合金及金属冶炼中考化学总复习资料.docx

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合金及金属冶炼中考化学总复习资料

第02讲_合金及金属冶炼

知识图谱

合金

知识精讲

一．合金的定义

合金是指由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

二．合金的特性

1．合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能。

2．一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。

例如，铝硅合金的熔点为564℃，比纯铝或硅都低。

3．合金比成分金属具有更好的硬度和强度及机械加工性能。

例如:

硬铝（含铜、镁、锰、硅）的强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小。

三．常见合金

1．钢铁

（1）钢铁是指铁与碳、硅、锰、磷、硫以及少量的其他元素所组成的合金。

除铁外，碳的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。

（2）按含碳量不同，铁碳合金分为钢与生铁两大类：

①钢是含碳量为0.03%－2%的铁碳合金。

②铁是含碳量2%－4.3％的铁碳合金。

③若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。

2．铝合金：

（1）铝合金的突出特点是密度小，强度高。

（2）常用的有：

①Al－Mn、Al－Mg合金，耐蚀性好，称防锈铝合金。

②Al－Cu－Mg、Al－Cu－Mg－Zn合金。

③Al－Li合金，可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。

3．铜合金：

广泛使用的有：

黄铜、青铜和白铜。

（1）黄铜：

Cu－Zn合金，有优良的导热性和耐腐蚀性。

（2）青铜：

Cu－Sn合金，常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。

（3）白铜：

Cu－Ni合金，有优异的耐蚀性和高的电阻。

4．21世纪的重要金属材料–––钛合金

钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。

船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金。

总之，目前工业上应用的合金种类数以千计，更多地应用在生活、生产、国防等。

四．常见合金的主要成分，性能和用途：

常见合金的主要成分、性能和用途

三点剖析

一．考点:

1．合金的概念和性能

2．合金与组成它们的金属的性质比较

3．合金的应用

二．重难点:

1．铁和钢的比较

2．几种钢的比较

3．钛和钛合金的应用

三．易错点:

钢和铁的区分：

金属材料包括金属和合金两大类，铁是纯金属，而钢是铁的合金，是按照含碳量的多少来划分的，铁合金包括生铁和钢两大类，生铁的含碳量为2%—4.3%，钢的含碳量为0.03%—2%。

题模精讲

题模一：

合金的特性

例1.1.1下列关于合金的叙述正确的是（）

A．合金可能是混合物也可能是化合物

B．合金的所有性质和性能都比其纯金属好

C．合金也是金属材料

D．合金是在金属中加热熔合某些金属而成

例1.1.2下列比较正确的是（）

A．含碳量：

钢>生铁

B．抗腐蚀性：

不锈钢>纯铁

C．硬度：

铜>黄铜

D．熔点：

焊锡>锡

题模二：

合金的分类

例1.2.1生铁和钢的主要区别（）

A．生铁和钢的主要成分都是铁，其含碳量不同，性能不同

B．生铁是铁，钢是铁的氧化物

C．生铁和钢都是铁合金

D．生铁和钢的主要成分不同

例1.2.2下列物质不属于合金的是（）

A．球墨铸铁

B．氧化铁

C．锰钢

D．不锈钢

题模三：

合金与组成金属的性能差异

例1.3.1将t℃时的某饱和溶液蒸发一定量水后再恢复到t℃有晶体析出。

下列说法不正确的是（）

A．溶液质量减小

B．溶液仍为t℃时的饱和溶液

C．溶质在t℃时的溶解度不变

D．溶质质量分数减小

例1.3.2制取合金常用的方法是将两种或多种金属（或金属与非金属）加热到某一温度，使其全部熔化，再冷却成为合金。

根据下表中的数据判断（其他条件均满足），下列合金不宜采用上述方法制取的是（）

A．Fe－Cu合金

B．Mg－Fe合金

C．Na－Al合金

D．Na－Cu合金

例1.3.3下列说法中错误的是（）

A．合金中可能含有非金属

B．高炉炼铁的废气可以不经过处理直接排放到大气中

C．铁锈是一种疏松多孔的物质，其主要成分是氧化铁

D．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一

随堂练习

随练1.1下列有关合金的说法正确的是（）

A．合金不能导电、传热

B．合金没有延展性

C．合金属于化合物

D．合金的许多性能与其组成成分不同

随练1.2下列物质中不属于合金的是（）

A．水银

B．黄铜

C．18K白金

D．焊锡

随练1.3人类的生产和生活中离不开金属材料。

通常所说的“金属材料”，既包括纯金属，也包括各种合金。

下列金属材料不属于合金的是（）

A．青铜

B．生铁

C．紫铜

D．焊锡

随练1.4所谓合金，就是不同种金属（或金属与非金属）在熔化状态下形成的一种熔化物，根据下表中四种金属的熔沸点判断，其中不能形成合金的是（）

A．

和

B．

和

C．

和

D．

和

随练1.5下列说法中不正确的是（　　）

A．生铁的含碳量比钢多

B．生铁和钢都是铁的合金

C．球墨铸铁机械强度较差，主要用于炼钢

D．炼铁的主要设备是高炉，炼钢的主要设备是转炉、电炉或平炉

随练1.6青铜、黄铜、白铜都是铜的合金，具有重要的用途．

（1）工业上用青铜制造轴承、齿轮，而不用纯铜，其原因之一是青铜的硬度比纯铜的硬度（填“大”或“小”）___________________________________________________。

（2）黄铜主要由铜、锌组成，要出去黄铜粉末中的锌，可以加入足量的稀盐酸，反应的化学方程式为：

_______________________________________。

（3）白铜可用于制造钱币，可以推测白铜所具有的性质之一是____________________________。

金属的冶炼

知识精讲

一．常见的金属矿物

1．在工业上把能够用来提炼金属的矿物叫做矿石。

用金属矿石可以冶炼金属。

2．常见的金属矿石有：

（1）铁的矿物主要有：

赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2）、褐铁矿（主要成分Fe2O3·xH2O）

（2）铜的矿物主要有：

黄铜矿、赤铜矿（主要成分Cu2O）、孔雀石（主要成分Cu2（OH）2CO3）、斑铜矿等。

（3）铝的矿物主要有：

铝土矿、明矾石等。

二．铁的冶炼

1．铁的冶炼

铁的化学性质比较活泼，所以地壳中的铁都是以化合物的形式存在。

（1）冶炼原理：

在高温下用CO从铁的氧化物中将铁还原出来。

如磁铁矿（主要成分Fe3O4）、赤铁矿（主要成分Fe2O3）等。

（2）炼铁设备：

高炉

（3）原料：

铁矿石、焦炭、石灰石、空气

2．金属冶炼的一般方法：

用焦炭、氢气或一氧化碳还原

3．金属冶炼的方程式：

三．实验室用一氧化碳还原氧化铁

实验原理：

仪器试剂：

实验操作：

1．按下图组装仪器，并检查其密性。

2．把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上。

3．把硬质玻管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排气；待排尽后，点燃出气口处的酒精灯及酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。

4．当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却。

实验现象：

红棕色的氧化铁粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊。

注意问题：

1．一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。

2．一氧化碳应预先制备好，放在贮气瓶内，也可以球胆代替贮气瓶。

实验改进：

可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用。

三点剖析

一．考点:

1．常见金属矿石

2．铁的工业冶炼

3．铁的实验室还原原理

二．重难点:

1．工业炼铁的原理和相关化学反应方程式

2．实验室还原氧化铁的原理和现象

三．易错点:

一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳不属于置换反应。

置换反应是一种单质和一种化合物反应生成新的化合物和新单质的过程。

题模精讲

题模一：

常见的金属矿物

例2.1.1为了初步确定某种铁矿石的种类，取该铁矿石用盐酸溶解，有气体放出，这种铁矿石的名称是（）

A．磁铁矿

B．赤铁矿

C．菱铁矿

D．大理石

题模二：

铁的冶炼

例2.2.1下列变化前者属于化学变化，后者属于物理变化的是（）

A．粉碎铁矿石，生铁冶炼成钢

B．钢锭钆成钢条，钢铁熔化

C．铁矿石冶炼成铁，钢铁生锈

D．铝器皿表面形成保护膜，钢铁表面涂油漆

例2.2.2某炼铁厂冶炼生铁的过程中有2%的铁损失，该厂每天要生产含有4%（质量分数）杂质的生铁80t，需要含氧化铁的质量分数为70%的赤铁矿多少吨？

题模三：

实验室还原氧化铁

例2.3.1在检验一包混有氧化铁的铁粉中氧化铁含量时，某小组同学称取10g该样品，按下图所示装置进行实验，请你一同参与并解答问题。

（1）装置A中反应的化学方程式为________。

（2）若他们想通过B装置反应前后的质量变化来测定该样品中氧化铁的含量时，你认为B中最好应使用________的浓溶液，该反应的化学方程式为________。

（3）从防止大气污染和节约资源角度考虑，你对尾气处理的建议是________。

（4）实验完毕后，某同学称得A中剩余固体的质量为9.04g，装置B增重2.64g，则该铁粉样品中含氧化铁的质量分数为________。

随堂练习

随练2.1铜矿孔雀石的主要成分是（）

A．

B．

C．

D．

随练2.2工业上高炉炼铁用的原料是（）

（1）焦炭

（2）石灰石（3）一氧化碳（4）铁矿石

A．

（1）

（2）

B．（3）（4）

C．

（1）

（2）（4）

D．

（2）（3）（4）

随练2.3某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿石（主要成分为氧化铁）、空气等，主要反应过程如图

（1）在上面方框中写出有关反应的生成物化学式。

（2）写出②、③两步的化学方程式②_____________③_______________

随练2.4某学生小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究．

（1）假设：

该反应的气体产物全部是二氧化碳．

（2）设计方案：

将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应，测定生成气体中碳元素与氧元素的质量比．

（3）查阅资料：

氮气不与碳、氧化铁产生反应，可用来隔绝氧气．

（4）实验：

（5）数据处理：

生成气体中的碳元素与氧元素的质量比________．

（6）结论：

根据数据处理结果，得出原假设不成立，理由是________________________．

（7）用你学过的化学知识解释上述实验所得的结论：

________________________．

随练2.5学了炼铁原理后，小明想用此原理测定某一生锈铁粉中氧化铁的质量分数。

于是他取m1g生锈的铁粉样品，按下图所示装置进行实验，测定该样品中氧化铁的质量分数（铁锈按氧化铁处理）。

（1）装置A中反应的化学方程式是___________________。

（2）某同学欲通过B装置反应前后的质量变化，测定该样品中氧化铁的质量分数。

B中的最佳试剂是_____（填序号），实验时B中反应的化学方程式是_____。

①澄清石灰水②氢氧化钠浓溶液③稀盐酸④水

（3）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：

①实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；②停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中；③______________________。

（4）完全反应后，甲同学称得铁粉的质量为m2g，同时测得装置B增重m3g，则铁粉样品中氧化铁的质量分数为_____________________。

课后作业

作业1某铁合金样品3g在纯氧气中完全燃烧，将所得的气体全部通入足量的澄清石灰水中，只生成0.12g白色沉淀，则此铁合金属于（　）

A．高碳钢

B．中碳钢

C．低碳钢

D．生铁

作业2下列关于“合金”说法正确的是（　　）

①合金中至少含两种金属②合金中的元素以化合物的形式存在③合金中一定含有金属④合金一定是混合物⑤合金依然具有金属特性⑥合金的硬度一般比各成分金属低、熔点高⑦合金属于金属材料．

A．④⑥

B．①②③

C．③④⑤⑦

D．③④⑥⑦

作业3我国劳动人民在3000年前的商代就制造出精美的青铜器。

青铜器是铜锡合金，它具有良好的铸造性、耐磨性和耐腐蚀性。

取某青铜样品8.1g，经分析，其中含锡0.9g，则此青铜中铜与锡的质量比是（　）

A．9∶2

B．9∶1

C．8∶1

D．4∶1

作业4生铁和钢都是铁合金，生铁中含碳量在2.0%—4.3%之间，钢的含碳量在0.03%—2.0%之间。

将一块质量为10.0g的铁合金放入锥形瓶中，再向锥形瓶中加入100g稀H2SO4，恰好使铁合金中的铁完全反应（碳不溶于稀H2SO4；铁合金中其它元素含量很低，可忽略不计），测得生成H2的体积为4.00L（H2在该条件下的密度为0.0880g/L）。

试根据计算回答：

（计算结果保留三位有效数字）

（1）该铁合金时生铁还是钢？

（2）反应后所得溶液的溶质质量。

作业5铺设铁路的钢轨所用的合金钢中含有（）

A．钨

B．硅

C．锰

D．铬和镍

作业6常见矿石名称与其主要成分：

赤铁矿的主要成分是______；铝土矿的主要成分是______；黄铁矿的主要成分是______；磁铁矿的主要成分是______．

作业7高炉炼铁的还原剂是（）

A．焦炭

B．铁矿石

C．氢气

D．一氧化碳

作业8含

的赤铁矿5000t，经高炉冶炼后，可得到含碳等杂质2.5%的生铁多少吨？

作业9做完“铁在氧气里燃烧”实验后，小冬同学有两个疑惑不解的问题，于是她进行了以下探究活动，请你一同参与．

【问题1】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？

【查阅资料1】

（1）自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种（FeO极易被氧化为Fe2O3）；

（2）铁的氧化物均能溶于酸的溶液．

【实验探究】将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入________________溶液，观察到的现象是________________________，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁．

【问题2】铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢？

【查阅资料2】

（1）Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表：

（2）Fe2O3高温时分解成Fe3O4．

【理论探讨】

根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在________________之间，在此温度范围内Fe2O3已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4．

【拓展延伸】

（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须________________________；

（2）Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体，请写出此反应的化学方程式_______________________（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色________________就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理．

作业10如图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（）

A．充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡

B．在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色

C．该实验的反应原理为

D．在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中

答案解析

合金

题模精讲

题模一：

合金的特性

例1.1.1

【答案】C

【解析】合金一定是混合物，但不一定是金属熔合某些金属，也可以熔合非金属，如生铁是铁与碳的合金。

合金在某些性质和性能比其纯金属好，并不是所有的性质，所以叙述正确的是C选项。

例1.1.2

【答案】B

【解析】A．生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁中的含碳量大于钢中的含碳量，故A错误；

B．不锈钢不易生锈，而纯铁在有水和氧气并存时易生锈，故不锈钢的耐腐蚀性强于纯铁，故B正确；

C．黄铜是铜的合金，合金的硬度大于纯金属的硬度，故C错误；

D．合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，焊锡（锡铅合金）的熔点比锡的低，故D错误；

题模二：

合金的分类

例1.2.1

【答案】A

【解析】生铁和钢都是铁的合金，主要区别是含碳量不同，性能不同。

生铁中除含有碳外还含有硅、锰和少量的硫、磷等；钢是含碳量在0.03%～2%之间的铁合金，并不是铁的氧化物。

所以生铁和钢的主要区别是含碳量不同，因而性能也不同。

所以正确说法是A。

例1.2.2

【答案】B

【解析】A．球墨铸铁是铁、碳、硅、锰形成的混合物，属于合金，故A正确；

B．氧化铁是金属氧化物，是纯净物，不属于合金，故B错误．

C．锰钢是铁、锰、碳形成的混合物，属于合金，故C正确；

D．不锈钢是铁、铬、镍形成的混合物，属于合金，故D正确；

题模三：

合金与组成金属的性能差异

例1.3.1

【答案】D

【解析】原溶液为t℃时的饱和溶液，蒸发溶剂，由于溶剂减少，因此会有溶质析出，溶液质量减小，A正确；因为溶液温度不变，所以溶解度不变，溶液仍为t℃时的饱和溶液，溶质质量分数不变。

例1.3.2

【答案】BD

【解析】制取合金常用的方法是将两种或多种金属（或非金属）加热到某一定温度，使其全部熔化，再冷却成为合金．说明两者可以同时处于熔化状态下。

A．当熔点较高的铁开始熔化时，铜也处于液体状态．所以可以加工合金；

B．当熔点较高的铁开始熔化时，镁已经处于气体状态，不宜采用上述方法制取；

C．当熔点较高的铝开始熔化时，钠也处于液体状态，所以可以加工合金；

D．当熔点较高的铜开始熔化时，钠已经是气体状态，所以不宜加工成合金。

例1.3.3

【答案】B

【解析】A．合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，因此可以有非金属，正确但不符合题意，故选项错误；

B．高炉炼铁的废气不经过处理直接排放到大气中，其中的一氧化碳会污染空气，符合题意，故选项正确；

C．铁锈是一种疏松多孔的物质，其主要成分是氧化铁，因此铁锈属于混合物，正确但不符合题意故选项错误；

D．保护金属资源的措施有：

合理的开采金属矿物、寻找金属的替代品、金属的回收利用等，金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一，正确但不符合题意，故选项错误；

随练1.1

【答案】D

【解析】A．铝合金具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，因此合金也导电；故A错误；

B．合金也有延展性，故B错误；

C．合金属于混合物，不是化合物，故C错误；

D．合金的许多性能与组成它们的成分不同，如合金的硬度大，熔点低，耐腐蚀，故D正确；

随练1.2

【答案】A

【解析】

随练1.3

【答案】C

【解析】青铜、生铁、焊锡都是由金属与金属或金属与非金属形成的具有金属特性的混合物．ABD都是合金，C紫铜是金属单质

随练1.4

【答案】C

【解析】

和

的熔沸点相差很大，在

沸腾的时候，

还是固体，所以无法形成合金

随练1.5

【答案】C

【解析】A．生铁的含碳量比钢多．正确；

B．生铁和钢的主要成分是铁，还含有碳等物质，都是铁的合金．正确；

C．球墨铸铁具有很高的机械强度．错误；

D．炼铁的主要设备是高炉，炼钢的主要设备是转炉、电炉或平炉．正确．

随练1.6

【答案】

（1）大；

（2）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；（3）耐腐蚀

【解析】

（1）青铜的硬度比纯铜的硬度大，工业上用青铜制造轴承、齿轮，而不用纯铜；

（2）锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为：

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；

（3）白铜具有良好的耐腐蚀性，所以白铜可用于制造钱币。

金属的冶炼

题模精讲

题模一：

常见的金属矿物

例2.1.1

【答案】C

【解析】常见的铁矿石有赤铁矿（Fe2O3），磁铁矿（Fe3O4），菱铁矿（FeCO3）等；能与盐酸反应，产生气体的铁矿石，只有菱铁矿，因菱铁矿的主要成分是FeCO3属于碳酸盐与盐酸反应有二氧化碳气体生成．

题模二：

铁的冶炼

例2.2.1

【答案】D

【解析】区别物理变化和化学变化的主要依据是有无新物质生成．A选项中前者属于物理变化,后者属于化学变化；B选项中均属于物理变化；C选项中均属于化学变化；D选项中前者发生了化学变化,后者发生了物理变化．

例2.2.2

【答案】160吨

【解析】设需此矿石的质量为x

答：

需要赤铁矿160t

题模三：

实验室还原氧化铁

例2.3.1

【答案】

（1）

（2）氢氧化钠；

（3）在末端加上一燃着的酒精灯把剩余的一氧化碳燃烧掉（4）32%

【解析】

（1）一氧化碳还原氧化铁的化学反应式是：

．

（2）能很好的吸收二氧化碳的物质是氢氧化钠浓溶液，所以欲通过B装置反应前后的质量变化，测定该样品中氧化铁的质量分数．应选用的最佳试剂是氢氧化钠浓溶液．它与二氧化碳的化学反应式是：

．

（3）燃烧掉多余的一氧化碳是消除污染的较好方法．

（4）原有样品为氧化铁（10g），反应后为剩余固体为（9.04g），减少的质量为0.96g，实质为氧元素的质量，运用差量法解题

设氧化铁的质量为X

氧化铁的质量分数为：

随堂练习

随练2.1

【答案】D

【解析】“孔雀石”的主要成分是碱式碳酸铜，故D正确

随练2.2

【答案】C

【解析】焦碳的作用：

1先和氧气反应生成二氧化碳,2和生成的二氧化碳反应生成一氧化碳,一氧化碳再作为还原剂和铁矿石（三氧化二铁或氧化亚铁或四氧化三铁）反应生成铁和二氧化碳.

石灰石的作用：

因为铁矿石中有杂质,就是二氧化硅,石灰石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙和二氧化硅反应生成硅酸钙和二氧化碳就是所谓的炉渣.故需要的原料是

（1）

（2）（4）

随练2.3

【答案】

（1）焦炭CO2CO铁

（2）②

③

【解析】

（1）有关反应的生成物的化学式为：

焦炭与过量的空气生成CO2，二氧化碳高温与焦炭反应生成CO；

（2）反应②为二氧化碳高温与焦炭反应生成一氧化碳，化学方程式为

反应③是一氧化碳与赤铁矿（主要成分是Fe2O3）的反应，化学方程式为

随练2.4

【答案】（4）

（5）1：

2；

（6）实验所得碳、氧元素质量比与CO2中碳、氧元素质量比不相符．

（7）所的气体是CO和CO2

【解析】（4）①A在这里主要支持直玻璃管进行加热反应的，B主要用来检验混合气和澄清石灰水反应的，故答案为：

铁架台，试管；

②一氧化碳和氧气混合在点燃的条件下，可能发生爆炸，故答案为：

赶尽装置中的空气（或氧气）；

③