金属资源的保护与利用.docx
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金属资源的保护与利用
九年级化学下册预习系列
金属的化学性质（三）
第八章金属和金属材料
金属资源的利用和保护
[课前预习]
1．地球上的金属资源除少数很不活泼的金属有单质形式存在外，其余都以________形式存在。
2．工业上把能用来提炼金属的矿物叫做________。
赤铁矿的主要成分是________，铝土矿的主要成分是________，辉铜矿的主要成分是________。
3．用赤铁矿（主要成分Fe2O3）作原料，炼铁的主要反应的化学方程式是：
____________________________。
该反应中，铁元素的化合价由______价变为______价。
A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵
B．回收铝饮料罐可以节约金属资源
C．回收铝饮料罐可以节约能源
D．回收铝饮料罐可以减少对环境的污染
5．下列有关说法正确的是（ ）
A．铁与水直接接触必然会生锈 B．铁与氧气直接接触必然会生锈
C．金属表面涂有的保护层被部分破坏时并不会导致金属被腐蚀
D．铁的锈蚀发生的是化学变化
[课堂导学]
一、铁的冶炼
【知识精讲】
1．原理：
在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的____________将铁矿石里的______还原出来。
2．主要原料：
__________、__________、__________和空气。
3．工业炼铁主要设备：
_____。
4．冶炼过程中发生的化学反应：
C＋O2
CO2；2CO＋O2
2CO2；3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2；
CaCO3
CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2
CaSiO3。
石灰石的主要作用是将矿石中的____________________ 。
【活动探究】实验室一氧化碳还原氧化铁
1．仪器：
铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞、导气管。
2．药品：
氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体。
3．装置图
4．步骤：
（1）检验装置的__________；
（2）装入药品并固定；（3）向玻璃管内通入一氧化碳气体；（4）给氧化铁加热；（5）停止________；（6）停止______________。
5．现象：
（1）玻璃管内的粉末由____色逐渐变为____色。
（2）试管内石灰水变________，证明有______生成。
6．化学方程式：
______________________；
Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O；
除去尾气反应：
___________________。
7．注意事项
（1）CO早出晚归：
早出：
先用CO赶出试管内的________防止爆炸；晚归：
结束时，停止加热，继续通入CO至玻璃管冷却，防止生成的铁________________。
（2）酒精灯迟到早退：
CO先通气后，再用酒精灯加热；实验完毕后，酒精灯要先撤离再停止通气。
8．尾部酒精灯的作用：
______________________________。
题型一、关于金属的冶炼
【例题1】（2010年鞍山）某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。
请回答有关问题：
⑴为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→（）→（）→（）。
C装置中NaOH的作用是。
⑵实验开始时，应（填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”），目的是。
⑶实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为，反应方程式为。
⑷除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3（请写一物质的化学式）。
【变试题一】
（2011年上海市）实验室废液中含有硝酸银、硝酸铜，实验小组利用稀硝酸和铁粉分离回收银和铜，设计如下方案。
先在废液中加入过量的铁粉，充分反应后过滤得到滤渣A，其成分为银、铜和铁。
再对滤渣A按如下流程图处理：
①先再废液中加入过量的铁粉，过量的目的是______________。
Ⅰ．加快反应速度Ⅱ．铁的金属活动性较强Ⅲ．使反应充分进行
②写出CuO与H2SO4反应的化学方程式___________________________________。
③滤液D中溶质的成分有________（填化学式）。
④含有硫酸亚铁的滤液有_________（填框图中字母）。
⑤如果在过滤操作中发现滤液浑浊，在仪器洁净、滤纸为破损的前提下，你认为滤液的浑浊的原因可能是___________。
【变试题二】（2011年扬州）粗还原铁粉是一种重要的化工原料，某兴趣小组对其进行下列研究：
【物质制备】利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下：
粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质，可用氢气在高温下进一步还原，其反应方程式为：
FexOy+yH2====xFe+yH2O、Fe3C+2H2==3Fe+CH4。
（1）写出焙烧中氧化铁与CO反应的化学方程式。
（2）焙烧中加焦炭的作用除了可以生成CO外，还能。
【含量测定】为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数，按如下装置进行实验，已知CH4+4Fe2O3====3CO2+6H2O+8Fe（假设每步反应都完全且不考虑装置内原有空气对测定结果的影响）。
（3）主要实验步骤如下：
①按顺序组装仪器，检查装置的气密性，称量样品和必要装置的质量；②点燃A处酒精灯；③缓缓通入纯净干燥的H2；④点燃C处酒精灯；⑤分别熄灭A、C处酒精灯；⑥再缓缓通入少量H2；⑦再次称量必要装置的质量。
操作的先后顺序是①→③→→→⑤→⑥→⑦（填序号）。
（4）步骤③的目的是，验证该步骤目的达到的实验方法是；步骤⑥的目的是
。
（5）若装置D、E分别增重mg和ng，则m与n的关系为（填字母）；
A.11m=9nB.11m＜9nC.11m＞9n
若缺少装置D，则所测氧元素的质量分数将（填填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（6）粗还原铁粉样品的质量为30.000g，装置B、E分别增重0.180g和0.220g，计算样品中氧和碳元素的质量分数（要求计算过程）。
【练习】
1、如下图所示为炼铁实验装置，按下列要求进行回答：
（1）写出有标号的仪器名称：
①________________；②____________。
（2）A装置中观察到的现象是：
_______________________。
B装置中观察到的现象是：
_________________________。
装置C处气体燃烧时产生______色火焰。
（3）写出B、C两部分所发生反应的化学方程式。
B：
_______________________________。
C：
______________________________。
2、某钢铁厂用高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如下图：
（1）在上图方框中填出有关反应生成物的化学式
（2）写出反应的化学方程式①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3、某课外活动小组拟用下列装置做炼铁原理的实验，同时检测氧化铁的纯度（假设赤铁矿石中不含其他与CO反应的成分）并除去尾气，与Fe2O3反应的CO需纯净干燥。
（1）若按气体从左向右流向时，上述仪器组装连接的顺序是 接 ， 接 ， 接 ， 接 。
（2）装置乙的作用是 ，装置丙的作用是 。
（3）实验结束时，先熄灭戊处酒精灯，还必须从甲处排出一些混合气体直至试管冷却其主要原因是 。
（4）戊实验中看到的现象是 。
4、2011年是国际化学年，其宗旨是“增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学”。
某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁的实验做了绿色化改进后制取单质铁（K1，K2是活塞）：
（1）关闭K1、开启K2，可以验证CO还原Fe2O3的产物。
①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行______________。
②CO还原Fe2O3的化学方程式为：
_______________________。
③在e处点燃气体的目的是_________________________。
（2）关闭K2，开启K1，可以将d口出来的气体再从a通入装置而循环使用。
①c瓶中应装____________（填序号）。
A．澄清石灰水 B．水 C．石蕊溶液 D．浓硫酸
②反应完后（假设b瓶中NaOH全部转化为纯碱），要从b瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、________、结晶。
③该实验这样改进的主要优点是_______________________________________。
二、有关工业炼铁的计算
1．纯净物与含杂质物质的换算关系
纯净物质量
混合物质量
纯度＝―――――×100%＝1－杂质的质量分数
2．含杂质物质的化学方程式的计算步骤
（1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。
（2）将纯净物的质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。
【例题1】（2011•牡丹江）小文同学利用下图实验装置测定某赤铁矿石样品中Fe2O3的质量分数，取l0g样品与足量CO充分反应后，测得剩余固体的质量为7.6g，下列说法正确的是（ ）（温馨提示：
杂质不参加反应）
A．玻璃管中的固体由黑色逐渐变成红色
B．实验中通入CO的质量为4.2g
C．生成CO2的质量为2.4g
D．铁矿石样品中Fe2O3的质量分数为80%
【例题2】（2012•宁夏）碳酸钙是牙膏中一种常用的摩擦剂，可用石灰水作原料来制备，某工厂为了测定一批石灰石中所含碳酸钙的质量分数，称取1000g石灰石中样品，磨成粉末后，放在电炉上高温煅烧至质量不再发生变化，冷却，称量剩余固体的质量为648g．样品中的杂质不参加反应，据此计算：
（1）生成二氧化碳的质量．
（2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数．
【例题3】（2010山东聊城）有两种外观类似黄金的①Cu-Zn合金和②Cu-Ag制品，若实验室只提供一瓶稀硫酸和必要仪器。
⑴你认为能测出合金（填序号）中铜的质量分数；
⑵取上述
（1）中合金粉末20g放入烧杯中，加入50g的稀硫酸，恰好完全反应，测得烧杯内剩余物质的质量为69．8g。
求：
①产生氢气的质量；
②求出该合金中铜的质量分数。
【例题4】测定某黄铜中锌的质量分数，某同学利用该合金与稀硫酸反应，进行了三次实验，所得相关的实验数据记录如下（实验中误差忽略不计）：
实验次数
第一次
第二次
第三次
所取合金的质量g
25
25
50
所用稀硫酸的质量g
120
160
100
生成氢气的质量g
0.4
0.4
0.4
（1）从上表数据分析，当所取合金与所用稀硫酸的质量比时，表明合金中的锌与稀硫酸中的硫酸恰好完全反应；
（2）计算黄铜中锌的质量分数。
【例题5】将16.0g含杂质25%的硫铁矿（主要成分是含有铁、硫两种元素的化合物），高温条件下与空气中的氧气充分反应（杂质不参与反应〕，只生成二氧化硫和8.0g氧化铁．
（1）计算溶解8.0g氧化铁需要20%的稀硫酸的质量．
（2）16.0g硫铁矿中含主要成分的质量为g，其中硫元素的质量为g．
（3）硫铁矿主要成分的化学式为
．
【例题6】小华想测定Cu-Zn合金和Cu-Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供了一瓶稀盐酸和相关的仪器。
（1）根据现有的条件，你认为只能测出_____________合金中铜的质量分数。
（2）为了测定该合金的组成，小华称取10g该合金粉末，在粉末中连续三次加入稀盐酸反
应。
每加一次盐酸，小华记录所得气体的质量，实验数据如下：
第一次
第二次
第三次
连续加入盐酸的体积（ml）
10
10
10
生成氢气的质量（g）
0.08
0.08
0.04
（3）从上表数据分析，小华用10g合金粉末总共收集到氢气_______g。
（4）求出该合金中铜的质量分数。
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