内容正文:
第9讲 金属冶炼与回收利用
第二部分 物质的性质与应用
化学·中考总复习
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链接课标
思维导图
复习学案
目录
CONTENTS
01
02
03
直击考点
真题链接
素养提升
04
05
06
学科实践
07
化学·中考总复习
01
链 接 课 标
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化学·中考总复习
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知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的,体会化学方法在金属冶炼中的重要性;
了解废弃金属对环境的影响及金属回收再利用的价值。
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知识点过关
02
思 维 导 图
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知识点过关
03
复 习 学 案
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项目主题:铜钱的前世今生
铜钱是中国古代货币的重要形式。秦始皇统一中国,规定全国统一使用圆形方孔货币“半两钱”,沿用到清末。在这两千多年时间里,“方孔圆钱”的铜钱一直是主要货币形式,那铜钱是如何铸造的呢?
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➡活动1:采矿、粉碎
【问题1】铜在自然界中存在的形式如何呢?
分析:少数不活泼的金属如金、银等以 的形式存在,大多数的金属都以 的形式存在,即以金属矿物的形式存在。
任务一:铜钱前世——金属冶炼
古法炼铜主要经历5个流程:
单质
化合物
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结论:铜的化学性质比较活泼,自然界中大多数铜以 的形式存在于铜矿石中,如孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3。
【问题2】铜矿石为什么要进行粉碎?
➡活动2:焙烧、冶炼
步骤1:将孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3]高温焙烧,得到CuO和另外2种无毒的氧化物,反应的化学方程式为 。
化合物
增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分。
Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑
高温
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步骤2:CuO转化为Cu,书写化学方程式:
① (火法炼铜与工业炼铁原理相似)。
CO+CuO Cu+CO2
△
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② 。
③ 。
想一想:方法 更节能环保。
二
CuO+H2SO4 CuSO4+H2O(合理即可)
CuSO4+Fe FeSO4+Cu(合理即可)
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➡活动3:铸造
铜钱铸造时,在铜中加热熔合锌等金属,因此铜钱是 (填“合金”或“纯金属”),属于 (填“混合物”或“纯净物”)。
【讨论】铜钱为什么制成合金,而不用纯铜?
合金
混合物
合金硬度大,耐磨损,耐腐蚀。
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任务二:铜钱今生——金属回收利用
朝迁市变,铜钱的形式与组成也会随之变化,需要回收重铸。下列是处理生锈铜钱{主要含锌、铜、铜锈[Cu2(OH)2CO3)]}的主要流程,回收制得的铜可用于铸造新铜钱。
【资料】铜锈能与稀盐酸反应:Cu2(OH)2CO3+4HCl 2CuCl2+CO2↑+3H2O
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(1)粉碎的目的是 。
(2)溶液A中的溶质是 。
(3)加入稀盐酸后可能发生的置换反应的化学方程式为
(写一个),该反应能够发生的原因是
增大反应物之间的接触面积,使反应更快更充分
Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
ZnCl2、CuCl2、HCl
在金属活动性顺序中,锌排在氢的前面(或Zn+CuCl2 ZnCl2+Cu 锌的金属活动性比铜强,能置换出铜)
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(4)操作a的名称是 。
(5)生锈铜钱中锌元素的质量 (填“>”“<”或“=”)回收锌的质量。
(6)地球上金属元素储量有限且不能再生。除了回收利用外,保护金属资源的措施还有 (写出一条)。
过滤
<
防止金属锈蚀(合理即可)
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04
直 击 考 点
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考点1 金属冶炼
1.(2025烟台)国家非物质文化遗产“章丘铁锅”表面光滑如镜,炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序,上万次捶打。兴趣小组以“章丘铁锅”为主题进行项目式学习。
任务一:认识铁料的来源
(1)自然界中的铁。因为铁的化学性质 ,所以自然界中的铁元素大多以 形式存在。
比较活泼
化合物
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(2)炼铁。工业炼铁常用热还原法。一氧化碳在高温条件下还原氧化铁的化学方程式是 。
任务二:认识铁锅的制作
(3)裁料。在钢板上划线,沿线切出锅胚。传统工艺常用一种蓝色溶液划线,划线处会出现红色物质,该蓝色溶液可能是 (写一种物质名称)溶液。
