8.3 金属资源的利用和保护（教材通解）化学新教材人教版九年级下册

该初中化学知识清单系统梳理了金属资源的利用与保护知识体系。从金属元素存在形式入手，介绍常见金属矿物种类，进而阐述铁的冶炼原理（一氧化碳还原氧化铁）与工业应用，最后探究金属锈蚀条件及保护措施，形成完整学习支架。 知识链路按“金属存在→冶炼原理→资源保护”逻辑展开，通过铁钉生锈条件探究实验培养科学探究与实践能力，结合工业与实验室炼铁对比体现科学思维，易错提醒和判断题强化理解，金属回收内容渗透科学态度与责任，注重知识应用与实际问题解决。

第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 一、金属矿物 1、金属元素：具有金属通性的元素。最外层电子数小于4，所以其原子容易失去电子而本身常以阳离子形态存在于化合物中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈碱性。 2、金属元素的存在是这样的：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。 自然界中以单质形式存在的金、银，如下图所示 3、常见金属矿物主要指以下三种 （1）铁矿石有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等。 （2）铜矿石有孔雀石[主要成分是Cu2（OH）2CO3]、赤铜矿（主要成分是Cu2O）、黄铜矿（主要成分是CuFeS2）和辉铜矿（主要成分是Cu2S）等。 （3）铝矿石有铝土矿（主要成分是Al2O3）、明矾（KAlSO4•12H2O）或水铝石（主要成分是Al2O3•H2O）等。 （4）一些金属矿石图片 二、铁的冶炼 1、一氧化碳还原氧化铁 （1）化学反应方程式是Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 （2）实验装置如图所示： ． （3）实验步骤是 ①反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）。 ②反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铁再次被氧化）。 （4）实验现象是红棕色的粉末逐渐变为黑色粉末，澄清石灰水逐渐变浑浊（如果点燃尾气，能够燃烧并发出蓝色火焰）。 （5）尾气处理：由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染；所以在有关一氧化碳的实验时，都需要注意尾气的处理，常用点燃或收集的方法： ①点燃，使CO变成无毒的CO2。 ②在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 注意：酒精喷灯的作用是提供高温（如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）。 2、铁常见的冶炼方法 （1）常见的矿石：赤铁矿: 主要成分Fe2O3；磁铁矿: 主要成分Fe3O4 。 （2）工业上炼铁 设备：高炉 （3）炼铁的原料：铁矿石、 焦炭、石灰石、空气。 （4）反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 （5）焦炭的作用： ①提供热量（ C+O2CO2）； ②生成CO（C + CO22CO）：焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分。 （6）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。 （7）生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 （8）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等；处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 3、常见金属的冶炼方法 （1）电解法，主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼。 例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑； （2）热还原法，主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。例如 ①用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuOCu+H2O。 ②用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2，C+ZnOZn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 ③用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 ④用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融）Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融）Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）。 （3）加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法），主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼；如：2HgOHg+O2↑、HgS+O2Hg+SO2↑、2Ag2O4Ag+O2↑。 （4）置换法（湿法冶金），即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来；例如，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu。 （5）物理提取法，主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 4、含杂质物质的化学反应的有关计算 （1）含杂质物质的化学反应的有关计算是指在实际生产中，所用的原料或产物一般都含有杂质，在利用化学方程式进行计算用料和产量时，由于化学方程式表示的是纯净物质之间的质量关系，而不表示不纯物质之间的质量关系；故计算时一定考虑到杂质的问题（即不纯物质和纯物质之间的相互转化问题）； （2）不纯物质的质量与纯物质的质量的相互转化方法及纯度的计算公式是： 三、金属资源保护 1、铁钉生锈的条件探究 【问题】 铁钉容易生锈（铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O）。那么，铁钉生锈需要哪些条件呢？ 【实验】 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水（思考：为什么要用蒸馏水？）、植物油、棉花和氯化钙（干燥剂）。你还可以选用其他物品。 用蒸馏水的原因是：蒸馏水中几乎不含杂质，可以避免这些杂质对实验产生干扰，保证实验中只有“水”这一变量参与铁钉生锈的反应，从而更准确地探究“水”对铁钉生锈的影响。如果用自来水，其中溶解的其他物质可能会与铁钉发生额外反应，导致实验现象不准确，无法明确判断生锈是仅由“水+氧气”引起的。 （1）仔细观察并参考下图所示的装置，设计实验并探究铁钉生锈的条件。 （2）每天观察铁钉生锈的现象，连续观察约一周，认真做好记录。 实验分组 实验操作 现象（一周后） 组 1 试管中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，浸没铁钉一部分（铁钉同时接触水和空气） 铁钉与水、空气接触的部位明显生锈 组 2 试管中加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，完全浸没铁钉后，上方倒一层植物油（铁钉只接触水，隔绝空气） 铁钉几乎不生锈 组 3 试管中放入铁钉，再放入盛有氯化钙（干燥剂）的棉花，塞紧橡胶塞（铁钉只接触空气，隔绝水） 铁钉几乎不生锈 （1）上述实验设计是如何控制变量的？ 控制变量的方法：实验通过 “三组对照” 控制变量： 组 1（水 + 空气）与组 2（只加水，隔绝空气）：控制 “空气” 为变量，探究空气对生锈的影响。 组 1（水 + 空气）与组 3（只加空气，隔绝水）：控制 “水” 为变量，探究水对生锈的影响。 （2）对铁钉生锈的条件，你能得出哪些结论？ 铁钉生锈的条件结论：铁钉生锈需要同时接触水和氧气（空气），缺一不可。 2、金属锈蚀的条件：金属要与水、空气中氧气或二氧化碳等接触；初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件，即铁与氧气、水同时接触就会生锈； 3、防止铁制品生锈（即铁锈蚀的防护）的常用措施主要有如下 （1）用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥； （2）在铁制品表面涂上一层保护膜；例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等； （3）在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）；例如，锯条、链条等； （4）在铁制品表面镀上一层其他金属；例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等； （5）改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。 4、金属的回收利用 （1）金属的回收利用是指将一些废弃的金属材料通过不同的渠道汇集起来，再加工再利用。 （2）金属的回收利用的重要性表现在以下两个方面 ①节约能源：回收利用废旧金属，不仅可以节约金属资源；而且还可以节约冶炼金属时所用到的大量的煤等化石燃料和铁矿石等矿石资源。 ②减少污染：回收利用废旧金属，不仅可以减少金属废弃后形成的镉、汞等引起的水和土壤污染，以及人和动植物的危害；而且还可以减少重新冶炼这些金属时燃烧燃料和生产过程形成的空气污染等）。 5、金属资源的保护 （1）减缓或防止金属的腐蚀，常用的方法有 ①用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥。 ②在铁制品表面涂上一层保护膜．例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等。 ③在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）；例如，锯条、链条等。 ④在铁制品表面镀上一层其它金属．例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等。 ⑤改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。 （2）回收利用废旧金属，这样不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。 （3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。 （4）寻找金属的代用品，例如，现在经常用塑料来代替钢和其它合金制造管道、齿轮和汽车外壳等。 一、铁的冶炼 基本原理 实际应用举例 以铁矿石（如赤铁矿Fe2O3）为原料，在高温下用一氧化碳还原铁的氧化物，得到铁单质 工业上在炼铁高炉中，用焦炭、石灰石、铁矿石等原料冶炼生铁；实验室中用一氧化碳还原氧化铁模拟炼铁 反应需要高温环境与还原剂（一氧化碳）参与 炼铁高炉通过燃料燃烧提供高温，同时利用焦炭生成的一氧化碳作为还原剂 解题方法点拨：解答这类题目时，首先要熟记铁冶炼的核心原理（还原剂还原铁的氧化物）、原料（铁矿石、焦炭、石灰石）及反应条件（高温）；然后结合题目给出的情境（如高炉炼铁流程、实验装置），联系 “还原反应” 的概念，分析原料的作用（如石灰石除杂质），再结合题意推理解答。 特别提醒： （1）区分 “炼铁” 与 “炼钢”：炼铁得到的是含碳量较高的生铁，炼钢是进一步降低生铁中的含碳量得到钢。 （2）关注实验安全：一氧化碳有毒，实验室炼铁实验需进行尾气处理（如点燃或收集），结合这一细节判断实验装置的合理性。 二、金属资源保护 保护方法 实际应用举例 防止金属腐蚀 给铁制品刷漆、涂油（如自行车链条）、镀耐腐蚀金属（如水龙头镀铬） 回收利用废旧金属 回收废钢铁重新冶炼，回收废旧铝制品制备新铝材 合理开采金属矿物 依据金属储量规划开采量，避免过度开采稀有金属 寻找金属替代品 用塑料代替金属制作部分管道、部件，减少金属消耗 解题方法点拨：解答这类题目时，先梳理金属资源保护的四类方法（防腐蚀、回收、合理开采、找替代品）；然后结合题目中的生活实例（如铁制品防锈措施、废旧金属回收政策），对应到具体保护方法，联系 “资源可持续利用” 的理念分析解答。 特别提醒： （1）结合生活场景记忆防锈措施：如菜刀擦干存放（隔绝水）、暖气片刷银粉（隔绝氧气）； （2）理解回收金属的意义：不仅节约资源，还能减少冶炼新金属带来的污染，从 “环保 + 资源” 双角度分析其价值。 一、易错提醒 1、工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石，而非只有铁矿石。 2、高炉炼铁的还原剂是一氧化碳，不是焦炭，焦炭的作用是生成一氧化碳和提供热量。 3、高炉炼铁得到的是生铁，不是纯铁，纯铁需通过进一步精炼获得。 4、一氧化碳还原氧化铁的实验中，必须先通一氧化碳再加热，防止爆炸。 5、一氧化碳还原氧化铁实验结束后，需继续通一氧化碳至装置冷却，防止生成的铁被氧化。 6、铁生锈的条件是同时接触氧气和水，缺一不可，只有水或只有氧气铁都不易生锈。 7、铁锈的主要成分是氧化铁（Fe₂O₃），质地疏松，不能阻止内部的铁继续生锈。 8、铝的抗腐蚀性强是因为生成致密氧化铝薄膜，能隔绝氧气和水，不是铝不生锈。 9、防止铁生锈的原理是隔绝氧气或水，如涂油、刷漆、镀金属等，不是改变金属的活动性。 10、金属资源是不可再生资源，回收利用废旧金属不仅节约资源，还能减少环境污染。 11、一氧化碳还原氧化铁的实验中，尾气必须处理（点燃或收集），防止一氧化碳污染空气。 12、铁制品表面的锈若不及时除去，会加速铁的锈蚀，因为铁锈具有吸附性。 13、工业炼铁的反应原理是利用一氧化碳的还原性，将铁从其氧化物中还原出来，不是置换反应。 14、废旧电池中的金属若随意丢弃，会造成土壤和水源污染，需集中回收处理。 15、保护金属资源的途径包括防止锈蚀、回收利用、合理开采、寻找替代品，不止一种方法。 二、判断题 1．一氧化碳还原氧化铁实验参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为18：7( ) 【答案】错误 2．铁制品在潮混的空气比在干燥的空气中更容易生锈( ) 【答案】正确 3．校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈( ) 【答案】正确 4．被雨水淋湿的自行车要立刻用带油的抹布擦拭( ) 【答案】错误 5．动车表面喷漆除美观外，主要是为了防止外壳生锈，其防锈的原理是隔绝氧气和水( ) 【答案】正确 6．在金属表面刷漆的目的是隔绝氧气和水蒸气，防止锈蚀( ) 【答案】正确 7．在金属表面喷漆可以起到增大厚度，防止磨损( ) 【答案】错误 8．铁质水龙头表面，镀铬可防锈，是因为改变了金属铁的化学性质( ) 【答案】错误 9．铁质水龙头表面镀铬可防锈，是因为改变了金属的内部结构( ) 【答案】错误 10．铁制品可以全部锈蚀是因为铁锈疏松不能阻碍里层的铁继续与氧气、水反应( ) 【答案】正确 11．实验室用CO与 Fe2O3反应制取铁时，先通CO，再点燃酒精灯。( ) 【答案】正确 12．铁生锈的过程实际上是铁与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等发生化学反应的过程。( ) 【答案】错误 13．实验室炼铁的原理为氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳。 【答案】正确 14．稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。( ) 【答案】正确 15．铁与氧气、水等反应生成的铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。( ) 【答案】正确 16．铁生锈的条件是铁与氧气，水接触( ) 【答案】正确 17．目前世界上已有90%以上的金和50%以上的铁得到了回收利用( ) 【答案】正确 18．铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，铁锈的主要成分是Fe3O4( ) 【答案】错误 19．铁制品表面涂“银粉”(铝粉)防生锈，是由于铝和氧气反应生成致密的保护膜( ) 【答案】正确 20．锌的化学性质比铁活泼，铁的表面镀锌不能防止生锈( ) 【答案】错误 21．铁锅不用时洗净擦干有利于防止生锈( ) 【答案】正确 22．实验室用一氧化碳还原氧化铁实验现象是，玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变成银白色；试管里澄清石灰水变浑浊。( ) 【答案】错误 23．工业炼铁中原料为铁矿石、焦炭、空气、石灰石等物质。 【答案】正确 24．随意丢弃废旧电池，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染。( ) 【答案】正确 25．金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。( ) 【答案】正确 26．铝在空气中能稳定存在，说明铝的活泼性不强。因为铜的活动性不强，所以铜不能与硝酸银溶液反应得到金属银。( ) 【答案】错误 27．工业炼铁的主要原理是高温的条件下，利用碳与氧化铁反应。( ) 【答案】错误 28．防止金属腐蚀、寻找金属替代品都是保护金属资源的有效途径。( ) 【答案】正确 29．废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等金属，若将这些金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染。( ) 【答案】正确 30．判断：化学实验中需要牢固树立安全和规范意识。在CO还原Fe2O3的实验中，先加热Fe2O3固体，后通入CO气体。( ) 【答案】错误 31．很多城市对生活垃圾已经实施分类投放，金属饮料罐应投放在收集厨余垃圾的垃圾箱。（____） 【答案】错误 32．古代铜器表面的铜绿是铜在潮湿空气中生成的碱式碳酸铜( ) 【答案】正确 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 一、金属矿物 1、金属元素：具有金属通性的元素。最外层电子数 ，所以其原子容易 电子而本身常以 形态存在于化合物中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈 。 2、金属元素的存在是这样的：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以 的形式存在。 自然界中以单质形式存在的 ，如下图所示 3、常见金属矿物主要指以下三种 （1）铁矿石有 （主要成分是Fe2O3）、 （主要成分是Fe3O4）、 （主要成分是FeCO3）和 （主要成分是FeS2）等。 （2）铜矿石有 [主要成分是Cu2（OH）2CO3]、 （主要成分是Cu2O）、 （主要成分是CuFeS2）和 （主要成分是Cu2S）等。 （3）铝矿石有 （主要成分是Al2O3）、 （KAlSO4•12H2O）或 （主要成分是Al2O3•H2O）等。 （4）一些金属矿石图片 二、铁的冶炼 1、一氧化碳还原氧化铁 （1）化学反应方程式是 。 （2）实验装置如图所示： ． （3）实验步骤是 ①反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了 ，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生 ）。 ②反应后，先撤走并熄灭 ，等固体冷却后再停止通 （目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铁再次 ）。 （4）实验现象是红棕色的粉末逐渐变为 粉末，澄清石灰水逐渐 （如果点燃尾气，能够燃烧并发出蓝色火焰）。 （5）尾气处理：由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染；所以在有关一氧化碳的实验时，都需要注意尾气的处理，常用 的方法： ①点燃，使CO变成无毒的CO2。 ②在导管末端系一个 起来。 注意：酒精喷灯的作用是 （如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）。 2、铁常见的冶炼方法 （1）常见的矿石：赤铁矿: 主要成分 ；磁铁矿: 主要成分 。 （2）工业上炼铁 设备：高炉 （3）炼铁的原料：铁矿石、 焦炭、石灰石、空气。 （4）反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 （5）焦炭的作用： ①提供热量（ C+O2CO2）； ②生成CO（C + CO22CO）：焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分。 （6）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为 。 （7）生产产物： （具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 （8）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等；处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 3、常见金属的冶炼方法 （1）电解法，主要使用于 中钠至铝之间的金属的冶炼。 例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑； （2）热还原法，主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。例如 ①用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuOCu+H2O。 ②用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2，C+ZnOZn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 ③用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 ④用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融）Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融）Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）。 （3）加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法），主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼；如：2HgOHg+O2↑、HgS+O2Hg+SO2↑、2Ag2O4Ag+O2↑。 （4）置换法（湿法冶金），即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来；例如，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu。 （5）物理提取法，主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 4、含杂质物质的化学反应的有关计算 （1）含杂质物质的化学反应的有关计算是指在实际生产中，所用的原料或产物一般都含有杂质，在利用化学方程式进行计算用料和产量时，由于化学方程式表示的是纯净物质之间的质量关系，而不表示不纯物质之间的质量关系；故计算时一定考虑到杂质的问题（即不纯物质和纯物质之间的相互转化问题）； （2）不纯物质的质量与纯物质的质量的相互转化方法及纯度的计算公式是： 三、金属资源保护 1、铁钉生锈的条件探究 【问题】 铁钉容易生锈（铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O）。那么，铁钉生锈需要哪些条件呢？ 【实验】 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水（思考：为什么要用蒸馏水？）、植物油、棉花和氯化钙（干燥剂）。你还可以选用其他物品。 （1）仔细观察并参考下图所示的装置，设计实验并探究铁钉生锈的条件。 （2）每天观察铁钉生锈的现象，连续观察约一周，认真做好记录。 实验分组 实验操作 现象（一周后） 组 1 组 2 组 3 （1）上述实验设计是如何控制变量的？ （2）对铁钉生锈的条件，你能得出哪些结论？ 2、金属锈蚀的条件：金属要与 等接触；初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件，即 同时接触就会生锈； 3、防止铁制品生锈（即铁锈蚀的防护）的常用措施主要有如下 （1）用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的 ； （2）在铁制品表面涂上一层 ；例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等； （3）在铁制品表面进行 （使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）；例如，锯条、链条等； （4）在铁制品表面镀上一层其他金属；例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等； （5）改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。 4、金属的回收利用 （1）金属的回收利用是指将一些废弃的金属材料通过不同的渠道汇集起来， 。 （2）金属的回收利用的重要性表现在以下两个方面 ①节约能源：回收利用废旧金属，不仅可以节约金属资源；而且还可以节约冶炼金属时所用到的大量的煤等化石燃料和铁矿石等矿石资源。 ②减少污染：回收利用废旧金属，不仅可以减少金属废弃后形成的镉、汞等引起的水和土壤污染，以及人和动植物的危害；而且还可以减少重新冶炼这些金属时燃烧燃料和生产过程形成的空气污染等）。 5、金属资源的保护 （1） ，常用的方法有 ①用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥。 ②在铁制品表面涂上一层保护膜．例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等。 ③在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）；例如，锯条、链条等。 ④在铁制品表面镀上一层其它金属．例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等。 ⑤改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。 （2） ，这样不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。 （3） ，严禁不顾国家利益的乱采矿。 （4） ，例如，现在经常用塑料来代替钢和其它合金制造管道、齿轮和汽车外壳等。 一、铁的冶炼 基本原理 实际应用举例 以铁矿石（如赤铁矿Fe2O3）为原料，在高温下用一氧化碳还原铁的氧化物，得到铁单质 工业上在炼铁高炉中，用焦炭、石灰石、铁矿石等原料冶炼生铁；实验室中用一氧化碳还原氧化铁模拟炼铁 反应需要高温环境与还原剂（一氧化碳）参与 炼铁高炉通过燃料燃烧提供高温，同时利用焦炭生成的一氧化碳作为还原剂 解题方法点拨：解答这类题目时，首先要熟记铁冶炼的核心原理（还原剂还原铁的氧化物）、原料（铁矿石、焦炭、石灰石）及反应条件（高温）；然后结合题目给出的情境（如高炉炼铁流程、实验装置），联系 “还原反应” 的概念，分析原料的作用（如石灰石除杂质），再结合题意推理解答。 特别提醒： （1）区分 “炼铁” 与 “炼钢”：炼铁得到的是含碳量较高的生铁，炼钢是进一步降低生铁中的含碳量得到钢。 （2）关注实验安全：一氧化碳有毒，实验室炼铁实验需进行尾气处理（如点燃或收集），结合这一细节判断实验装置的合理性。 