8. 3 金属资源的利用和保护
课后
【难点辨析】
1．金属的活动性越弱，越容易以单质形式在自然界中存在。( )
2．金属在地壳中含量越多，世界年产量越多。( )
3．一氧化碳还原氧化铁属于置换反应( )
4．铁丝在氧气中燃烧可能生成三氧化二铁。( )
5．生铁和钢的性质和用途的差别主要是因为含碳量不同。( )
6．金属资源的回收不仅可以节约金属资源，而且可以保护环境。( )
【要点巩固】
7．下列物质的颜色不是黑色的是
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．MnO2 D．CuO
8．钢铁冶金行业正向“绿色企业”发展，从环保角度分析最不宜炼铁的是 （ ）
A．赤铁矿（Fe2O3） B．磁铁矿（Fe3O4）
C．黄铁矿（FeS2） D．菱铁矿（FeCO3）
9．下列关于金属的说法中，正确的是
A．大多数金属在自然界中以单质形式存在
B．钢属于合金，生铁不属于合金
C．铝土矿的主要成分是Al2O3
D．电线一般用铜制而不是银制，是因为铜的导电性比银好
10．下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
11．高炉炼铁的主反应为。下列有关说法正确的是
A．该反应既是氧化还原反应又是置换反应
B．CO由焦炭和焦炭燃烧所得的CO2反应产生
C．所得产物为生铁，含碳量比钢低
D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放
12．“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：，下列说法错误的是（ ）
A．反应中NiO发生还原反应
B．气体产物中可能有CO
C．该不锈钢中还含有铁和碳
D．该不锈钢合金的硬度小于纯铁
13．下列有关金属资源的利用与防护解释不合理的是
A．在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观
B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀
C．用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀
D．切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈
14．探究铁生锈的条件，有利于寻找防止铁制品锈蚀的方法。下列对比实验设计与所探究的条件(蒸馏水经煮沸并迅速冷却)，对应关系正确的是
A．甲和乙:水 B．乙和丙:空气 C．甲和丙:空气 D．甲和丁:水
15．铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是
A．铁的金属活动性比铝强
B．铝在自然界中以单质形式存在
C．锈蚀的铁制品无回收价值
D．自行车链条涂油有防锈作用
16．下列所举措施，不能有效保护金属资源的是
A．寻找、开发金属的替代品
B．加速国内矿产资源的开采
C．对易生锈的铁制品采取涂油、喷漆、搪瓷、镀金等措施
D．加强废旧金属的回收利用
17．人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属．下列有关金属资源的说法，错误的是（ ）
A．自然界中除少量不活泼的金属如金铂等以单质形式存在外，其余都以化合态存在
B．合理开发金属矿物，寻找金属替代品，回收利用废金属都是保护金属资源的方法
C．采用合理的方法防止金属锈蚀，可以有效的保护金属资源
D．自然界中的金属资源是取之不尽，用之不竭的
18．港珠澳大桥的桥、岛、隧以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是
A．在金属制品表面镀保护层
B．改变金属结构制成合金使用
C．在金属制品表面涂油漆
D．用稀盐酸定期清洗金属制品
19．如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。
（1）在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为_______。
（2）反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是________。
20．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图：
已知：生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为 0.03%~2%。
(1)反应：①Fe2O3+3CO[Math Processing Error] 2Fe+3CO，②Fe2O3+3C[Math Processing Error]2Fe+3CO。属于置换反应的是________，用于高炉炼铁的原理是______________(填序号)。
(2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是__________________________。
(3)热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是______________。炉渣中含有硅酸钙(CaSiO3)，其中硅元素的化合价是______________。
(4)炼钢炉中，通入纯氧的目的是_______________。将钢锭轧成钢板，体现了金属的______________性。
(5)钢铁制品可能会生锈，写出用稀硫酸除锈反应的化学方程式：______________。
21．我国首艘国产航母已经海试，标志着我国金属材料制造技术取得重大突破。根据所学知识回答问题。
（1）生铁和钢都是铁的合金，其性能不同的原因是_____。
（2）将一定量的铜粉加入到硝酸银和硝酸铝的混合溶液中，充分反应后过滤，则滤液中一定含有的溶质是_____，滤渣中一定含有的物质是_____。
（3）航母的飞行甲板主体材料是合金钢，能承受舰载机起降时产生的冲击，还能抵抗海洋盐雾的侵蚀。由此推知：制造飞行甲板的合金钢具有的性能是_____、_____。
（4）金属矿物储量有限，不能再生。保护金属资源的有效途径，除了防止金属锈蚀外，还有_____（写出一条即可）。
22．金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了重大作用。
（1）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是_______。
（2）一氧化碳的还原性可用于冶金工业，写出一氧化碳和氧化铜反应的化学方程式________。
（3）向含有硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，滤渣中含有的物质是________。
（4）下列保护金属资源的做法不正确的是_____（填字母序号）。
A任意开采矿物
B回收利用废旧金属
C铁制品存放在潮湿的环境中
D用塑料代替金属材料制造管道
23．改革开放以来，我国钢铁工业飞速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿（主要成分为 Fe2O3）炼铁，反应原理为 Fe2O3＋3CO 2 Fe＋3CO2。若该厂日产含铁 1.4×104 t 的生铁，至少需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是多少______？（要求写出计算过程）
2
1
参考答案
1．√
【详解】金属的活动性越弱，越不易与其它物质反应，越容易以单质形式在自然界中存在，正确。
2．错误
【详解】地壳中含量最多的金属元素是铝元素，但世界年产量最多的金属是铁。错误。
3．错误
【详解】一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，反应物是两种化合物，不属于置换反应，故填：错误。
4．错误
【详解】铁丝在氧气中燃烧可能生成四氧化三铁，错误。
5．正确
【详解】生铁和钢都是铁合金，生铁含碳量在2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，生铁和钢的性质和用途的差别主要是因为含碳量不同。正确。
6．√
【详解】金属资源的回收不仅可以节约金属资源，还可以减少污染，保护环境，正确。
7．A
【分析】
【详解】A、Fe2O3是红色的固体，符合题意；
B、Fe3O4是黑色的固体，不符合题意；
C、MnO2是黑色的固体，不符合题意；
D、CuO是黑色的固体，不符合题意。
故选：A。
8．C
【详解】黄铁矿是铁的二硫化物，纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫，会产生大量的二氧化硫污染空气，一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料,而不是用作提炼铁的原料,故选C。
9．C
【详解】A、大多数金属在自然界中以化合物形式存在，只有少数金属（例如金、银）以单质形式存在，故错误；
B、钢和生铁都属于铁合金，故错误；
C、铝土矿的主要成分是Al2O3，故正确；
D、银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不是银制，是因为银的价格较贵，故错误。
故选C。
10．A
【详解】A. 一氧化碳还原氧化铁，红色的氧化铁被还原成黑色铁粉而不是银白色。故A符合题意；
B. 没有参加反应的一氧化碳直接通入空气中会造成空气污染，所以可以用一只燃着的酒精灯将一氧化碳燃烧掉。故B不符合题意；
C. 赤铁矿颜色是红色的，因为其主要成分氧化铁为红色固体。故C不符合题意；
D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却，目的是让还原出来的铁粉在一氧化碳气流中冷却。如果先停止通一氧化碳，后移去酒精喷灯，还原的铁粉又会与空气中的氧气反应。故D不符合题意。
故选A。
11．B
【详解】A、反应中CO得氧变成CO2发生氧化反应，Fe2O3失氧变成Fe发生还原反应，所以这个反应是氧化还原反应；置换反应指由一种单质和一种化合物反应，生成另外一种单质和一种化合物的反应，由于反应的反应物中没有单质，该反应不属于置换反应，不符合题意；
B、焦炭燃烧放热，提高炉温，反应为：；并转化成CO，反应为：，符合题意；
C、生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁的含碳量比钢高，不符合题意；
D、高炉尾气中含有一氧化碳等有害气体，对环境有危害，不能直接排放，不符合题意。故选B。
12．D
【详解】A、反应物NiO中镍元素化合价为+2，生成物Ni镍元素化合价为0，故反应中NiO发生还原反应，选项A正确；
B、碳与二氧化碳在高温下反应可生成一氧化碳，且C和NiO也可能直接生成一氧化碳，故气体产物中可能有CO，选项B正确；
C、钢都是铁碳合金，一定含有铁和碳，因此该不锈钢中除了含有镍外还含有铁和碳，选项C正确；
D、因为合金硬度比纯金属硬度大，所以该不锈钢合金硬度大于纯铁，选项D错误。故选D。
13．A
【详解】A、在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，除了美观，更重要的是可以隔绝氧气和水，起到防锈的目的，符合题意；
B、用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可以隔绝氧气和水，减缓钢铁的腐蚀，不符合题意；
C、铝合金是铝的合金，具有质轻、硬度大，耐腐蚀等特点，故可用铝合金制造国产大飞机C919机壳，不符合题意；
D、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，切菜后的菜刀用清水洗净擦干，保持菜刀表面干燥，可减缓菜刀生锈，不符合题意。
故选A。
14．D
【详解】A、对比实验甲和乙可知，变量有两个，分别是水和氧气，对应关系错误；故不符合题意；
B、对比实验乙和丙可知，铁钉所处的条件一样，没有变量，因此对应关系错误；故不符合题意；
C、对比实验甲和丙可知，变量有两个，分别是水和氧气，对应关系错误；故不符合题意；
D、对比实验甲和丁可知甲和丁，变量是水，对应关系正确；故符合题意；
故选D
15．D
【分析】铁生锈是铁和氧气和水共同作用的结果。
【详解】A、在金属活动性顺序表中，铁在铝的后面，则铁的金属活动性比铝弱，故A不正确；
B、铝的化学性质活泼，铝在自然界中以化合物形式存在，故B不正确；
C、锈蚀的铁制品除去铁锈，可以回收，有回收价值，故C不正确；
D、自行车链条涂油可以防止铁和水和氧气接触，有防锈作用，故D正确。故选D。
16．B
【分析】金属资源并不是取之不尽，用之不竭的，防止金属的腐蚀，回收利用废旧金属，合理开发矿物，寻找金属的代用品，可以有效保护金属资源。
【详解】A、寻找、开发金属的替代品，能减少金属资源的利用，有利于保护金属资源，故A不正确；
B、加速国内矿物资源的开采，不能有效保护金属资源，故B不正确；
C、对易生锈的钢铁制品采取涂油、喷漆、搪瓷、镀金等措施，能防止金属锈蚀，有利于保护金属资源，故C正确；
D、加强废旧金属制品的回收利用，能节约金属资源，有利于保护金属资源，故D正确。故选B。
【点睛】金属的保护要节约、循环利用，防止金属锈蚀，提升公民保护意识，全面保护金属资源。
17．D
【详解】A、自然界中除少量不活泼的金属如金、铂等以单质形式存在外，其余都以化合态存在，故A选项说法正确；
B、保护金属资源的方法有合理开发金属矿物，寻找金属替代品，回收利用废金属等，故B选项说法正确；
C、采用合理的方法防止金属锈蚀，可以有效的保护金属资源，故C选项说法正确；
D、自然界中的金属资源十分的丰富，但并不是取之不尽，用之不竭的，故D选项说法错误。
故选D。
18．D
【详解】A、在金属制品表面镀保护层，使金属和空气或水隔绝，防止金属生锈，不符合题意；
B、合金往往具有良好的抗腐蚀性，制成合金后使用，能防止生锈，不符合题意；
C、在金属表面刷漆或是涂油使金属和空气或水隔绝，能防止金属生锈，不符合题意；
D、用稀盐酸定期清洗金属制品，稀盐酸是酸性物质，会加速铁的锈蚀，符合题意。故选D。
19． CO和空气混合，加热可能会发生爆炸 收集CO，防止污染空气
【详解】（1）一氧化碳具有可燃性，和助燃性气体混合，加热可能发生爆炸，所以在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，因为一氧化碳和空气混合，加热可能会发生爆炸；
（2）一氧化碳有毒，需要尾气处理，所以B装置的作用是：收集一氧化碳、防止污染空气。
20． ② ① 增大反应接触面积，加快反应速率 N2 +4 使生铁中的碳转化为二氧化碳，降低生铁中碳含量 延展 Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
【详解】（1）一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应。故选②；高炉炼铁是利用一氧化碳还原氧化铁，故选①；
（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应接触面积，加快反应速率；
（3）空气的主要成分是氮气和氧气，但氮气不参与炼铁的反应。故热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是N2；CaSiO3中Ca显+2价，O显-2价，根据化合物中各元素的化合价为零，则Si的化合价=0-（-2）×3-（+2）=+4；
（4）生铁中含有碳，碳氧气与反应。故炼钢炉中，通入纯氧的目的是使生铁中的碳转化为二氧化碳，降低生铁中碳含量；将钢锭轧成钢板，体现了金属的延展性。
（5）硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁和水。化学方程式为Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O。
21． 含碳量不同 硝酸铜、硝酸铝 银 硬度大 耐腐蚀性 有计划、合理开采矿物
【详解】（1）生铁和钢都是铁的合金，其性能不同的原因是含碳量不同；
（2）排在前面的金属可以将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，所以将一定量的铜粉加入到硝酸银和硝酸铝的混合溶液中，铜会与硝酸银反应生成硝酸铜和银，不会与硝酸铝反应，充分反应后过滤，所以滤液中一定含有的溶质是硝酸铜、硝酸铝，滤渣中一定含有的物质是银；
（3）合金的性能比组成其纯金属的性能优良，所以制造飞行甲板的合金钢具有的性能是硬度大、耐腐蚀性；
（4）保护金属资源的有效途径，除了防止金属锈蚀外，还有有计划、合理开采矿物。
22． 常温下铝与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步氧化 铁和铜（或Fe和Cu） AC
【详解】（1）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是常温下铝与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步氧化。
（2）一氧化碳和氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式：CuO+COCu+CO2。
（3）向含有硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，加入过量的铁粉，铁不能和硫酸锌反应，和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，滤渣中含有的物质是过量的铁和反应生成的铜。
（4）A任意开采矿物不利于保护金属资源；
B回收利用废旧金属有利于保护金属资源；
C铁制品存放在潮湿的环境中容易生锈，不利于保护金属资源；
D用塑料代替金属材料制造管道有利于保护金属资源。
23．2.5×104t
【分析】一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳。
【详解】设至少需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为x
答：至少需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为2.5×104t。
