10.3金属的冶炼与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．通过下列实验可以得出的结论，其中不合理的是( )
A．甲实验中黄铜片能在铜片上刻画出痕迹，说明黄铜的硬度比铜片大
B．乙实验既可以说明分子在不停地运动着，又可以说明氨水显碱性
C．丙实验既可以将粗盐提纯，又可以说明氯化钠的溶解度随温度的升高而增大
D．丁实验既可以说明一氧化碳具有还原性，又可以说明一氧化碳具有可燃性
2．垃圾分类处理有利于生态文明建设。要学会识图分投垃圾，废铝制易拉罐应该投入带有下列哪个图标的垃圾箱中
A． 厨余垃圾 B． 可循环垃圾
C．有害垃圾 D． 其他垃圾
3．在下列条件中，铁最容易生锈的是
A．仅与空气接触 B．仅与水接触
C．与空气和水同时接触 D．不与空气和水接触
4．如图是模拟炼铁的实验装置。下列说法正确的是
A．反应中铁元素的化合价由+2变为0价
B．实验过程中，a处固体由黑色变为红棕色
C．可用水吸收尾气中的CO
D．参加反应的CO和氧化铁的质量比为21:40
5．下列物质的用途中，主要利用其化学性质的是（ ）
A．铜丝做导线 B．干冰用于人工降雨 C．石墨制铅笔芯 D．焦炭用于炼铁
6．已知的准晶体都是金属互化物。组成为铝-铜-铁-铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷嘴的镀层。下列说法正确的是（ ）
A．准晶体可开发成为新型材料
B．Al、Fe、Cu三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C．准晶体就是合金，是纯净物
D．玻璃是晶体，具有固定的熔点和沸点
7．如图所示，光亮的铁钉在下列几种情况下，锈蚀速度由快到慢的顺序为
A．①②③ B．①③② C．②③① D．②①③
8．实验室用下图装置模拟炼铁，下列说法正确的是
A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B．氧化铁发生了氧化反应
C．红棕色粉末逐渐变黑
D．实验结束时，先停止通CO，再停止加热
9．下列防锈措施中，不属于覆盖保护膜的是
A．电镀 B．刷漆 C．制成不锈钢 D．自行车链条上油
10．关于下列三个化学反应的相关说法正确的是：①；②；③
A．三个反应都能观察到红色固体变为黑色
B．实验室模拟反应③，操作顺序是先加热氧化铜再通入CO气体
C．三个反应均有元素化合价的升高与降低
D．三个反应体现了H2、C和CO的还原性且都为置换反应
二、判断题
11．在钢铁表面镀锡、镀锌、镀铬，可以防止钢铁生锈( )
12．隔绝空气和水可以防止铁制品锈蚀( )
13．铁制品在潮混的空气比在干燥的空气中更容易生锈( )
14．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。( )
15．铁钉浸没在植物油中比在潮湿空气中更易生锈( )
三、科学探究题
16．在一次课堂实践活动中，老师要求同学们收集家中废弃的易拉罐，对生活中常见的易拉罐进行实验探究。于是同学对如图所示的两种易拉罐的材质种类、对人体健康的影响及对环境的影响展开了连续性问题探究。
【查阅资料】通过查阅可乐和杏仁露的酸碱性可知，两种饮料中都含有酸性物质。
活动一：比较两种饮料易拉罐的硬度
【实验设计】同学们分别取大小相同的可乐易拉罐碎片和杏仁露易拉罐碎片， （填实验操作），观察到可乐易拉罐碎片表面出现明显划痕。
【实验纳论】杏仁露易拉储碎片的硬度大于可乐易拉螺碎片的硬度。
活动二：探究可乐易拉罐能否盛放酸性物质
通过询问专业人士后，同学们认为可乐易拉解罐是由铝合金制成。又查阅相关资料，认为铝是人体的非必需元素，其作为易拉罐盛放酸性饮料可能会对人体健康造成影响。于是继续探究可乐易拉罐能否盛放酸性物质。
实验步骤 实验现象 实验结论
①剪取一小片可乐易拉罐，打磨其表面广告涂层 金属表面光亮，呈银白色 可乐易拉罐与酸发生了化学反应，反应的化学方程式为
②将步骤①中的金属片放在试管中，向试管中滴加足量的
③待充分反应后取出。 只剩下一层白色薄膜
【跟踪调查】易拉罐的内壁喷有一层白色薄膜，这层白色薄膜是一种有机材料环氧树脂，其无毒无害，化学性质稳定，不与酸、碱溶液发生化学反应。
【实验小结】可乐易拉罐能盛放酸性物质，原因是
活动三：易拉罐对环境的影响
根据我国垃圾分类指导规则，金属材质易拉罐属于 （填“可回收”或“不可回收”）垃圾。以下是同学们查阅到的回收利用废旧易拉罐的流程图：
（1）上述流程中，只发生物理变化的是 （写一个即可）。
（2）由此可见，对废旧易拉罐的回收利用可大大节约金属资源。
四、综合应用题
17．请回答下列与化学有关的问题。
(1)如图铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明燃烧需要 。
(2)为了保护金属资源，防止金属腐蚀，我们常在一些金属材料的表面涂抹一层油漆，主要是为了隔绝空气中的水分和 （填化学式），防止铁被腐蚀。
(3)无人驾驶汽车处理系统需用高纯度的硅。工业制硅的化学方程式为：。该反应中，X 的化学式是 。
(4)如图为实验室用 CO 与氧化铁反应模拟炼铁的实验装置，实验过程中在硬质玻璃管中观察到的实验现象是 。
18．金属是一类重要的材料，人类的日常生产和生活都离不开金属。
(1)金属元素在自然界分布很广，地壳中含量最多的金属元素是 (填名称)。大多数金属元素以化合物存在于自然界。常见的铁矿有 ，其主要成分为 。
(2)冶炼金属的方法很多，试写出下列冶炼金属的主要化学反应方程式：
Ⅰ．氢气在加热条件下与氧化铜反应 ；
Ⅱ．一氧化碳通过灼热的四氧化三铁 ；
Ⅲ．电解氧化铝 ；
Ⅳ．西汉湿法炼铜 ；
其中属于置换反反应的是 (填序号)。
(3)某地根据当地资源特点将石灰石的开采、加工和高炉炼铁建在一起形成联产。
①炼铁的固体原料有铁矿石、焦炭和 。请写出炼铁过程中CO和Fe2O3反应的化学方程式： 。
②高炉炼铁排放的废气中含有大量的高温一氧化碳，可作为能源用来煅烧石灰石。请写出煅烧石灰石的化学方程式： 。
③此联产方式的主要优点是： (答出一点即可)。
19．金属材料目前在人类的生产生活中有非常广泛的应用
（一）铁的有关知识
I．人类使用金属经历了青铜、铁器时代，近代才开始大量使用铝材料，这反映出铜、铁、铝这三种金属的活动性由强到弱的顺序是 。
II．工业炼铁多采用赤铁矿、磁铁矿等，以磁铁矿为原料炼铁的化学方程式为 ；炼铁一般不采用黄铁矿（FeS2）的原因可能是①黄铁矿含铁量相对低；② 。
III．钢铁材料通常分为生铁和钢，这两种铁合金的主要区别就在于 ，写出成语“百炼成钢”中发生反应的化学方程式 。
（二）金属镁及其化合物的探究
【发现问题】镁是一种银白色有金属光泽的金属。但拿出的镁条总是有一层灰黑色的“外衣"，这层灰黑色的外衣是什么物质呢
【查阅资料】（1）Mg(OH)2：白色固体，难溶于水，受热会分解成氧化镁和水；
（2）MgCO3： 白色固体，微溶于水，受热会分解成氧化镁和二氧化碳；
（3）MgCO3的热稳定性比Mg(OH)2的热稳定性更强。
【提出猜想】
小组同学认为该固体不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3，他们的理由是 ；小组同学由铜生锈会产生Cu2(OH)2CO3联想到灰黑色的物质可能是Mg2(OH)2CO3。
【实验分析】
按如图所示装置进行实验，发现试管口有小水滴出现，说明反应产生了 ；澄清石灰水变浑浊；同时灰黑色固体完全变为白色。若灰黑色固体是 Mg2(OH)2CO3，请写出Mg2(OH)2CO3受热分解的化学方程式 。
【组成测定】
工业生产中得到的碱式碳酸镁晶体是xMgCO3 yMg(OH)2 zH2O，为精确测量晶体的组成，小组同学取4.66g该晶体，用热分析仪对固体进行热分解（加热使之逐步分解，首先失去结晶水，然后依次分解，最后完全反应），测定剩余固体质量与分解温度之间关系。
【数据处理】剩余固体质量与加热时间关系如图所示：
请回答下列问题：
（1）0～t1固体质量没有发生变化的原因可能是 。
（2）晶体中结晶水的质量为 g。
（3）t3～t4段发生反应的化学方程式为
（4）t4～t5段固体为 和MgO（写化学式）。
（5）根据图中数据推算xMgCO3 yMg(OH)2 zH2O中x∶y∶z的最简比= 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A、甲实验中黄铜片能在铜片上刻画出痕迹，说明黄铜的硬度比铜片大，合理；
B、乙实验中A烧杯内的酚酞溶液会变红，既可以说明分子在不停地运动着，又可以说明氨水显碱性，合理；
C、丙实验不能说明氯化钠的溶解度随温度的升高而增大，因为蒸发过程中溶剂的量不断减少，不合理；
D、丁实验既可以说明一氧化碳具有还原性（一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳），又可以说明一氧化碳具有可燃性（最后用酒精灯点燃处理多余的一氧化碳），合理；
故选：C。
2．B
【详解】废铝制易拉罐属于可循环垃圾，故选B。
3．C
【详解】铁生锈需要与氧气和水同时接触。所以在与空气（或氧气）和水同时接触时最容易生锈，故选C。
4．D
【详解】A、一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁中的铁元素显+3价，铁单质中铁元素显0价，即反应中铁元素的化合价由+3变为0价，故错误；
B、氧化铁是红棕色的，铁粉是黑色的，所以实验过程中a处出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故错误；
C、CO难溶于水，不可用水吸收尾气中的CO，故错误；
D、由可知，参加反应的CO和氧化铁的质量比为（3×28）：160=21：40，故正确。
故选D。
5．D
【详解】A、铜丝做导线，是因为铜具有良好的导电性，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
B、干冰用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
C、石墨制铅笔芯，是因为石墨质软，容易留下痕迹，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
D、焦炭用于炼铁，是因为焦炭能燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，符合题意。
故选D。
6．A
【详解】A. 准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，可开发成为新型材料，说法正确；
B. Al、Fe的单质放置在空气中生成氧化物，铜单质放置在空气中生成碱式碳酸铜，不属于氧化物，说法错误；
C. 准晶体就是合金，由不同金属组成，是混合物，说法错误；
D. 玻璃是非晶体，不具有固定的熔点和沸点，说法错误。
故选：A。
7．B
【详解】解析铁生锈的条件是:铁与氧气和水共同作用的结果，可以用控制变量法探究铁生锈的条件，铁属于比较活泼的金属，铁生锈时，既吸水又吸氧气，可以做双吸剂，第一支试管与水和氧气同时接触，最易生锈；第二支试管控制了氧气，最不易生锈，但是最好用蒸馏水；第三支试管控制了水，但是空气中含有少量的水蒸气，没有用橡皮塞隔绝；因此造成了三只试管不同程度的生锈。
A、③比②生锈快，故选项错误；
B、①生锈最快，然后是③，最后是②，故选项正确；
C、①生锈最快，故选项错误；
D、①生锈最快，故选项错误；
故选B。
8．C
【详解】A、磁铁矿的主要成分是Fe3O4，不符合题意；
B、氧化铁被CO夺取了氧，发生了还原反应，不符合题意；
C、在做一氧化碳还原氧化铁的实验过程中，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，会观察到红棕色粉末逐渐变黑，符合题意；
D、实验结束时，先停止加热，再停止通CO，防止生成的铁被再次氧化，不符合题意。故选C。
9．C
【详解】A、电镀，能使金属与氧气、水分隔绝，是利用了覆盖保护膜的原理，故选项不符合题意；
B、刷漆，能使金属与氧气、水分隔绝，是利用了覆盖保护膜的原理，故选项不符合题意；
C、制成不锈钢，通过改变金属的内部结构，可防止金属生锈，但并不是利用了覆盖保护膜的原理，故选项符合题意；
D、自行车链条上油，能使铁与氧气、水分隔绝，是利用了覆盖保护膜的原理，故选项不符合题意。
故选C。
10．C
【详解】A、由反应的化学方程式可知，三个反应中氧化铜是反应物，均有铜生成，都能观察到黑色固体变为红色，说法错误；
B、一氧化碳还原氧化铜应先通一氧化碳排尽管内空气后再加热，以防止一氧化碳不纯，导致玻璃管炸裂，说法错误；
C、三个反应中氧化铜均被还原为铜单质，氧化铜中铜元素显+2价，铜单质是0价，故三个反应均有元素化合价的升高与降低，说法正确；
D、三个反应体现了H2、C和CO的还原性，但一氧化碳与氧化铜的反应，反应物均为化合物，不是置换反应，说法错误。
故选C。
11．正确
【详解】在钢铁表面镀锡、镀锌、镀铬，可以隔绝氧气和水蒸气，从而可以防止钢铁生锈，正确。
12．正确
【详解】隔绝空气和水可以防止铁制品锈蚀，叙述正确，故填正确。
13．正确
【详解】铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果，所以铁制品在潮混的空气比在干燥的空气中更容易生锈，故正确。
14．√
【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。
15．错误
【详解】铁钉浸没在植物油中能够隔绝铁钉与氧气和水的接触，能够防止铁钉生锈，叙述错误，故填错误。
16． 相互刻划 稀盐酸 有气泡产生 内壁白色薄膜化学性质稳定，不与酸、碱溶液发生化学反应，可将饮料与金属材料隔开 可回收 分类破碎/打包压实
【详解】实验设计：为比较两种合金材料的硬度，可以将可乐易拉罐碎片和杏仁露易拉罐碎片相互刻画，当观察到可乐易拉罐碎片上出现明显划痕时，说明杏仁露易拉罐碎片的硬度大于可乐易拉罐碎片的硬度。
实验纳论：实验得出可乐易拉罐与酸发生了化学反应，则可将易拉罐样品浸泡在足量的酸溶液中，如稀盐酸，可观察到有气泡产生，发生反应的化学方程式为 。
实验小结：易拉罐的内壁喷有一层白色薄膜，该白色薄膜是一种有机材料环氧树脂，无毒无害，化学性质稳定，不与酸、碱溶液发生化学反应，可将饮料与金属材料隔开，因此可乐饮料易拉罐能盛放酸性物质。
活动三：金属材料易拉罐属于可回收垃圾。
（1）回收利用废旧易拉罐的流程图中，只发生物理变化的是分类破碎和打包压实，过程中没有新物质生成。
17．(1)温度达到可燃物的着火点
(2)O2
(3)H2
(4)红棕色粉末逐渐变为黑色
【详解】（1）铜片上的白磷燃烧说明温度达到了白磷的着火点，红磷不燃烧说明温度没有达到红磷的着火点，所以铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。
（2）铁生锈的条件是与水和氧气同时接触，所以在一些金属材料的表面涂抹一层油漆，主要是为了隔绝空气中的水分和氧气防止铁被腐蚀。氧气的化学式O2。
（3）该反应中，左边Si的个数是1个，Cl的个数是4个，右边Si的个数是1个，Cl的个数是4个，H的个数是4个，所以X的化学式是H2。
（4）氧化铁是红棕色粉末，与一氧化碳反应生成的铁粉是黑色的，所以实验室用 CO 与氧化铁反应实验过程中在硬质玻璃管中观察到的实验现象是红棕色粉末逐渐变为黑色。
18．(1) 铝/铝元素 磁铁矿或赤铁矿 Fe3O4 或Fe2O3
