （2）镁铝合金做手机外壳，除了利用其硬度较大外，还利用了其具有良好的导热性，能够快速将手机内部的热量传导到外部，有效降低手机在高负荷运行时的温度，延长手机使用寿命； （3）合金与纯金属相比较，性质存在差异。对比分析图1，原因是原子排列方式不同； （4）①为了加快浸取速度可采取的方法是升温、搅拌等； ②根据可知，反应前后铜原子都是1个，硫原子都是1个，化学反应中原子的种类和数目保持不变，反应前氢原子是4个，反应后应该是4个，包含在未知物质中，反应前氧原子是6个，反应后应该是6个，其中2个包含在未知物质中，X的化学式是H2O； ③浸出液回收铜过程中，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，该反应是由一种单质和一种化合物反应生成一种单质和一种化合物的反应，属于置换反应。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $