8.3 金属资源的利用和保护【八大题型】-2024-2025学年九年级化学下册举一反三系列（人教版2024）

第八章第3节 金属资源的利用和保护 【题型1 金属矿物】 【题型2 工业炼铁的原理】 【题型3 实验室模拟炼铁】 【题型4 炼铁中的化学计算】 【题型5 铁的锈蚀条件探究】 【题型6 防锈措施及其应用】 【题型7 金属资源的合理利用】 【题型8 其它金属的冶炼及防护】 【题型1 金属矿物】 【例1】大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是 A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3） B．炉甘石（主要成分是ZnCO3） C．铝土矿（主要成分是A12O3） D．赤铜矿（主要成分是Cu2O） 【变式1-1】（2024·广西·中考真题）广西铝土矿资源丰富.铝土矿的主要成分是 A．二氧化硅 B．氧化铝 C．四氧化三铁 D．碳酸钙 【变式1-2】同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是 A．赤铁矿 B．磁铁矿 C．孔雀石 D．铝土矿 【变式1-3】镇海楼是广州规模最大的红砂岩文物。红砂岩因含某种氧化物而呈红色，这种氧化物可能是 A．CaO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe（OH）3 【题型2 工业炼铁的原理】 【例2】高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气等，其过程可用下图简要表示： 已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。 （1）如图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的化学方程式为 ；反应Ⅱ是 反应（填“放热”或“吸热”）。 （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣（如图2）的原因是：因为炉渣具有 的性质（写一条即可）。 （3）焦炭的作用除了提供热量外，另一作用是 ；石灰石在炼铁中的作用是 。 （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是 （填化学式），还含有一种可燃性气体（占） （填化学式）。 【变式2-1】传统文化：《天工开物》中有关炼铁的记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”下列说法错误的是 A．铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量 B．炼铁时煤炭的作用为提供CO、提高温度 C．炼铁炉中流出的是纯铁 D．炼铁炉中发生的反应之一为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 【变式2-2】铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，高炉中主要转化过程如图： （1）炼铁的主要原料除空气、石灰石外，还有 。 （2）在转化③中体现了一氧化碳的化学性质是 。 （3）上述过程涉及的化学反应中，有元素化合价改变的转化有 （填序号）。 （4）用100吨含氧化铁64%的赤铁矿石，理论上可以得到铁的质量为 吨。 【变式2-3】Ⅰ《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）古法炼铁与高炉炼铁的原理相同。图1中用风箱不断鼓入空气的目的是 （写一点）； （2）图2为“炒钢法”，即不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中 元素的含量，得到性能优质的钢。 Ⅱ中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产。氢冶金以氢气为燃料和还原剂，工艺流程如图所示。 （3）铁精矿粉碎的目的是 。 （4）高温下，用H2与Fe2O3反应炼铁的化学方程式为 。 （5）与传统的高炉炼铁相比，氢冶金技术的优点是 （写一条）。 （6）氢冶金技术还没有推广的原因是 （写一条）。 【题型3 实验室模拟炼铁】 【例3】将草酸（，沸点约，分解温度约）隔绝空气加热，得到的混合气体（已知草酸可分解为、，草酸钙难溶于水）。为探究的成分，设计如下图所示实验。下列说法不正确的是 A．草酸中的化合价是+3 B．若丙中固体变黑、丁试管内溶液变浑浊．则中一定含 C．若甲试管内溶液变浑浊，则中一定含有 D．若加热所得混合物不经充分冷却，则中可能混有草酸蒸气 【变式3-1】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．实验开始前先通入CO再点燃A装置 B．硬质玻璃管中的现象是固体由黑变红 C．B装置的作用是吸收二氧化碳 D．A和C两处的酒精灯作用相同 【变式3-2】还原氧化铁的实验如图所示，有关说法正确的是 A．玻璃管a处固体由黑色变为红色 B．澄清石灰水的作用是检验 C．此实验能说明具有氧化性 D．可用水吸收尾气中的 【变式3-3】铁是一种重要的化学物质。为探究铁的性质，某化学兴趣小组进行了以下项目式活动。 活动一：了解铁的存在形式 （1）铁在自然界中主要以化合物的形式存在，磁铁矿的主要成分是 。 活动二：探究铁的锈蚀条件 （2）由图1所示的实验可知，铁生锈实际是铁与 （填化学式）共同作用的结果。    活动三：探究铁的冶炼                                                 用 CO 还原氧化铁的实验装置如图2所示，装置乙中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙的混合液。已知氢氧化钠吸收二氧化碳的能力比氢氧化钙的强。    （3）该实验的操作顺序为______（填字母）。 A．点燃酒精灯 B．通入 CO 气体 C．停止通入 CO气体 D．熄灭酒精灯 （4）硬质玻璃管中的现象为固体由红色变成黑色，实验室中炼铁发生反应的化学方程式为 。 （5）A 同学认为，为了防止溶液倒吸，停止加热前应先断开装置甲和装置乙的连接。B 同学 认为不需要，他的理由是 。 （6）4 8g氧化铁与过量的 CO 反应，在不同温度下所获得固体的质量和固体成分如图3所示。    ①若要获得铁，反应温度应不低于 （选填“400”“600”或“800”）℃。 ②图中x= 。 ③为什么工业上不直接用焦炭还原铁矿石? 。 【题型4 炼铁中的化学计算】 【例4】工业上，常用赤铁矿石（主要成分是氧化铁）和一氧化碳为原料来炼铁，用100t赤铁矿石可以冶炼出含铁56t的生铁，请计算。 （1）氧化铁中铁元素的化合价为 。 （2）赤铁矿石中氧化铁的质量分数是多少？ 【变式4-1】钢铁工业是国家支柱产业。工业上常用赤铁矿冶炼生铁。 （1）生铁与纯铁相比，其优点是 。 （2）某炼铁厂用500t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为多少（计算结果保留一位小数）？ 【变式4-2】用一氧化碳和赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的化学方程式为 ；若实验室用足量一氧化碳与28g赤铁矿粉充分反应后，冷却、称量，剩余固体质量为20.8g，则该赤铁矿粉含有杂质的质量为 g。 【变式4-3】羰基铁粉在国防军工领域有重要应用，我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图所示。    （1）Fe（CO）5中碳、氧元素的质量比为 。 （2）反应1的化学方程式为 。用100 kg含铁96%的海绵铁，理论上可制备Fe（CO）5的质量是多少?（写出计算过程） （3）反应2的化学方程式为 。196kgFe（CO）5分解生成基铁粉的质量随时间的变化如下图所示。在t1时,剩余 kg Fe（CO）5未分解；在 时Fe（CO）5恰好完全分解。    （4）制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是 。 【题型5 铁的锈蚀条件探究】 【例5】铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石（保温作用）和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用左图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应 B．由O2浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂 C．封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料 D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一 【变式5-1】金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，铁生锈的原因是接触了 A．氧气和水 B．仅需要水 C．氧气或水 D．仅需要氧气 【变式5-2】用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈。下列叙述错误的是 A．将空气通过A处溶液，目的是除去空气中的 B．若没有C处氢氧化钠固体，一个月后B处铜丝可能会生锈 C．在有氧气和水的条件下，铜比铁易生锈 D．铜生锈可能与空气中的和有关 【变式5-3】实验小组用如图装置探究铁锈蚀的条件，开始时装置内充满氮气，一周后无明显现象。挤压胶头滴管，再次放置一周，观察到右侧管中的铁粉中出现红棕色固体。下列说法正确的是 A．挤压胶头滴管后可观察到小气球变瘪 B．将N2换成CO2也能观察到相同的现象 C．该实验可证明铁锈蚀需要与水和氧气同时接触 D．铁粉中的红棕色固体可用水洗去 【题型6 防锈措施及其应用】 【例6】（2024·辽宁·中考真题）下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是 A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀 B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀 C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值 D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 【变式6-1】世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．清洗锈迹 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【变式6-2】防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是 A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金 【变式6-3】（2024·山东滨州·中考真题）下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是 A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥 C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属 【题型7 金属资源的合理利用】 【例7】（2024·西藏·中考真题）青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是 A．将铁制品放在潮湿的空气里 B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈 C．废旧金属回收利用可以节约金属资源 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 【变式7-1】铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是 A．炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁 B．将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是纯净物 C．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用 D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理 【变式7-2】金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是 A．合金中只含金属元素 B．金能压成很薄的片，说明金的熔点高 C．在锅铁表面涂油漆，可减缓钢铁的锈蚀 D．铁能从ZnSO4、CuSO4的溶液中置换出锌和铜 【变式7-3】下列关于金属和金属材料的说法中错误的是 A．常温下金属都是固体，有金属光泽呈银白色 B．在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施，防止生锈 C．铝制品应用广泛，铝是地壳中含量最多的金属元素 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 【题型8 其它金属的冶炼及防护】 【例8】走近千年文物，人们发现青铜器在含有Cl－的环境中易生成CuCl，随着环境条件的变化而发生锈蚀，锈层物质成分示意图如图所示。下列叙述错误的是 A．铜绿中含有Cu、H、O、C四种元素 B．CuCl与O2、H2O发生化合反应生成Cu2（OH）3Cl C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 【变式8-1】据文献报道：一种特殊的铜纳米颗粒具有与金、银极其相似的反应惰性，可替代黄金做精密电子元器件。下列对该铜纳米颗粒的判断，正确的是 A．能与盐酸反应产生氢气 B．在空气中容易锈蚀 C．能与硫酸亚铁发生反应 D．具有良好的导电性 【变式8-2】某同学结合“铁制品锈蚀的条件”探究实验，根据铜锈的主要成分作出猜想：金属铜锈蚀的条件除需氧气和水外，还需要证明“必须有二氧化碳”，下列如图所示实验中，你认为需要进行的实验是 A．甲和乙 B．甲和丙 C．甲和丁 D．乙和丁 【变式8-3】铜、铁是人类使用最早、应用广泛的金属． （一）对古代制品的认识 青铜铸件、丝绸织品、陶瓷器皿是我国古代劳动人民创造的辉煌成就． （1）上述制品不涉及到的材料是 （选填序号）． A、金属材料      B、无机非金属材料     C、复合材料 （2）如图1为出土文物古代青铜铸件“马踏飞燕”．该文物能保存至今的原因可能是 （选填序号）． A、铜的活泼性弱    B、铜不会生锈   C、深埋于地下，隔绝空气 （二）铁、铜的冶炼 ①我国古代曾用孔雀石炼铜，涉及主要反应的化学方程式： ，2CuO+C2Cu+CO2↑． ②铁、铜矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）等．CuFeS2为二硫化亚铁铜，其中S元素的化合价为 ． （1）工业炼铁大多采用赤铁矿、磁铁矿．以磁铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为 ． 炼铁不采用黄铁矿、黄铜矿，可能的原因是： ①黄铁矿、黄铜矿含铁量相对低；② ． （2）以黄铜矿为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，原理为：4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O． 向上述反应后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu． ①发生主要反应的化学方程式：Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4， ． ②FeSO4溶液经蒸发浓缩、 、过滤等操作得到FeSO4•7H2O晶体． （三）黄铜矿中铁、铜含量的测定 在科研人员指导下，兴趣小组称取25.00g黄铜矿（含少量Fe2O3和其它不含金属元素的杂质）模拟生物炼铜，使其全部转化为CuSO4、Fe2（SO4）3溶液．向溶液中加入过量NaOH溶液得到Cu（OH）2、 Fe（OH）3固体． （1）证明NaOH溶液过量的方法：静置，向上层清液中滴加 溶液，无现象． （2）用图2装置对固体进行热分解实验． 【资料】①在68℃时，Cu（OH）2分解为CuO；在500℃时，Fe（OH）3分解为Fe2O3．②在1400℃时，CuO分解为Cu2O和O2，Fe2O3分解为复杂的铁的氧化物和O2． （1）装配好实验装置后，先要 ． （2）停止加热后仍需继续通N2，可防止倒吸和 ． （3）控制不同的温度对A中固体加热，测得装置B和C中铜网的质量变化如表． 温度/℃ 室温 100 550 1400 B装置/g 200.00 201.80 205.04 205.04 C中铜网/g 100.00 100.00 100.00 101.28 ①此黄铜矿中铜、铁元素的质量分数：ω（Cu）%= ；ω（Fe）%= ． ②复杂的铁的氧化物化学式为 ．    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第八章第3节 金属资源的利用和保护 【题型1 金属矿物】 【题型2 工业炼铁的原理】 【题型3 实验室模拟炼铁】 【题型4 炼铁中的化学计算】 【题型5 铁的锈蚀条件探究】 【题型6 防锈措施及其应用】 【题型7 金属资源的合理利用】 【题型8 其它金属的冶炼及防护】 【题型1 金属矿物】 【例1】大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是 A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3） B．炉甘石（主要成分是ZnCO3） C．铝土矿（主要成分是A12O3） D．赤铜矿（主要成分是Cu2O） 【答案】A 【详解】炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，故矿石中必须含有铁元素； A、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，符合题意； B、 炉甘石（主要成分是ZnCO3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意； C、 铝土矿（主要成分是A12O3） 中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意； D、 赤铜矿（主要成分是Cu2O）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意； 故选A。 【变式1-1】（2024·广西·中考真题）广西铝土矿资源丰富.铝土矿的主要成分是 A．二氧化硅 B．氧化铝 C．四氧化三铁 D．碳酸钙 【答案】B 【详解】铝土矿含铝元素，主要成分是氧化铝，故选B。 【变式1-2】同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是 A．赤铁矿 B．磁铁矿 C．孔雀石 D．铝土矿 【答案】B 【详解】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁，其主要成分的化学式为Fe2O3，故选项不符合题意； B、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其主要成分的化学式为Fe3O4，故选项符合题意； C、孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，其主要成分的化学式为Cu2（OH）2CO3，故选项不符合题意； D、铝土矿的主要成分是氧化铝，其主要成分的化学式为Al2O3，故选项不符合题意。 故选B。 【变式1-3】镇海楼是广州规模最大的红砂岩文物。红砂岩因含某种氧化物而呈红色，这种氧化物可能是 A．CaO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe（OH）3 【答案】B 【详解】A、CaO是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于白色固体，故A错； B、Fe2O3是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，属于红色固体，故B正确； C、Fe3O4是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于黑色固体，故C错； D、Fe（OH）3是由三种元素组成，不属于氧化物，且属于红褐色固体，故D错。 故选：B。 【题型2 工业炼铁的原理】 【例2】高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气等，其过程可用下图简要表示： 已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。 （1）如图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的化学方程式为 ；反应Ⅱ是 反应（填“放热”或“吸热”）。 （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣（如图2）的原因是：因为炉渣具有 的性质（写一条即可）。 （3）焦炭的作用除了提供热量外，另一作用是 ；石灰石在炼铁中的作用是 。 （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是 （填化学式），还含有一种可燃性气体（占） （填化学式）。 【答案】 （1） 吸热 （2）熔点高、密度比铁水小 （3）生成还原剂一氧化碳 将矿石中的二氧化硅转化为炉渣 （4）N2 CO 【详解】 （1）图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的原理是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为； 反应Ⅱ是二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应为吸热反应； （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣的原因是：炉渣具有熔点高、密度比铁水小的性质； （3）焦炭的作用除了燃烧时提供热量外，另一作用是与二氧化碳在高温条件下反应生成还原剂一氧化碳； 石灰石在炼铁中的作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣； （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高的是空气中不参与反应的氮气，其化学式为N2；还含有一种可燃性气体是一氧化碳，其化学式为CO。 【变式2-1】传统文化：《天工开物》中有关炼铁的记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”下列说法错误的是 A．铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量 B．炼铁时煤炭的作用为提供CO、提高温度 C．炼铁炉中流出的是纯铁 D．炼铁炉中发生的反应之一为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 【答案】C 【详解】A、铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁的含碳量在2%至0.03%之间，熟铁是含碳量低于0.03%，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量，选项正确； B、煤炭的主要成分是碳，碳燃烧放出热量，在高温的条件下，碳能与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，选项正确； C、炼铁炉中流出的铁中含有少量的碳，不是纯铁，选项错误： D、 赤铁矿的主要成分是氧化铁，在高温的条件下，氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为，选项正确； 故选：C。 【变式2-2】铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，高炉中主要转化过程如图： （1）炼铁的主要原料除空气、石灰石外，还有 。 （2）在转化③中体现了一氧化碳的化学性质是 。 （3）上述过程涉及的化学反应中，有元素化合价改变的转化有 （填序号）。 （4）用100吨含氧化铁64%的赤铁矿石，理论上可以得到铁的质量为 吨。 【答案】 （1）焦炭、铁矿石 （2）还原性 （3）①②③ （4）44.8 【详解】 （1）炼铁的主要原料除空气、石灰石外，还有焦炭、铁矿石； （2）转化③中一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，体现了一氧化碳的化学性质是还原性； （3）反应①是碳和氧气点燃生成二氧化碳，碳元素和氧元素的化合价都发生了改变；反应②是二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，碳元素的化合价改变；反应③是一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，碳元素和铁元素的化合价都改变； （4）设理论上可以得到铁的质量为x x=44.8t 故理论上可以得到铁的质量为44.8吨。 【变式2-3】Ⅰ《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）古法炼铁与高炉炼铁的原理相同。图1中用风箱不断鼓入空气的目的是 （写一点）； （2）图2为“炒钢法”，即不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中 元素的含量，得到性能优质的钢。 Ⅱ中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产。氢冶金以氢气为燃料和还原剂，工艺流程如图所示。 （3）铁精矿粉碎的目的是 。 （4）高温下，用H2与Fe2O3反应炼铁的化学方程式为 。 （5）与传统的高炉炼铁相比，氢冶金技术的优点是 （写一条）。 （6）氢冶金技术还没有推广的原因是 （写一条）。 【答案】 （1）提供充足的氧气，使燃料充分燃烧，提高炉内温度 （2）碳 （3）增大反应物的接触面积，加快反应速率 （4） （5）清洁无污染/不会引发中毒事件 （6）氢气制取成本高（合理即可） 【详解】 （1）高炉炼铁是在高温条件下利用一氧化碳还原氧化铁得到铁单质，古法炼铁与高炉炼铁的原理相同，则反应条件是高温，图1中用风箱不断鼓入空气的目的是提供充足的氧气，使燃料充分燃烧，提高炉内温度。 （2）钢的含碳量是0.03%~2%，生铁的含碳量是2%~4.3%，不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中碳元素的含量，得到性能优质的钢。 （3）反应物的接触面积越大，反应速率越快，所以铁精矿粉碎的目的是：增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （4）高温下，H2与Fe2O3反应生成Fe、H2O，化学方程式为：。 （5）传统的高炉炼铁使用一氧化碳，一氧化碳有毒，容易造成空气污染。氢冶金技术使用H2，H2没有毒性，且反应产物是H2O，没有污染，所以与传统的高炉炼铁相比，氢冶金技术的优点是清洁无污染、不会引发中毒事件。 （6）氢冶金技术还没有推广的原因是：氢气制取成本高、贮存运输困难。 【题型3 实验室模拟炼铁】 【例3】将草酸（，沸点约，分解温度约）隔绝空气加热，得到的混合气体（已知草酸可分解为、，草酸钙难溶于水）。为探究的成分，设计如下图所示实验。下列说法不正确的是 A．草酸中的化合价是+3 B．若丙中固体变黑、丁试管内溶液变浑浊．则中一定含 C．若甲试管内溶液变浑浊，则中一定含有 D．若加热所得混合物不经充分冷却，则中可能混有草酸蒸气 【答案】C 【详解】A、草酸化学式为H2C2O4，其中氢元素化合价为+1，氧元素化合价为-2，设碳元素化合价为x，根据化合物中各元素化合价代数和为0 可知：，即碳元素的化合价为+3，故A不符合题意； B、丙中固体变黑是因为氧化铁和一氧化碳反应生成了黑色的铁粉和二氧化碳，二氧化碳使丁试管内溶液变浑浊，则M中一定含有CO，故B不符合题意； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，但题干提供信息，草酸的沸点低于分解温度，草酸在分解时会有一部分草酸变为草酸蒸气，进入澄清石灰水中生成草酸钙沉淀，也可以使澄清石灰水变浑浊，故若甲试管内溶液变浑浊，则M中不一定含有CO2，故C符合题意； D、因为草酸（H2C2O4），沸点约150℃，分解温度约190℃，如果温度没有冷却到150℃以下，则M中可能混有草酸蒸气，故D不符合题意。 故选C。 【变式3-1】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．实验开始前先通入CO再点燃A装置 B．硬质玻璃管中的现象是固体由黑变红 C．B装置的作用是吸收二氧化碳 D．A和C两处的酒精灯作用相同 【答案】A 【详解】A、一氧化碳具有可燃性，与空气混合点燃易发生爆炸，因此实验开始前应先通入一段时间CO再点燃A装置，其目的是排尽装置内的空气，防止爆炸，说法正确，符合题意； B、硬质玻璃管中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，实验现象是固体由红色变黑色，说法错误，不符合题意； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则B装置的作用是检验二氧化碳，说法错误，不符合题意； D、A处酒精喷灯的作用是加热，C处酒精灯的作用是点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气，因此A和C两处的酒精灯作用不相同，说法错误，不符合题意。 故选：A。 【变式3-2】还原氧化铁的实验如图所示，有关说法正确的是 A．玻璃管a处固体由黑色变为红色 B．澄清石灰水的作用是检验 C．此实验能说明具有氧化性 D．可用水吸收尾气中的 【答案】B 【详解】A、CO与氧化铁在高温条件下反应生成铁单质、二氧化碳，氧化铁为红色固体，粉末状铁单质为黑色固体，所以玻璃管a处固体由红色变为黑色，A选项错误； B、CO2能与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，导致澄清石灰水变浑浊，所以装置中澄清石灰水的作用是检验CO2，B选项正确； C、CO与氧化铁在高温条件下反应生成铁单质、二氧化碳，CO能将氧化铁还原为铁单质，说明CO具有还原性，C选项错误； D、CO难溶于水，不可用水吸收尾气中的CO，D选项错误。 故选：B。 【变式3-3】铁是一种重要的化学物质。为探究铁的性质，某化学兴趣小组进行了以下项目式活动。 活动一：了解铁的存在形式 （1）铁在自然界中主要以化合物的形式存在，磁铁矿的主要成分是 。 活动二：探究铁的锈蚀条件 （2）由图1所示的实验可知，铁生锈实际是铁与 （填化学式）共同作用的结果。    活动三：探究铁的冶炼                                                 用 CO 还原氧化铁的实验装置如图2所示，装置乙中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙的混合液。已知氢氧化钠吸收二氧化碳的能力比氢氧化钙的强。    （3）该实验的操作顺序为______（填字母）。 A．点燃酒精灯 B．通入 CO 气体 C．停止通入 CO气体 D．熄灭酒精灯 （4）硬质玻璃管中的现象为固体由红色变成黑色，实验室中炼铁发生反应的化学方程式为 。 （5）A 同学认为，为了防止溶液倒吸，停止加热前应先断开装置甲和装置乙的连接。B 同学 认为不需要，他的理由是 。 （6）4 8g氧化铁与过量的 CO 反应，在不同温度下所获得固体的质量和固体成分如图3所示。    ①若要获得铁，反应温度应不低于 （选填“400”“600”或“800”）℃。 ②图中x= 。 ③为什么工业上不直接用焦炭还原铁矿石? 。 【答案】 （1）四氧化三铁/Fe3O4 （2）H2O、O2 （3）BADC （4） （5）要通CO至装置冷却 （6） 800 33.6g 焦炭与铁矿石接触不充分，反应不彻底（合理即可） 【详解】 （1）磁铁矿的主要成分是四氧化三铁； （2）左边试管中铁钉只与氧气接触，不生锈，右边试管中铁钉与氧气和水接触，生锈，说明铁生锈需要与水接触，中间试管中铁钉只与水接触，不生锈，右边试管中铁钉与氧气和水接触生锈，说明铁生锈需要与氧气接触，由此可知，铁生锈实际是铁与O2、H2O共同作用的结果； （3）一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故应先通入CO，将装置内空气排尽，然后点燃酒精灯，使反应进行，待完全反应后，应先熄灭酒精灯，继续通入CO至冷却至室温，防止反应生成的铁高温下重新被氧化，最后停止通入CO气体，故顺序为：BADC； （4）实验室中炼铁发生反应为一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （5）该实验中，要通CO至装置冷却，停止加热后，不会液体倒吸，故不需要先断开装置甲和装置乙的连接； （6）①由图可知，反应温度约为800℃时，所得固体为铁，故若要获得铁，反应温度应不低于800℃； ②根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，则得到铁的质量与48g氧化铁中铁元素的质量相等，则x=； ③焦炭是固体，焦炭与铁矿石接触不充分，反应不彻底，故工业上不直接用焦炭还原铁矿石。 【题型4 炼铁中的化学计算】 【例4】工业上，常用赤铁矿石（主要成分是氧化铁）和一氧化碳为原料来炼铁，用100t赤铁矿石可以冶炼出含铁56t的生铁，请计算。 （1）氧化铁中铁元素的化合价为 。 （2）赤铁矿石中氧化铁的质量分数是多少？ 【答案】 （1）+3价 （2）解：100t赤铁矿石中氧化铁的质量为56t÷（×100%）=80t，因此赤铁矿石中氧化铁的质量分数是=80%； 或设赤铁矿石中氧化铁的质量分数是x； 答：赤铁矿石中氧化铁的质量分数是80%。 【变式4-1】钢铁工业是国家支柱产业。工业上常用赤铁矿冶炼生铁。 （1）生铁与纯铁相比，其优点是 。 （2）某炼铁厂用500t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为多少（计算结果保留一位小数）？ 【答案】 （1）硬度大，强度大，抗腐蚀性强 （2）解：理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为x， x≈285.7t 答：理论上可炼出含铁98%的生铁的质量为285.7t。 【变式4-2】用一氧化碳和赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的化学方程式为 ；若实验室用足量一氧化碳与28g赤铁矿粉充分反应后，冷却、称量，剩余固体质量为20.8g，则该赤铁矿粉含有杂质的质量为 g。 【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 4 【详解】一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。由实验室用足量一氧化碳与28g赤铁矿粉充分反应后，剩余固体质量为20.8g可知，反应前后质量的差值为氧化铁中氧元素的质量，即氧化铁中氧元素的质量为28g-20.8g=7.2g，则氧化铁的质量为7.2g÷×100%=24g，故该赤铁矿粉含有杂质的质量为28g-24g=4g。 【变式4-3】羰基铁粉在国防军工领域有重要应用，我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图所示。    （1）Fe（CO）5中碳、氧元素的质量比为 。 （2）反应1的化学方程式为 。用100 kg含铁96%的海绵铁，理论上可制备Fe（CO）5的质量是多少?（写出计算过程） （3）反应2的化学方程式为 。196kgFe（CO）5分解生成基铁粉的质量随时间的变化如下图所示。在t1时,剩余 kg Fe（CO）5未分解；在 时Fe（CO）5恰好完全分解。    （4）制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是 。 【答案】 （1）3:4 （2）设理论上可制备Fe（CO）5的质量为x 答：理论上可制备Fe（CO）5的质量是336kg。 （3） 98 t3 （4）CO/一氧化碳 【详解】 （1）Fe（CO）5中碳、氧元素的质量比=（12×5）:（16×5）=3:4。 （2）见答案。 （3）由图可知，t1时生成羰基铁粉的质量为28kg，设t1时，反应的Fe（CO）5质量为y 则还未分解的Fe（CO）5质量为196kg-98kg=98kg。由图可知，在t3时，羰基铁粉质量不再增加，Fe（CO）5恰好完全分解。 （4）由反应的化学方程式可知，CO既是反应物又是生成物，则制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是CO。 【题型5 铁的锈蚀条件探究】 【例5】铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石（保温作用）和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用左图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应 B．由O2浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂 C．封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料 D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一 【答案】C 【详解】A、铁的锈蚀是缓慢氧化，此反应过程中会放出热量，因此“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H2O、O2反应，选项说法正确； B、由图示信息可知，装置内的氧气的浓度降至较低浓度，因此Fe粉可用作食品脱氧剂，选项说法正确； C、封装“暖宝宝”的外包装袋应选不透水、不透气的材料，这样才能保证“暖宝宝”不失效，选项说法错误； D、“暖宝宝”中的铁粉是粉末状的，能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物的表面积是影响反应速率的因素之一，选项说法正确。 故选C。 【变式5-1】金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，铁生锈的原因是接触了 A．氧气和水 B．仅需要水 C．氧气或水 D．仅需要氧气 【答案】A 【详解】铁生锈是与空气中的氧气和水等物质共同作用的结果，所以要防止铁制品锈蚀，就要防止铁制品与空气中的氧气和水接触； 故选：A。 【变式5-2】用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈。下列叙述错误的是 A．将空气通过A处溶液，目的是除去空气中的 B．若没有C处氢氧化钠固体，一个月后B处铜丝可能会生锈 C．在有氧气和水的条件下，铜比铁易生锈 D．铜生锈可能与空气中的和有关 【答案】C 【详解】A、图中实验，氢氧化钠溶液能除去空气中的二氧化碳，说法正确，不符合题意； B、氢氧化钠固体可以吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，若没有C处氢氧化钠固体，空气中二氧化碳、水蒸气会进入B中，铜在潮湿环境下和空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳共同作用生成铜锈，故一个月后B处铜丝可能会生锈，说法正确，不符合题意； C、由实验可知，一个月后发现铜丝未生锈，说明在有氧气和水的条件下，铜不如铁易生锈，说法错误，符合题意； D、图中实验，氢氧化钠溶液能除去空气中的二氧化碳，氢氧化钠固体能吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，一个月后发现铜丝未生锈，说明铜生锈可能与空气中的和有关，说法正确，不符合题意。故选：C。 【变式5-3】实验小组用如图装置探究铁锈蚀的条件，开始时装置内充满氮气，一周后无明显现象。挤压胶头滴管，再次放置一周，观察到右侧管中的铁粉中出现红棕色固体。下列说法正确的是 A．挤压胶头滴管后可观察到小气球变瘪 B．将N2换成CO2也能观察到相同的现象 C．该实验可证明铁锈蚀需要与水和氧气同时接触 D．铁粉中的红棕色固体可用水洗去 【答案】B 【详解】A、挤压胶头滴管后，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，装置内气体增多，压强增大，因此观察到小气球鼓起来，故A说法错误； B、氮气和二氧化碳的化学性质都很稳定，将N2换成CO2也能观察到相同的现象，故B说法正确； C、开始时装置内充满氮气，铁只与水接触没有生锈，挤压胶头滴管，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，铁与水和氧气同时接触会生锈，对比实验可知铁生锈与氧气有关，无法证明铁锈蚀需要水，故C说法错误； D、铁粉中红棕色固体的主要成分是氧化铁，氧化铁难溶于水，因此不能用水洗去，故D说法错误； 故选：B。 【题型6 防锈措施及其应用】 【例6】（2024·辽宁·中考真题）下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是 A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀 B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀 C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值 D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 【答案】C 【详解】A、铁制品锈蚀实际上是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，说法正确； B、不锈钢抗腐蚀性能较强，将铁制成不锈钢能减缓锈蚀，说法正确； C、锈蚀的铁制品具有回收价值，回收废旧金属能节约金属资源，减少环境污染，说法不正确； D、铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀，说法正确。 故选：C。 【变式6-1】世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是 A．表面刷漆 B．清洗锈迹 C．制成不锈钢 D．镀耐腐蚀的铬 【答案】B 【详解】A、在钢铁表面刷一层油漆，可以隔绝空气和水防锈，从而防止钢铁生锈，故A不符合题意； B、清洗锈迹不能防止钢铁生锈，故B符合题意； C、制成不锈钢可以改变铁内部的结构，能防止铁生锈，故C不符合题意； D、在钢铁表面镀一层耐腐蚀的铬，可以防止生锈，能防止金属被腐蚀，故D不符合题意。 故选B。 【变式6-2】防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是 A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金 【答案】D 【详解】A.在金属制品表面涂油防锈方法中，方法原理是在铁制品表面涂保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水； B.在金属制品表面刷漆防锈方法中，方法原理是在铁制品表面涂保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水； C.在金属制品表面覆盖塑料，方法原理是在铁制品表面覆盖保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水； D.制成合金进行防锈，方法原理是改变金属的内部结构，制成耐腐蚀的合金。 综上所述，四种防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是D，故选：D。 