(4)锻打。铁锅胚锻打成型,是利用铁具有 (性质)。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
硫酸铜(合理即可)
延展性
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(5)淬火。将锻打好的铁锅加热,然后伸入冷水中,铁在高温下与水蒸气反应生成一层致密的四氧化三铁,铁锅的硬度和耐磨性会显著增强,另外还生成一种气体单质。该反应的化学方程式是 。
(6)防锈。在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀,其原理是 。
隔绝氧气和水
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
高温
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选项 项目 化学知识
A 节约是中华民族的传统美德 回收利用废旧金属有利于节约资源
B 剧烈体育运动后可适量补充糖类 糖类能为人体提供能量
C 稀有气体可用于制作美丽的霓虹灯 稀有气体通电能发出不同颜色的光
D 劳动时使用铁合金工具 铁合金比纯铁熔点高
考点2 废弃金属的回收利用
2.(2025湖南)下列项目中对应的化学知识错误的是( )
D
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3.某种手机电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni等金属,如图是某工厂回收部分金属的流程图:
资料信息:2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O,硫酸镍的化学式为NiSO4。
(1)金属中加入足量稀硫酸的目的是 ,
操作①的名称是 。
使铁、镍与稀硫酸完全反应
过滤
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(2)滤液②中所含溶质的化学式为 。
(3)滤渣①中所含金属的化学式为 。
(4)滤液③和铁粉反应的化学方程式为 。
(5)Cu、Ag、Ni在溶液中的活动性顺序由强到弱依次是 。
(6)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
(写出一条)。
FeSO4
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
Cu、Ag
Ni>Cu>Ag
节约金属资源,减少有害气体的排放(合理即可)
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05
真 题 链 接
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1.(2025广东)金属注射成型是一种精密器件的制造技术。某种制备铁镍合金器件的主要工序如图。
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ⅰ.制铁粉:3H2+Fe2O3 2Fe+3X,则X为 ,参加反应的H2与Fe2O3的质量比为 (填最简整数比)。
ⅱ.制纯镍粉:Ni+4CO Ni(CO)4(气态) Ni+4CO,示意图如下,则温度较高的是 (填“a”或“b”)区。
H2O
3∶80
a
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ⅲ.将铁粉、纯镍粉与石蜡黏结剂混合,制成原料颗粒。
(2)除蜡:若要加快溶剂对石蜡的溶解,可采取的措施是 。
(3)烧结:需在氮气环境下进行的原因是
。
与纯铁相比,烧结后得到的铁镍合金的优点有 (写一条)。
适当升高温度(或搅拌)
用N2作保护气,防止在烧结时,Fe、Ni被氧气氧化
硬度大(或强度大或耐腐蚀)
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(4)渗碳:通过渗碳技术可优化产品性能。对比右图中不同温度下含碳量随渗层深度变化的曲线,可得出的结论是
(写一条)。
某精密器件渗碳需要达到渗层深度为1.0 mm、含碳量为0.6%的要求,图中三个温度中最适合的是 ℃。
温度相同时,渗层深度越大,含碳量越低(或渗层深度相同时,温度越高,含碳量越高)
1 000
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2.铜箔在新能源汽车电池制造等领域有重要应用。一种制造铜箔工艺的主要工序如图1所示。
增大反应物之间的接触面积,使反应更快、更充分
图1
(1)“溶铜”前,粉碎处理铜原料的目的是
。
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(2)“溶铜”中,存在Cu与O2生成CuO的反应,该反应属于 (填基本反应类型)。“操作1”的目的是除去难溶性固体杂质,该操作名称为 。
(3)“制箔”中,发生反应的化学方程式:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2X,X的化学式为 。物质X可用于 和 工序。
化合反应
过滤
H2SO4
溶铜
酸洗
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(4)“制箔”中,需生产抗拉强度大于355 MPa且延伸率大于13.5%的铜箔,据图2可知,温度应控制在 (填字母)内。
a.45~49 ℃
b.50~52 ℃
c.53~55 ℃
d.56~60 ℃
c
Ca(OH)2+H2SO4 CaSO4+2H2O
图2
(5)“酸洗”后,用熟石灰中和酸性废液,其反应的化学方程式为
。
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3.(2024深圳)铁黄(FeOOH)是一种颜料,以某硫铁矿废渣(主要成分为Fe2O3,含有少量的SiO2,其余成分不考虑)为原料,制取铁黄,以下是制取工艺流程。
注:铁黄不与水反应,SiO2不与水和H2SO4反应。
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(1)过程Ⅰ的化学方程式为 ,
滤渣Ⅰ中的物质有 (填化学式)。
