8.3金属资源的利用和保护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．家庭铁制菜刀洗后常用的防锈方法是
A．擦干 B．镀金属 C．涂油 D．烧搪瓷
2．埋藏在地下两千多年的“越王勾践剑”，出土时依然光彩夺目，没有锈蚀，下列原因与之无关的是（ ）
A．埋藏的环境温度高
B．剑身表面经过处理，形成一层致密保护膜
C．埋藏的环境中氧气少
D．宝剑的主要成分是青铜，抗腐蚀性能好
3．我国矿物资源比较丰富，但不可再生。下列能保护金属资源的做法是
A．丢弃废旧金属 B．将铁铲放置在潮湿的地方
C．下水道铸铁管改用塑料管 D．为了赚取更大的收益，马上开发所有矿山
4．下列措施中，不能防止钢铁生锈的是
A．在钢铁表面涂油 B．存放在潮湿的空气中
C．在钢铁表面刷漆 D．镀耐磨和耐腐蚀的铬
5．如图所示，小海同学进行了模拟炼铁的实验。下列有关该实验的说法正确的是
A．实验开始时，先通入一氧化碳后加热
B．硬质玻璃管中的固体由黑色变为红棕色
C．A处酒精喷灯与C处酒精灯的作用相同
D．反应后，硬质玻璃管内固体减少的质量就是反应生成的二氧化碳的质量
6．《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。有关说法正确的是
A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素
B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水
C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化
D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高
7．人类每年从自然界中提取大量的金属铁，下列关于铁的说法正确的是
A．铁在海水中不易生锈 B．铁生锈是与空气中的氧气和水反应
C．铁矿石在自然界储量丰富，可以随意开采验 D．铁在自然界主要以单质形式存在
二、实验题
8．每年因铁的生锈而造成金属资源的巨大浪费。以下是化学兴趣小组探究铁锈蚀的条件。
(1)生活中我们经常看到户外铁制栏杆生锈，推测铁的锈蚀与 、 有关。
(2)兴趣小组根据推测设计如下实验方案。
①上图实验 （填标号）试管最符合生活中铁制品所处环境。
②探究铁锈蚀条件最优方案组合是 （填标号），请说明排除其它试管的理由 （选1支试管说明理由）。
(3)上述实验证明铁锈蚀需要接触空气，但是否与空气中的氧气发生作用无法证明。兴趣小组讨论后用下列装置证明铁锈蚀与氧气有关。（实验中铁粉均足量）
H装置中能证明铁锈蚀与氧气有关的实验现象是 ，与H图比较，I图的实验设计优点是 。与J图相比，H、I图实验设计方案共同的不足是 。
(4)兴趣小组在课堂上展示如图J实验方案，确定氧气是铁锈蚀的必要条件，且在有氯化钠、碳粉等物质的作用下更易锈蚀，并通过相应现象计算出空气中氧气体积分数以及 的事实。
(5)请你写出生活中具体一种铁制品的防锈措施 。
三、科学探究题
9．某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。
【提出问题】铜生锈的原因是什么？
【查阅资料】铜锈的主要成分是Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿。
【猜想与假设】根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，理由是 。
【设计与实验】他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水均已煮沸过且铜片已打磨干净）。
实验编号 一 二 三 四
实验装置
实验现象 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片不生锈 铜片生锈
在上述实验三中，控制的因素是 ，制取氧气的方法与加热高锰酸钾制取氧气的方法相比具有的优点是 （写一条）。铜生成铜绿的化学方程式为 。
【实验结论】他的猜想正确。
【反思与提高】
（1）生活中你会发现厨房中的铁锅与水接触的部分最容易生锈，切开的苹果不久后变成咖啡色，好像生了“锈”。这些物质“生锈”除了与水有关外，都与 （填物质名称）有关。
（2）请你提出一条延长食品保质期的建议： 。
（3）要除去眼镜框表面的铜绿，应选用的药品是 （写一种）。
四、综合应用题
10．铁的应用在人类历史上有着重要的意义，在学习了金属之后，某兴趣小组以铁为主题开展了如下探究。
【活动一】认识生活中的铁
(1)生活中常见到的金属铁是铁的合金，生铁和钢就是常见的两种铁合金，生铁的含碳量 （选填“大于”或“小于”）钢的含碳量。
【活动二】探究铁的锈蚀与防护
(2)图1，起始时量筒内水面处于50mL刻度处。之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约40mL刻度处，原因是 。
(3)某实验小组设计了图2实验探究铁锈蚀的条件。打开分液漏斗，一段时间后观察到A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面出现锈蚀。
①试管中发生的反应的化学方程式为 ，该实验说明铁生锈是铁与 共同作用的结果。
(4)请写出一种日常生活中防止铁生锈的措施： 。
【活动三】探究铁和盐溶液的反应
(5)向硝酸铜和硝酸银的混合溶液中连续缓慢地加入mg铁粉，溶液中析出固体的质量与参加反应的铁粉的质量关系如图3所示。
①写出ab段（不含两端点）对应溶液中含有的金属离子： 。
②bc段（不含两端点）析出的金属是 。
③若ab段和bc段析出的固体质量相等，参加反应的铁粉质量分别为m1g和m2g，试比较m1和m2的大小关系： 。
五、填空与简答
11．随着环保意识的提高，人们对空气质量越来越关注。查阅网络，认识微型空气质量“检测站”(如图)，请回答下列问题。
(1)为防止金属电控箱表面锈蚀可进行的操作是 。太阳能板工作时进行的能量转化是 。
(2)目前我国空气质量检测中污染物包括___________(填字母序号)。
A．细颗粒物 B．氮气 C．二氧化氮 D．二氧化碳 E．二氧化硫
(3)“绿水青山就是金山银山。”为了保护人类赖以生存的空气，请思考，我们自己在校园中能做什么？ 。
12．人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，就是以金属材料的使用为标志的。根据所学知识回答下列问题：
(1)将硬铝片和纯铝片相互刻画，纯铝片上留下划痕说明硬铝比纯铝的硬度 。
(2)生活中常用铜制导线，利用了铜具有良好的 性；
(3)“真金不怕火炼”说明金即使在高温下也不与 反应；
(4)实验室内铁架台经常因接触盐酸而被腐蚀，反应的化学方程式是 。
(5)保护金属资源的有效途径有 （答一种即可）。
13．地球上的金属资源广泛存在于 和海洋中。
14．列举两种保护金属资源的有效途径： 、 。
《8.3金属资源的利用和保护》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 A A C B A C B
1．A
【详解】家庭铁制菜刀洗后常用的防锈方法是擦干，防止铁和水的接触，防止铁生锈。
故选A。
2．A
【解析】根据越王勾践剑是用青铜铸成，又经过硫化处理，考虑金属的化学性质，及金属锈蚀的条件，从而得出合理的答案。
【详解】金属锈蚀的条件是与潮湿的空气接触，越王勾践剑是用青铜(铜和锡的合金)铸成，铜的化学性质相对稳定，表面又经过硫化处理形成了一层致密的硫化物保护膜，所以宝剑的抗腐蚀和防锈能力很强，金属锈蚀的条件是与潮湿的空气接触，宝剑埋藏在地下隔绝了空气，所以经过了两千年依然没有生锈，跟埋藏的环境温度没有关系，所以A符合题意；
故选：A。
3．C
【详解】A.废旧金属可以回收再利用，丢弃废旧金属既浪费了金属资源，又污染了环境，故A选项错误；
B.铁铲放在潮湿的环境中易生锈，故B选项错误；
C.铁在潮湿的环境中易锈蚀，PVC 塑料管不生锈，在潮湿的环境中使用更持久，能保护金属资源，故C选项正确；
D.要合理的开采矿产资源，开发所有矿山，造成资源浪费，环境被破坏，故D选项错误；
故选C。
4．B
【详解】A、在钢铁表面涂油，隔绝了铁与氧气和水的接触，能防止钢铁生锈，不符合题意；
B、存放在潮湿的空气中，铁与氧气和水接触，不能防止钢铁生锈，符合题意；
C、在钢铁表面刷漆，隔绝了铁与氧气和水的接触，能防止钢铁生锈，不符合题意；
D、镀耐磨和耐腐蚀的铬，隔绝了铁与氧气和水的接触，能防止钢铁生锈，不符合题意。
故选B。
5．A
【详解】A、一氧化碳具有可燃性，实验开始时，先通入一氧化碳排尽装置内的空气后加热，防止加热时发生爆炸，故A符合题意；
B、氧化铁是红棕色粉末，在高温条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，在硬质玻璃管中可观察到的实验现象是红棕色粉末变黑色，故B不符合题意；
C、A处酒精喷灯的作用是给氧化铁加热，C处酒精灯的作用是点燃尾气中的一氧化碳，防止一氧化碳污染空气，故C不符合题意；
D、一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应后，硬质玻璃管内固体减少的质量就是氧化铁失去氧的质量，不是生成的二氧化碳的质量，故D不符合题意。
故选A。
6．C
【详解】A、铝元素是地壳中含量最高的金属元素，铁元素不是地壳中含量最高的金属元素，故A错误；
B、铁矿石（主要成分为Fe2O3）难溶于水，故B错误；
C、冶炼铁的过程中有新物质铁生成，发生了化学变化，故C正确；
D、生铁高温锻打成钢，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，碳元素含量降低，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A、铁在海水中容易生锈 ，故A选项错误；
B、铁生锈是与空气中的氧气和水反应，最终生成氧化铁（铁锈的主要成分），故B选项正确；
C、铁矿石应合理开采，随意开采容易造成资源枯竭，故C选项错误；
D、铁在自然界主要以化合物形式存在，故D选项错误。
故选B。
8．(1) 氧气
水
(2) B BEF 实验C铁钉浸没在水中，氧气不易溶于水，水中溶解极少氧气，BC不能作对比实验
(3) 铁粉由黑色变成红色，钟罩内液面上升 节约药品 反应时间长
(4)铁生锈需要水、氧气同时接触
(5)刷漆
【详解】（1）铁生锈的条件是铁同时和氧气、水接触，生活中我们经常看到户外铁制栏杆生锈，推测铁的锈蚀与氧气、水有关；
（2）①上图实验B试管最符合生活中铁制品所处环境，与水和氧气同时接触；
②利用控制变量法探究铁生锈的条件：BEF，理由：BE作对比可知铁生锈需要水，BF作对比可知铁生锈需要氧气：实验CD铁钉浸没在水中，氧气不易溶于水，水中溶解极少氧气，CD不能作对比实验；A空气中会少量水蒸气，选带有干燥剂的E装置对比更合理；
（3）铁与氧气、水反应生成铁锈，试验中铁粉足量，装置H中氧气被完全消耗，H装置中能证明铁锈蚀与氧气有关的实验现象是：铁粉由黑色变成红色，钟罩内液面上升，与H图比较，I图的实验设计优点是节约药品；食盐水浸湿的碳粉能加快铁粉锈蚀的速率，与J图相比，H、I图实验设计方案共同的不足是反应时间长；
（4）兴趣小组在课堂上展示如图J实验方案，确定氧气是铁锈蚀的必要条件，且在有氯化钠、碳粉等物质的作用下更易锈蚀，并通过相应现象计算出空气中氧气体积分数以及铁生锈需要水、氧气同时接触；
（5）铁生锈的条件是铁同时和氧气、水接触，防止铁生锈的原理：隔绝空气隔绝水，生活中具体一种铁制品的防锈措施刷漆。
9． 铜锈的主要成分是Cu2（OH）2CO3，根据化学反应前后物质的元素种类不变，可以推知铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果 二氧化碳（或CO2） 装置简单（或节约能源等合理即可） 氧气 隔绝氧气储存（或其他合理答案也可） 稀盐酸（或稀硫酸合理即可）
【详解】[猜想与假设]铜锈的主要成分是Cu2（OH）2CO3，根据化学反应前后物质的元素种类不变，可以推知铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果;
[设计与实验]在上述实验三中，铜片只与水、氧气接触，故控制的因素是二氧化碳；
过氧化氢制氧气与加热高锰酸钾制取氧气的方法相比，不需要加热，故装置简单，节约能源；
铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，故化学方程式为；
[反思与提高]（1）金属生锈和食物腐败均是氧化反应，有氧气的参加；
（2）食物腐败是氧化反应，有氧气的参加，故延长食品保质期可以隔绝氧气储存（或其他合理答案也可）；
（3）铜绿可以和酸反应，故要除去眼镜框表面的铜绿，应选用的药品是稀盐酸（或稀硫酸合理即可）。
10．(1)大于
(2)铁丝绒生锈消耗了约10mL氧气
(3) 氧气、水
(4)保持干燥
(5) 银离子、铜离子、亚铁离子 铜 m1
（2）铁丝绒生锈，消耗空气中的氧气，会导致量筒内气体减少，压强减小，氧气约占空气体积的，故最终消耗氧气的体积为：，故几天后水面最终处于约：50mL-10mL=40mL刻度处，原因是：铁丝绒生锈消耗了约10mL氧气；
（3）①试管中发生反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，该反应的化学方程式为：；A处铁丝只与氧气接触，不生锈，B处铁丝与氧气和水接触，生锈，则该实验说明铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。
（4）铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，防止铁生锈，可以隔绝氧气和水，如刷漆、涂油、保持干燥等。
（5）金属活动性铁大于铜大于银，向硝酸铜、硝酸银的混合溶液中连续缓慢加入质量为m的铁粉，铁先和硝酸银反应生成银和硝酸亚铁、待硝酸银反应完之后再和硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，由分析可知：
①ab段（不含两端点）对应反应为铁先和硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，且反应没有进行完全，溶液中含有的金属离子有银离子、铜离子、亚铁离子。
②bc段（不含两端点）对应的反应为铁和硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，析出的金属是铜。
③假设ab段和bc段析出固体质量均为1g，则有
由方程式体现的质量关系可知，参加反应的铁粉质量分别为m1=和m2=，故m1
(2)ACE
(3)保护校园的花草树木（合理即可）
【详解】（1）铁制品与空气的水和氧气同时接触易发生锈蚀，故为防止金属电控箱表面锈蚀可进行的操作是刷漆、涂油等；太阳能板工作时进行的能量转化是太阳能转化成电能，故填：刷漆（合理即可）；太阳能转化成电能；
（2）目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（粒径小于等于10微米的颗粒物，称PM10）、细颗粒物（粒径小于等于2.5微米的颗粒物，称PM2.5）和臭氧等，故选ACE；
（3）“绿水青山就是金山银山。”为了保护人类赖以生存的空气，我们自己在校园中能做的是保护校园的花草树木、不乱丢垃圾、节约用电等，故填：保护校园的花草树木（合理即可）。
12．(1)大
(2)导电
(3)氧气/O2
(4)
(5)回收利用废旧金属(或合理有效地开采矿物或寻找金属代用品）
【详解】（1）将硬铝片和纯铝片相互刻画，纯铝片上留下划痕说明硬铝比纯铝的硬度大， 合金的硬度大于构成其纯金属的硬度，故填：大；
（2）生活中常用铜制导线，是铜具有良好的导电性，故填：导电性；
（3）金的化学性质稳定，即使在高温条件下也很难与氧气发生化学反应，故填：氧气（或O2）；
（4）实验室内铁架台经常因接触盐酸而被腐蚀，是盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为，故填：；
（5）保护金属资源的有效途径有回收利用废旧金属、合理有效地开采矿物、寻找金属代用品，故填：回收利用废旧金属(或合理有效地开采矿物或寻找金属代用品）。
13．地壳
【详解】地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，其中少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在；其余金属都以化合物的形式存在，故填：地壳。
14． 防止金属的腐蚀 回收利用废旧金属(或有计划、合理地开采矿物；或寻找金属的代用品等合理答案均可)
【详解】保护金属资源的有效途径有：防止金属的锈蚀由于金属锈蚀而浪费的金属约占三分之一，要想方设法防止金属生锈；回收利用废旧金属可节约原料、节省能源，是一种保护金属资源的有效途径；有计划、合理地开采矿物，否则既浪费了资源，又损害了国家利益；寻找金属的代用品，减少了金属的使用等。
故填：防止金属的腐蚀，回收利用废旧金属(或有计划、合理地开采矿物；或寻找金属的代用品等合理答案均可)
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