(2) Ⅰ、Ⅳ
(3) 石灰石 降低成本(或节约能源，合理利用资源，减少环境污染等
【详解】（1）地壳中含量最多的金属元素是铝元素；常见的铁矿有赤铁矿，其主要成分为Fe2O3、磁铁矿其主要成分Fe3O4；
（2）Ⅰ、氢气和氧化铜在加热条件下反应生成铜和水，化学反应方程式：；
Ⅱ、一氧化碳通过灼热的四氧化三铁生成铁和二氧化碳，化学反应方程式：；
Ⅲ、电解氧化铝生成铝和氧气，化学反应方程式：；
Ⅳ、西汉湿法炼铜利用铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，化学反应方程式：；
Ⅰ、Ⅳ都是一种单质和化合物反应生成另外的单质和化合物的反应，所以Ⅰ、Ⅳ属于置换反应；
（3）①炼铁的固体原料有铁矿石、焦炭和石灰石；CO和Fe2O3反应生成铁和二氧化碳，化学反应方程式：；
②煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，化学反应方程式：；
③此联产方式的主要优点是：降低成本(或节约能源，合理利用资源，减少环境污染等。
19． 铝〉铁〉铜 黄铁矿炼铁过程中生成有毒的SO2 含碳量不同 MgO、Mg(OH)2或MgCO3均为白色固体，镁条外面是灰黑色 水 温度没有达到分解所需的最低温度 0.72g MgCO3 4:1:4
【详解】（一）铁的有关知识
I．活动性越强的金属冶炼越困难；人类使用金属经历了青铜、铁器时代，近代才开始大量使用铝材料，这反映出铜、铁、铝这三种金属的活动性由强到弱的顺序是铝〉铁〉铜。
II．工业炼铁多采用赤铁矿、磁铁矿等，以磁铁矿为原料炼铁的反应为一氧化碳在高温下和四氧化三铁反应生成二氧化碳和铁，；炼铁一般不采用黄铁矿（FeS2）的原因可能是①黄铁矿含铁量相对低；②黄铁矿中含有硫元素，炼铁过程中生成有毒的SO2，会污染空气。
III．钢铁材料通常分为生铁和钢，这两种铁合金的主要区别就在于含碳量不同，“百炼成钢”中发生反应为碳和氧气生成二氧化碳，降低了合金的含碳量，。
（二）金属镁及其化合物的探究
提出猜想：有资料可知， Mg(OH)2或MgCO3都是白色固体，MgO也是白色固体，而镁条外面是灰黑色，故该固体不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3。
实验分析：试管口有液滴出现，说明反应产生了水；澄清石灰水变浑浊则证明有二氧化碳生成；同时灰黑色固体完全变为白色，白色固体应是氧化镁；由上可知黑色固体受热生成了水、二氧化碳、氧化镁，故Mg2(OH)2CO3受热分解的化学方程式为：。
数据处理：分析图像可知，0-t1应是温度没有达到晶体分解所需的最低温度，故固体质量不变，t1-t2为固体中结晶水蒸发，结合已知资料MgCO3的热稳定性比Mg(OH)2的热稳定性更强，则t3-t4是氢氧化镁分解，t5-t6是碳酸镁分解。
（1）0～t1固体质量没有发生变化的原因可能度没有达到晶体分解所需的最低温度；
（2）t1-t2为固体中结晶水失去的反应，质量为：4.66g-3.94g=0.72g；
（3）结合已知资料MgCO3的热稳定性比Mg(OH)2的热稳定性更强，则t3-t4是氢氧化镁分解生成氧化镁和水，。
（4）由分析可知，t4～t5段固体为MgCO3和MgO；
（5）碱式碳酸镁的相对分子质量为84x+58y+18z；
由分析和曲线可知：
氧化镁质量为2.00g，则镁元素的质量为，
二氧化碳质量为3.76g-2.00g=1.76g，则碳元素的质量为，
生成水的质量为（4.66g-3.94g）+（3.94g-3.76g）=0.9g，则氢元素的质量为；
化学反应前后元素种类质量不变，则有：
，
，
，
解得x=4，y=1，z=4，
即xMgCO3 yMg(OH)2 zH2O中x∶y∶z的最简比为4:1:4。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