二、金属资源保护 保护方法 实际应用举例 防止金属腐蚀 给铁制品刷漆、涂油（如自行车链条）、镀耐腐蚀金属（如水龙头镀铬） 回收利用废旧金属 回收废钢铁重新冶炼，回收废旧铝制品制备新铝材 合理开采金属矿物 依据金属储量规划开采量，避免过度开采稀有金属 寻找金属替代品 用塑料代替金属制作部分管道、部件，减少金属消耗 解题方法点拨：解答这类题目时，先梳理金属资源保护的四类方法（防腐蚀、回收、合理开采、找替代品）；然后结合题目中的生活实例（如铁制品防锈措施、废旧金属回收政策），对应到具体保护方法，联系 “资源可持续利用” 的理念分析解答。 特别提醒： （1）结合生活场景记忆防锈措施：如菜刀擦干存放（隔绝水）、暖气片刷银粉（隔绝氧气）； （2）理解回收金属的意义：不仅节约资源，还能减少冶炼新金属带来的污染，从 “环保 + 资源” 双角度分析其价值。 一、易错提醒 1、工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石，而非只有铁矿石。 2、高炉炼铁的还原剂是一氧化碳，不是焦炭，焦炭的作用是生成一氧化碳和提供热量。 3、高炉炼铁得到的是生铁，不是纯铁，纯铁需通过进一步精炼获得。 4、一氧化碳还原氧化铁的实验中，必须先通一氧化碳再加热，防止爆炸。 5、一氧化碳还原氧化铁实验结束后，需继续通一氧化碳至装置冷却，防止生成的铁被氧化。 6、铁生锈的条件是同时接触氧气和水，缺一不可，只有水或只有氧气铁都不易生锈。 7、铁锈的主要成分是氧化铁（Fe₂O₃），质地疏松，不能阻止内部的铁继续生锈。 8、铝的抗腐蚀性强是因为生成致密氧化铝薄膜，能隔绝氧气和水，不是铝不生锈。 9、防止铁生锈的原理是隔绝氧气或水，如涂油、刷漆、镀金属等，不是改变金属的活动性。 10、金属资源是不可再生资源，回收利用废旧金属不仅节约资源，还能减少环境污染。 11、一氧化碳还原氧化铁的实验中，尾气必须处理（点燃或收集），防止一氧化碳污染空气。 12、铁制品表面的锈若不及时除去，会加速铁的锈蚀，因为铁锈具有吸附性。 13、工业炼铁的反应原理是利用一氧化碳的还原性，将铁从其氧化物中还原出来，不是置换反应。 14、废旧电池中的金属若随意丢弃，会造成土壤和水源污染，需集中回收处理。 15、保护金属资源的途径包括防止锈蚀、回收利用、合理开采、寻找替代品，不止一种方法。 二、判断题 1．一氧化碳还原氧化铁实验参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为18：7( ) 2．铁制品在潮混的空气比在干燥的空气中更容易生锈( ) 3．校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈( ) 4．被雨水淋湿的自行车要立刻用带油的抹布擦拭( ) 5．动车表面喷漆除美观外，主要是为了防止外壳生锈，其防锈的原理是隔绝氧气和水( ) 6．在金属表面刷漆的目的是隔绝氧气和水蒸气，防止锈蚀( ) 7．在金属表面喷漆可以起到增大厚度，防止磨损( ) 8．铁质水龙头表面，镀铬可防锈，是因为改变了金属铁的化学性质( ) 9．铁质水龙头表面镀铬可防锈，是因为改变了金属的内部结构( ) 10．铁制品可以全部锈蚀是因为铁锈疏松不能阻碍里层的铁继续与氧气、水反应( ) 11．实验室用CO与 Fe2O3反应制取铁时，先通CO，再点燃酒精灯。( ) 12．铁生锈的过程实际上是铁与空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气等发生化学反应的过程。( ) 13．实验室炼铁的原理为氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳。 14．稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。( ) 15．铁与氧气、水等反应生成的铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。( ) 16．铁生锈的条件是铁与氧气，水接触( ) 17．目前世界上已有90%以上的金和50%以上的铁得到了回收利用( ) 18．铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，铁锈的主要成分是Fe3O4( ) 19．铁制品表面涂“银粉”(铝粉)防生锈，是由于铝和氧气反应生成致密的保护膜( ) 20．锌的化学性质比铁活泼，铁的表面镀锌不能防止生锈( ) 21．铁锅不用时洗净擦干有利于防止生锈( ) 22．实验室用一氧化碳还原氧化铁实验现象是，玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变成银白色；试管里澄清石灰水变浑浊。( ) 23．工业炼铁中原料为铁矿石、焦炭、空气、石灰石等物质。 24．随意丢弃废旧电池，会导致固体废弃物和重金属离子对环境的污染。( ) 25．金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质存在外，其余大多数以化合物存在。( ) 26．铝在空气中能稳定存在，说明铝的活泼性不强。因为铜的活动性不强，所以铜不能与硝酸银溶液反应得到金属银。( ) 27．工业炼铁的主要原理是高温的条件下，利用碳与氧化铁反应。( ) 28．防止金属腐蚀、寻找金属替代品都是保护金属资源的有效途径。( ) 29．废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等金属，若将这些金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染。( ) 30．判断：化学实验中需要牢固树立安全和规范意识。在CO还原Fe2O3的实验中，先加热Fe2O3固体，后通入CO气体。( ) 31．很多城市对生活垃圾已经实施分类投放，金属饮料罐应投放在收集厨余垃圾的垃圾箱。（____） 32．古代铜器表面的铜绿是铜在潮湿空气中生成的碱式碳酸铜( ) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $