九年级化学下册一课一测8金属和金属材料8.3金属资源的利用和保护试题(附答案)

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九年级化学下册一课一测8金属和金属材料8.3金属资源的利用和保护试题(附答案)

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8 金属和金属材料
知识图谱
                         状态:常温下是固体(Hg除外)
                         色泽:有金属光泽
                         导电性:良好
                         导热性:良好
                         延展性:良好
密度:较大                       
                         熔点:较高

                         与O2反应(如Mg、Al、Fe能在氧气中燃烧)
                         与酸反应(条件:活泼金属)
                            ①置换反应:A + BC === B + AC
                            ②金属活动性顺序:
                           K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
                         与盐溶液反应(条件:强者才能置换弱者)
                             如:Fe + CuSO4 === Cu + FeSO4

                  用途:(与性质联系)

1、 定义:在金属中加热熔合某些金属或非金属,就可制得具有金属特征的合金。

                                生铁:2%—4.3%
                                钢:0.03%—2%
                  3、其它合金:

                  4、性能:比纯金属优越

                                   原料:  铁矿石
                                          CO
                                   化学方程式:3CO + Fe2O3 ====== 2Fe + 3CO2
                                               ①CO——早出晚归;酒精灯——迟到早退
                                               ②最后放一盏酒精灯的作用——除尾气中的CO,防止使人中毒和污染大气
                                   有关不纯物质的计算

                               生锈条件:同时与O2和H2O接触
                               铁锈化学式:Fe2O3•xH2O
                               铁的保护措施:

             金属资源保护   措施:(4个)
                            金属回收的好处(2个)
 
1.常见矿石名称与其主要成分:
常见的金属矿产有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、铝土矿(主要成分是Al2O3)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
 
2.工业炼铁
(1)原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气
(2)原理:C+O2 CO2、CO2+C 2CO、3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。
(3)设备——高炉
(4)产品——生铁(铁合金、混合物)
备注:
① 高炉中冶炼得到的物质不是纯铁,是铁的合金——生铁。此炼铁反应不属于置换反应。
② 工业炼铁的原料中含有焦炭,但是从铁矿石中还原出铁的是CO。
3.实验室炼铁
(1)原理:
(2)步骤:①查气密性;②装样品;③通CO;④加热Fe2O3;⑤停止加热;⑥停通CO。
(3)现象:①红色粉末变黑;②澄清石灰水变浑浊;③点燃尾气时产生蓝色火焰。
(4)注意:①先通CO的目的:排出玻璃管内的空气,防止CO与空气混合发生爆炸;②实验完后继续通CO的目的:防止生成的铁在高温下又被氧化;③尾气处理:多余CO燃烧掉,防止CO污染空气。

① 稀盐酸 ② 大理石 ③ 饱和的碳酸氢钠溶液 ④ 浓硫酸 ⑤ 木炭 ⑥ 氧化铁 ⑦ 澄清石灰水
记忆技巧:一氧化碳早出晚归,酒精喷灯迟到早退。
备注:   
① 检验一氧化碳纯度的目的:防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
② 一氧化碳“早出”,酒精喷灯“迟到”的目的:排净装置内的空气,防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
③ 一氧化碳“晚归”,酒精喷灯“早退”的目的:防止灼热的铁重新被空气中的氧气氧化。
④ 因为一氧化碳有剧毒,随意排放会造成空气污染,所以必须进行尾气处理。(处理方法:可以在导管末端加一个酒精灯将其点燃;也可用一个气球收集起来再处理)
⑤ 澄清石灰水的作用:证明反应生成二氧化碳。
4.金属除杂相关计算
(1)混合物中某物质的质量分数(纯度)=  =1-杂质的质量分数
(2)该物质的质量=不纯物质的总质量×该物质的质量分数(纯度)
(3)不纯物质的总质量=
5.防锈的方法:
(1)保持铁制品表面的洁净与干燥。
(2)表面涂油、刷漆或表面镀上其他耐腐蚀的金属。
(3)通过化学反应使表面形成致密的氧化膜。
(4)制成合金如不锈钢。
6.保护金属资源的途径有:
(1)从资源的采掘和开发方面:
①有计划、合理地开采矿物;
② 回收利用废旧金属;
③ 寻找金属的代用品。
(2)从保护金属材料和制品方面:
防止金属的腐蚀。
备注:
①铁燃烧与铁生锈的实质相同,发生的都是氧化反应。但也有区别:铁燃烧是剧烈的氧化反应,条件是铁丝在氧气(并非空气)中燃烧,其产物是Fe3O4,呈黑色;而铁生锈则属于缓慢氧化,条件是铁与氧气、水同时接触,其产物是铁锈,主要成分是Fe2O3•xH2O,呈红褐色。
②许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,“铜锈”即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。金属铝也易生锈,“铝锈”是一层致密的氧化铝薄膜,覆盖在金属铝的表面,能防止内部的铝继续与氧气反应。

 
【例1】从效益和环保的角度分析,下列铁矿石中最不适宜炼铁的是(  )
A.赤铁矿石(Fe2O3)           B.磁铁矿石(Fe3O4)
C.黄铁矿石(FeS2)            D.褐铁矿石(Fe2O3•xH2O)
【答案】C
【解析】从效益的角度看,黄铁矿中铁元素的含量较低;从环保的角度看,黄铁矿中含有硫元素,冶炼时会产生二氧化硫气体导致空气污染,故选项C符合题意.
【总结】分析矿石是否有利于冶炼金属,可以从效益、环保两方面考虑。效益与矿石中金属的含量有关;环保与冶炼时是否产生害气体有关。
【例2】工业上将赤铁矿炼成铁是一个复杂的过程,炼铁高炉中发生的主要反应有(  )
①C+O2 CO2            
②Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O
③Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
④2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑
⑤CO2+C 2CO
A.②③⑤          B.①③⑤           C.①④⑤            D.②③
【答案】B
 【总结】把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下焦炭与过量的空气生成CO2,①C+O2 CO2。同时放出大量热供给炼铁使用,在高温条件下,二氧化碳与过量焦炭反应生成CO,○2CO2+C 2CO。一氧化碳与赤铁矿(主要成分是Fe2O3)反应生成铁。③Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。
【例3】某赤铁矿样品中含Fe2O3的质量分数为80%,则赤铁矿样品中铁的质量分数为(  )
A.80%           B.56%              C.20%           D.无法确定
【答案】B
 【总结】
(1)纯净物的质量=混合物总质量×纯净物的质量分数(纯度)。
(2)纯净物的质量分数(纯度)
=(纯净物质量÷混合物总质量)×100%
=1-杂质的质量分数。
(3)反应物或生成物中有杂质的计算分两步进行:
第一步:把不纯物质的质量换算成纯净物的质量;
第二步:代入化学方程式进行计算。
【例4】下列家庭小实验中,铁钉被腐蚀速度最慢的是(  )
A.         B.         C.          D. 
【答案】B
【解析】铁的锈蚀实际上是铁和氧气、水发生的一系列复杂的化学变化,当铁既不接触氧气又不接触水时锈蚀速度最慢.故正确答案选B.
【总结】
(1)铁的锈蚀实际上是铁和氧气、水发生的一系列复杂的化学变化,当铁既不接触氧气又不接触水时锈蚀速度最慢。
(2)防止铁生锈的方法是避免铁与氧气、水同时接触。
【例5】在金属表面覆盖保护膜是普遍采用的金属防锈措施之一.下列自行车的防锈措施中,不属于覆盖保护膜的是(  )
A.擦拭保持洁净与干燥               B.链条上油
C.轮圈镀铬                         D.车架喷漆
【答案】A
 【总结】防止铁生锈的措施大致分为三类:保持铁制品表面洁净干燥;加保护膜从而阻止铁与氧气和水的接触;改变金属结构如制成合金。

 
一、选择题
1.一地质勘探队经过勘探发现某地有四处铁矿,贮量相当丰富,经分析发现它们分别是磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)和黄铁矿(主要成分是FeS2)。测得四种铁矿中杂质含量相同。则四种铁矿中具有开采价值的最优选择是(  )
A.磁铁矿   B.赤铁矿   C.菱铁矿   D.硫铁矿
2.下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是(  )
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是:
④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是:
A.①②③     B.②③④     C.①③④     D.①②④
3.下列措施中,不能防止铁制品锈蚀的是(  )
A.喷漆                  B.镀一层耐腐蚀的金属
C.制成不锈钢            D.存放在潮湿的空气中
4.通常铝制品耐腐蚀的原因是(  )
A.铝的化学性质不活泼                      B.铝是银白色固体
C.铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜          D.铝的密度较小
5.向a、b两支具支试管中加入形状和大小完全相同的铁片,再向a中加入植物油,分别塞上橡皮塞,U型玻璃管内为红墨水(开始时两端液面等高),如图所示.放置一段时间后,下列叙述中,不正确的是(  )
 
A.两支试管中铁片均被锈蚀
B.植物油的作用是隔绝氧气和水
C.铁生锈的条件是与氧气和水同时接触
D.U型玻璃管两端的液面变为左低右高
6.在①铁矿石、②焦炭、③一氧化碳、④石灰石等物质中,属于炼铁主要原料的是(   )
A.①②③        B.①②④      C.①③④      D.②③④
7.右图所示的还原氧化铁的过程中,可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。下列说法不正确的是(  )
 
A.应增加尾气处理装置
B.澄清石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成
C.反应后,玻璃管中固体能被磁铁吸引,不能证明一定是铁
D.反应后,玻璃管中固体质量减少,证明一定有铁生成
8.实验室里用如图所示装置还原氧化铁,关于该实验下列说法错误的是(   )
 
A.玻璃管中发生的反应属于置换反应
B.该实验说明了一氧化碳既可以燃烧又有还原性
C.实验观察到的现象为红棕色固体变黑,澄清石灰水变浑浊
D.实验时,先通入纯净的一氧化碳,再点燃酒精喷灯给玻璃管加热
9.下列关于工业炼铁的叙述中错误的是(  )
A.主要原料为铁矿石、焦炭和石灰石等      
B.主要设备为电炉
C.主要原理为:3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe    
D.主要产物为生铁

二、非选择题
1.用2000t含氧化铁80%的赤铁矿矿石理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?
2. 某炼铁厂每天生产1000t含Fe 96%的生铁理论上需消耗含Fe2O370%的赤铁矿石多少吨?
3.人类对金属的开发和利用是循序渐进的。
(1)青铜器是人类较早使用的金属制品,人们主要采用“湿法冶金”。如将铁浸入硫酸铜溶液中,化学方程式为____________________________。
(2)随着技术的不断进步,人们能利用还原剂从金属的氧化物中将其还原出来。例如,高炉炼铁所涉及的物质转化过程如下:
 
其中,物质A为______________(填化学式),A与赤铁矿中的氧化铁反应的化学方程式为
____________________________。
(3)每年因为腐蚀(如铁生锈)而报废的金属相当于年产量的20%~40%,人们采用多种方法防止金属腐蚀。例如,将清洗后的铁锅擦干后存放可以防止铁锅生锈,其原因是______________
(4)铝的金属活动性比铁______________(填“强”或“弱”),但铝制品却具有比较好的抗腐蚀性能,其原因是______________________(用必要的文字和化学方程式说明)。

 
一、选择题:
1.
 2.
【答案】D
【解析】焦炭在炼铁过程中的主要作用是转化为一氧化碳,然后再还原铁矿石。故焦炭可提供热量和得到还原剂一氧化碳。
3.
【答案】D
【解析】铁在潮湿的空气中易生锈,因此防止铁生锈可以隔绝氧气,也可隔绝水。
A、喷漆能使铁制品与水和氧气隔绝,能够防止生锈,故A不符合题意;
B、镀一层耐腐蚀的金属能使铁制品与水和氧气隔绝,能够防止生锈,故B不符合题意;
C、制成不锈钢能够改变铁制品的结构,能够防止生锈,故C不符合题意;
D、铁制品放在潮湿的空气中时,能够和水与氧气充分接触,容易生锈,故D符合题意.
4.
【答案】C
【解析】铝的化学性质比较活泼,在通常情况下能和空气中的氧气反应生成一层致密而坚硬的氧化物薄膜,从而阻止了铝和氧气的进一步反应,对铝起到了保护作用.故选C.
5.
【答案】A
【解析】
 6.
【答案】B
【解析】
由于炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气(不用准备,只需设法鼓入高炉即可)等,所以,只有B选项是正确的.
7.
【答案】D
【解析】
A、尾气中可能含有未反应的一氧化碳,一氧化碳有毒,所以一定要进行尾气处理,故本选项说法正确;
B、试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成,故本选项说法正确;
C、因为四氧化三铁和铁都能被磁铁吸引,因此不能证明固体粉末中一定是铁,故本选项说法正确;
D、反应后,玻璃管中固体质量减少,不一定有铁生成,有可能是四氧化三铁或氧化亚铁生成,Fe2O3不论是还原成Fe3O4,FeO,Fe质量都会减少,因为它被带走了氧原子。
8.
【答案】A
【解析】
A、在玻璃管中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在加热时反应生成了二氧化碳和铁,在该反应中反应物是两种化合物,不属于置换反应.故A说法错误;
B、在该实验中,一氧化碳将氧化铁还原成铁,又能被点燃,说明了一氧化碳既有可燃性又有还原性.故B说法正确.
 9.【答案】B
【解析】工业炼铁的原理为3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe,原料为铁矿石(提供铁的氧化物)、焦炭(燃烧产生热量和提供一氧化碳)、石灰石(便于矿渣、杂质的分离),设备为高炉,产物铁含有杂质属于铁的合金生铁。

二、非选择题:
1. 【答案】解:2000t矿石中含氧化铁的质量为2000t×80%=1600t
设1600t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x。
 
折合为含铁96%的生铁的质量:1120t÷96%≈1166.7t
答:理论上可炼出含铁96%的生铁1166.7t。
【解析】纯物质的质量=不纯物质的质量×纯物质的质量分数。含有杂质的物质质量不能直接代入化学方程式中计算,因为杂质没有参加化学反应。本题也可以根据铁元素的质量在化学反应前后不变,利用化学式进行计算。
2.
【答案】解 :Fe质量为
1000 t×96%=960 t
设:铁矿石质量为x,则氧化铁质量为70%•x
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
160        112
70%x       960t
160∶ 70%x =112∶960t   
x= 1959.2 t
答:需消耗含氧化铁70%的赤铁矿1959.2吨
3.
【答案】
(1) (2)CO; (3)防止铁与水接触(4)强;铝与空气中的氧气反应: ,生成一层致密的氧化铝薄膜
【解析】
 (3)钢铁生锈的条件是与水和氧气接触,故将清洗后的铁锅擦干可以防止铁与水接触,从而达到铁锅防锈的目的;
(4)依据金属活动性顺序可知铝的活动性比铁强,由于铝能与空气中的氧气生成氧化铝并附着在铝的表面,从而阻止了铝的进一步氧化,涉及到的反应方程式为: 。
 

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