2018學(xué)年初三化學(xué)人教版(下)《金屬資源的利用和保護(hù)》知識(shí)點(diǎn)歸納+例題演練(含解析)

1、金屬資源的利用和保護(hù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 .知道一些常見的金屬（鐵）等礦物；掌握煉鐵的原理及有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算。2 .了解防止金屬生銹的簡(jiǎn)單方法，知道廢棄金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收金屬的重要性。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、幾種常見的金屬礦物1 .地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，除金、銀等少數(shù)很不活潑的金屬有單質(zhì)形式存在外，其 余都以化合物的形式存在。2 .幾種常見的金屬礦物的名稱和主要成分見下表：金屬礦物赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Al 2O3CuFeS2Cu2s【要點(diǎn)詮釋】1 .金屬元素在地殼中的含量由大到?。轰X鐵鈣、鈉鉀鎂。2 .工業(yè)上把

2、能用來提煉金屬的礦物叫做礦石。在自然條件下，鐵、鋁等金屬無單質(zhì)存在，因?yàn)檫@些金屬 的活動(dòng)性較強(qiáng)，會(huì)與氧氣、水等作用生成化合物。3 .人類最先使用銅，而后鐵，使用鋁只有一百多年的歷史，主要與三種金屬的化學(xué)性質(zhì)、冶煉難易有關(guān)。 要點(diǎn)二、工業(yè)煉鐵工業(yè)上冶煉鐵的原料、主要反應(yīng)原理、主要設(shè)備見下表：原 料鐵礦石、焦炭、石灰石等主要反應(yīng) 原理在高爐中焦炭的作用是提供熱量（碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，放熱），二氧化碳和碳反應(yīng)生成還原劑一氧化碳。高溫 C+CO2-5l 2CO高溫Fe2O3+ 3CO2Fe + 3CO2主要設(shè)備高爐【要點(diǎn)詮釋】1 .鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程。（1）在高爐中焦炭的作用是提供熱

3、量和生成還原劑一氧化碳。C+O2型型=CO2 （放熱反應(yīng)）C+CO2 - 2CO石灰石的作用是除 SiO2等雜質(zhì)，將礦石中的 SiO2轉(zhuǎn)化為爐渣 CaSiO3。CaCO3CaO+CO2 T高溫CaO+ SiO2一 CaSiO3(3)冶煉過程中的主要化學(xué)方程式:C+O2 - CO2C+CO2 - 2COFe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO22 .高爐煉出的鐵是生鐵，主要成分是鐵，還含有C、P、S等元素，所以生鐵是鐵和其它元素的合金。要點(diǎn)三、一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)探究1.實(shí)驗(yàn)裝置：(煉鐵的原理)：Fe2O3+3CO2.反應(yīng)的化學(xué)方程式-2Fe+3CO2第7頁3 .實(shí)驗(yàn)步驟：(1)檢查裝置的氣

4、密性。(2)將適量的氧化鐵粉末放入玻璃管內(nèi)，并固定裝置。(3)向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w，并點(diǎn)燃酒精燈。(4)待裝置內(nèi)的空氣完全排凈后，點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱。(5)當(dāng)玻璃管內(nèi)紅色粉末變?yōu)楹谏珪r(shí)，停止加熱。(6)待玻璃管內(nèi)的固體冷卻至常溫后，停止通入一氧化碳?xì)怏w，并熄滅酒精燈。4 .實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變?yōu)楹谏吻宓氖宜儨啙?，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰?！疽c(diǎn)詮釋】實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1 .先通入一氧化碳?xì)怏w的目的：排凈裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳與空氣混合，加熱時(shí)發(fā)生爆炸。2 .實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通入一氧化碳?xì)怏w，直到玻璃管冷卻的目的：防止高溫下的鐵與空氣接觸被氧化。同 時(shí)，還可防止試管內(nèi)的澄清石灰

5、水被倒吸。3 .尾氣的處理：尾氣中的一氧化碳有毒，所以尾氣要經(jīng)過處理，可點(diǎn)燃使其生成無毒的二氧化碳?xì)怏w。4 .若實(shí)驗(yàn)中沒有酒精噴燈，也可用酒精燈代替，不過要在火焰上加一個(gè)金屬網(wǎng)罩，使火力更加集中，提 高溫度。要點(diǎn)四、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算化學(xué)方程式所表示的都是純凈物發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系，生成物也是純凈物的各物質(zhì)之間的質(zhì) 量關(guān)系，但實(shí)際上絕對(duì)純凈的物質(zhì)是沒有的。因此當(dāng)參與反應(yīng)或生成的是含雜質(zhì)的物質(zhì)時(shí)，必須先把含 有雜質(zhì)的物質(zhì)換算成純物質(zhì)的量，才能進(jìn)行計(jì)算。而實(shí)際煉鐵中所用的礦石是不純的，煉出的生鐵也是 不純的，因此進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)要注意換算。抬疝岫為打淤鐵礦石中氧化鐵的破*計(jì)算公式:住向

6、門的純度:一節(jié)歌苗做心后一，弟。喘生鐵的獻(xiàn)三黑疆 X 100%1 .化學(xué)方程式所表達(dá)的物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系都是參加反應(yīng)的純凈物間的關(guān)系。200t含雜質(zhì)20%的2 .做題時(shí)要重視審題，看清題目中所給的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是純度還是雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如用赤鐵礦石用于煉鐵，參加反應(yīng)的純凈物不是200t 20%,而是200t -20%)。3 .純物質(zhì)和不純物質(zhì)之間的關(guān)系：純物質(zhì)的質(zhì)量=不純物質(zhì)的質(zhì)量X純度。要點(diǎn)五、金屬資源的保護(hù)和利用1 .鐵銹蝕的條件及防銹蝕方法(1)鐵生銹的條件：鐵與水、氧氣同時(shí)接觸。(2)防止鐵生銹的方法：保持鐵制品表面的潔凈和干燥。在鐵制品表面形成保護(hù)膜：刷漆、涂油、鍍一層其它金屬、在鐵制品表面

7、形成致密的氧化物保護(hù)膜。改變鐵制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，制成不銹鋼。2 .保護(hù)金屬資源的有效途徑為(1)防止金屬銹蝕。(2)廢舊金屬的回收利用。(3)合理有效的開采礦物。(4)尋找金屬的替代品等。【要點(diǎn)詮釋】1 .鐵銹的主要成分是氧化鐵(Fe2O3)。2 .鐵銹與鋁、鋅表面的氧化膜不同，前者疏松，后者致密?！镜湫屠}】類型一、考查金屬的冶煉及含雜質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算1.下圖是聯(lián)合鋼鐵工業(yè)的基本生產(chǎn)流程示意圖。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出設(shè)備A的名稱：;(2)寫出以赤鐵礦為原料在高溫下與一氧化碳反應(yīng)制取鐵的化學(xué)方程式： (3)應(yīng)用化學(xué)原理分析， 工業(yè)煉鋼時(shí)用純氧而不用空氣的原因是： (4)鐵粉與生石灰都是常

8、用的干燥劑，現(xiàn)欲用化學(xué)方法檢驗(yàn)?zāi)呈称反械母稍飫┚烤故瞧渲械哪囊环N?請(qǐng)你簡(jiǎn)述方法和現(xiàn)象：?！敬鸢浮?1)高爐(2)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2(3)促使反應(yīng)更加劇烈，并獲得更多的熱量(4)加入稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生的為鐵粉，否則為生石灰(合理即可)【解析】(1)煉鐵的設(shè)備是高爐；(2)煉鐵原理就是用一氧化碳作還原劑將鐵從其氧化物中還原出來；(3)用純氧提高了反應(yīng)物的濃度，可以使反應(yīng)更加劇烈，獲得更多的熱量；(4)鐵可以和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，而生石灰和鹽酸反應(yīng)沒有氣體生成?！究偨Y(jié)升華】 本題的解題關(guān)鍵是了解煉鐵的原理，然后根據(jù)題目信息解答。2 .工業(yè)煉鐵是把鐵礦石和焦炭等原料一起加入高爐，在高

9、溫下通入空氣進(jìn)行一系列反應(yīng)把鐵還原出來。(1)赤鐵礦(主要成分為Fe2O3 )在高爐里反應(yīng)生成單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式是 。(2)計(jì)算：5000t含氧化鐵84%的赤鐵礦中，氧化鐵的質(zhì)量是 t;上述赤鐵礦理論上可煉得含鐵98 %的生鐵 t?！敬鸢浮?1) Fe2O3 + 3CO J?- 2Fe + 3CO2(2)4200t設(shè)4200t氧化鐵理論上可煉出含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為 X。Fe2O3 + 3CO =-2Fe + 3CO216056X24200t98 % x160 _42。比x=3000t答：可煉出生鐵 3000t?！窘馕觥?1)煉鐵的原理就是用還原劑CO,把鐵從鐵的氧化物中還原出來。(2)50

10、00t含氧化鐵84%的赤鐵礦中，純的氧化鐵的質(zhì)量是5000t 84% = 4200t;中所求生鐵的質(zhì)量是含雜質(zhì)的，如果設(shè)制得的生鐵質(zhì)量為X,則純鐵的質(zhì)量為 98%X,然后根據(jù)化學(xué)方程式，就可以求出X?！究偨Y(jié)升華】化學(xué)方程式中各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系都是純物質(zhì)的質(zhì)量，不純物質(zhì)要先換算成純物質(zhì)的量，再進(jìn)行計(jì)算。純物質(zhì)的質(zhì)量 =不純物質(zhì)的質(zhì)量 樹度。不能把不純的量直接代入方程進(jìn)行計(jì)算或者把雜質(zhì) 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)當(dāng)成純度代入方程計(jì)算。舉一反三：【變式1】鋼鐵公司用 2019t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的鋼坯多少噸？【答案】 解：2019t礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：2019t 80%=1600

11、t設(shè)1600t氧化鐵理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x高溫Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO216056X21600t96%x160 _ 16。旗x=1166.7t答：理論上可煉出含鐵 96%的生鐵的質(zhì)量為1166.7t。【變式2】現(xiàn)有含四氧化三鐵 85%的磁鐵礦200t,用一氧化碳做還原劑，充分反應(yīng)能煉出含雜質(zhì) 2%的鐵多少噸？【答案】解：設(shè)可煉出含雜質(zhì) 2%的生鐵的質(zhì)量為x。Fe3O4+ 4CO -3Fe+4CO2232168200t 85%x(1-2%)232紗0坨吃?i面2環(huán))X=125.6t答：能煉出含雜質(zhì) 2%的鐵125.6噸?！究偨Y(jié)升華】 本題中的已知量與未知量都是不

12、純物質(zhì)的質(zhì)量。如果根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，代入方程 式中的質(zhì)量必須是純物質(zhì)的質(zhì)量。類型二、考查金屬資源的保護(hù)和利用3 .某學(xué)習(xí)小組用相同的潔凈無銹的鐵釘對(duì)鐵制品銹蝕的條件進(jìn)行探究，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖所示，一周后觀 察，下列說法錯(cuò)誤的是()A.和中的鐵釘無明顯變化，中的鐵釘明顯生銹B.中加入的蒸儲(chǔ)水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧氣C.中鐵釘?shù)募住⒁?、丙三處，甲處銹蝕最嚴(yán)重D .探究發(fā)現(xiàn)鐵生銹的主要條件是鐵與空氣和水(火或水蒸氣)直接接觸【思路點(diǎn)撥】 根據(jù)鐵生銹的條件是鐵跟氧氣和水同時(shí)接觸分析；根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可推知鐵生銹的條件。【答案】C【解析】中鐵釘只與氧氣接觸，不生銹，中的鐵釘只與水接觸，不生銹

13、，故無明顯變化，中的鐵釘與水和氧氣同時(shí)接觸，明顯生銹，故A正確；試管中加入的蒸儲(chǔ)水要事先煮沸，考慮溫度升高氣體溶解度減小，目的是除去水中溶解的氧氣，故 B正確；中鐵釘?shù)募住⒁?、丙三處，乙處與水和氧 氣接觸的最為充分，銹蝕最嚴(yán)重，故 C錯(cuò)誤；經(jīng)過探究可以知道鐵在與水和氧氣同時(shí)接觸時(shí)最易生銹， 故D正確?！究偨Y(jié)升華】本題關(guān)鍵是分析三個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的條件和現(xiàn)象有什么不同，進(jìn)而得出結(jié)論。4.下面是某同學(xué)對(duì)鐵部分知識(shí)學(xué)習(xí)的過程。對(duì)鐵制品生繡的情況調(diào)查：調(diào)查內(nèi)容掉漆的自行車裸露在混凝土以外的鋼筋涂油的無銹鐵釘鍍銘鐵質(zhì)剪刀鐵制品銹蝕 的現(xiàn)象風(fēng)吹雨淋，時(shí)間長了， 掉漆的部分會(huì)生銹時(shí)間長了鋼筋表面出現(xiàn)銹層鐵釘較長時(shí)

14、間仍 不生銹男力較長時(shí)間不生銹(1)從調(diào)查中可知鐵制品生銹的主要條件是 。(2)提出下列保護(hù)鐵資源的建議，其中正確的是 。(填字母)A.防止鐵制品腐蝕B.回收利用廢舊鐵制品C.任意開采鐵礦石(3)通過鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，來比較鐵和銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 O【答案】(1)鐵與潮濕的空氣接觸(或鐵與氧氣和水同時(shí)接觸)(2) A、 B(3) Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu【解析】分析調(diào)查情況表：掉漆的自行車，裸露在混凝土以外的鋼筋，會(huì)生銹；涂油的無銹鐵釘，鍍銘鐵質(zhì)剪刀，不容易生銹，可知鐵與氧氣、水同時(shí)接觸就會(huì)生銹。防止鐵制品腐蝕，回收利用廢舊鐵制品都可以保護(hù)鐵資源

15、，而任意開采鐵礦石不可行?！究偨Y(jié)升華】認(rèn)真分析調(diào)查報(bào)告，了解鐵資源的保護(hù)方法是解決本題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式1】控制變量法是實(shí)驗(yàn)探究的重要方法。下列設(shè)計(jì)方案探究目的不能實(shí)現(xiàn)的是()A .甲可探究可燃物的燃燒是否需要與氧氣接觸B.甲可探究可燃物的燃燒是否需要達(dá)到一定溫度C.乙中對(duì)比可探究鐵的銹蝕條件與氧氣是否有關(guān)D .乙中對(duì)比可探究鐵的銹蝕條件與氧氣和水等物質(zhì)是否有關(guān)【答案】C【解析】薄銅片上的白磷與氧氣接觸燃燒了，而水中的白磷達(dá)到其著火點(diǎn)不能燃燒，因此，甲可探究可 燃物的燃燒是否需要與氧氣接觸；薄銅片上的白磷溫度達(dá)到了其著火點(diǎn)所以燃燒了，而薄銅片上的紅磷 與氧氣接觸不能燃燒，因此，甲可探究可燃物的燃燒是否需要達(dá)到一定溫度；中鐵釘和氧氣以及水同 時(shí)接觸，中鐵釘只和水接觸，中鐵釘只和氧氣接觸，一段時(shí)間后，中鐵釘沒有銹蝕，而中鐵 釘銹蝕，對(duì)比說明鐵釘銹蝕的條件之一是鐵釘與水接觸，對(duì)比說明鐵釘銹蝕的條件之一是鐵釘 與氧氣接觸，對(duì)比可知鐵釘?shù)匿P蝕與氧氣和水都有關(guān)。【變式2】人類每年都要從大自然中提取大量的金屬，用于滿足日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。(1)鋼鐵是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂米疃嗟慕饘俨牧?。高爐煉鐵常以焦炭、鐵礦石、石灰石、空氣等為原料。煉鐵過程中，一氧化碳和赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)反應(yīng)的化