(2)过程Ⅱ的操作名称为 。
(3)过程Ⅲ中的化学方程式为FeSO4+2NaOH Fe(OH)2↓+Na2SO4,该反应属于 (填基本反应类型)反应。
(4)①FeOOH随着温度的升高,可以加热分解成Fe2O3,写出其反应的化学方程式: ;
Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O
SiO2
过滤
复分解
△
2FeOOH Fe2O3+H2O
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②温度不同时,生成的Fe2O3颜色如下表:
温度/℃ 400 700 750 800
颜色 橘红 鲜红 鲜红 暗红
如果想获得鲜红的Fe2O3,应把温度控制在 。
700~750 ℃
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06
素 养 提 升
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1.依据铜锈的组成元素,可推测铜锈蚀过程中空气中的CO2和H2O参与反应,但不能确定O2是否参与反应。设计系列实验(如图)探究铜生锈的条件。
【实验现象】一段时间后,A中铜片表面有绿色物质生成,B、C、D中铜片表面无明显现象。
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组别 实验结论
A和B对照 铜生锈需要 参与
对照 铜生锈需要O2参与
A和D对照 铜生锈需要 参与
【实验分析】
二氧化碳(或CO2)
A和C
水(或H2O)
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铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],铜生锈的化学方程式为 。
青铜文物从出土到展出需经过除锈、矫形、补配、拼接、缓蚀、封护、做旧等一系列复杂的修复工艺。博物馆通过调控保存环境降低馆藏青铜文物的腐蚀速度。
2Cu+H2O+CO2+O2 Cu2(OH)2CO3
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2.我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是:“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼(反应后生成一氧化碳)垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅(锌)也。”此工艺过程分解模拟如图(已知:Zn的熔点为420 ℃,沸点为907 ℃)。请结合图文信息,分析思考,解决问题:
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(1)炉甘石主要成分属于 (多选,填字母)。
a.纯净物 b.化合物 c.混合物 d.氧化物
(2)装入原料器之前,将炉甘石敲碎的目的是
。
(3)煤属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源。“其底铺薪”中的“薪”的作用是 。
ab
增大反应物间的接触面积,使反应更快更充分
不可再生
作燃料,提供高温
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(4)高温炉内,碳酸锌(ZnCO3)在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO,反应的化学方程式为 。ZnCO3中碳元素的化合价为 。
(5)冷凝器通过控制温度除去CO的同时液态锌流出,故温度应控制在 。
(6)我国古代冶锌晚于铁和铜,结合已知信息,分析说明其中的原因是
。
高温
ZnCO3+2C Zn+3CO↑
+4
420~907 ℃
锌的化学性质比铁和铜活泼,更难冶炼
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3.中国传统文化对人类文明贡献巨大,很多诗句和典籍中都蕴含着化学知识。
(1)“春蚕到死丝方尽”所描述的蚕丝属于 (填“天然”或“合成”)纤维。
(2)“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”中“烈火焚烧”是指高温煅烧石灰石,该反应的化学方程式是 。
天然
高温
CaCO3 CaO+CO2↑
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(3)《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
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①在图2的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气,“逆流而行”的目的是 ;再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质,此反应中体现了一氧化碳的 (填“氧化”或“还原”)性。
②“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁,炒过稍冷之时,或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁,是为了降低生铁中 元素的含量。
使反应物充分接触,增大反应物之间的接触面积
还原
碳(或C)
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07
学 科 实 践
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结合化学、物理、生物学课程中有关物质的变化、能量的转化等知识,查阅资料,设计金属垃圾回收利用的方案,实施其中可操作的部分,并对金属的回收利用提出建议。
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THANKS
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