【变式6-3】（2024·山东滨州·中考真题）下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是 A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥 C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属 【答案】A 【详解】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果，因此减缓或防止钢铁锈蚀的原理是避免铁制品同时与水和空气接触； A、经常用食盐水清洗铁制品，盐水会加快铁锈蚀的速率，不能减缓或防止钢铁锈蚀，符合题意； B、保持铁制品表面清洁干燥，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意； C、在铁制品表面涂油漆，能隔绝氧气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意； D、在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属，能隔绝氧气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意。 故选：A。 【题型7 金属资源的合理利用】 【例7】（2024·西藏·中考真题）青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是 A．将铁制品放在潮湿的空气里 B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈 C．废旧金属回收利用可以节约金属资源 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 【答案】A 【详解】A、铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于金属资源的利用和保护，故A符合题意； B、在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈，有利于金属资源的利用和保护，故B不符合题意； C、废旧金属回收利用可以节约金属资源，有利于金属资源的利用和保护，故C不符合题意； D、有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径，有利于金属资源的利用和保护，故D不符合题意。 故选A。 【变式7-1】铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是 A．炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁 B．将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是纯净物 C．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用 D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理 【答案】C 【详解】A、炼铁原理是用合适的物质将氧化铁在一定条件下转化为单质铁，不符合题意； B、生铁和钢均是铁的合金，但是生铁的含碳量比钢高，炼钢的原理是将生铁中的大部分碳反应除去，但是得到的钢也是由铁、碳等混合而成，属于混合物，不符合题意； C、铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜，可以隔绝氧气和水，防止铁进一步被锈蚀，符合题意； D、日常生活中的废旧铁制品应回收利用，可以节约金属资源，减少污染，不符合题意。 故选C。 【变式7-2】金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是 A．合金中只含金属元素 B．金能压成很薄的片，说明金的熔点高 C．在锅铁表面涂油漆，可减缓钢铁的锈蚀 D．铁能从ZnSO4、CuSO4的溶液中置换出锌和铜 【答案】C 【详解】A、合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，合金中不是只含金属元素，还可能含有非金属元素，故选项说法不正确； B、金能压成很薄的片，说明金具有良好的延展性，故选项说法不正确； C、铁生锈实际上是铁与氧气、水等发生化学反应的过程，因此在锅铁表面涂油漆，隔绝氧气和水，可减缓钢铁的锈蚀，故选项说法正确； D、锌、铁、铜三种金属活动性：锌＞铁＞铜，因此铁能置换出CuSO4的溶液中的铜，不能置换出ZnSO4的溶液中锌，故选项说法不正确。 故选C。 【变式7-3】下列关于金属和金属材料的说法中错误的是 A．常温下金属都是固体，有金属光泽呈银白色 B．在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施，防止生锈 C．铝制品应用广泛，铝是地壳中含量最多的金属元素 D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径 【答案】A 【详解】A、常温下大部分金属为固体，但汞为液体，且大部分金属都是银白色，但铜为紫红色，金为黄色，该选项说法错误； B、在铁制品表面采取涂油、刷漆等措施，能隔绝氧气和水蒸气，则可防止生锈，该选项说法正确； C、地壳中含有最多的金属元素为铝元素，该选项说法正确； D、有计划、合理地开采矿物，能保护金属资源，该选项说法正确。 故选A。 【题型8 其它金属的冶炼及防护】 【例8】走近千年文物，人们发现青铜器在含有Cl－的环境中易生成CuCl，随着环境条件的变化而发生锈蚀，锈层物质成分示意图如图所示。下列叙述错误的是 A．铜绿中含有Cu、H、O、C四种元素 B．CuCl与O2、H2O发生化合反应生成Cu2（OH）3Cl C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 【答案】B 【详解】A、由铜绿的化学式Cu2（OH）2CO3可知，铜绿中含有Cu、H、O、C四种元素，正确； B、生成物为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl两种，不符合“多变一”特征，不是化合反应，错误； C、青铜器在锈蚀的过程中，由CuCl中的+1价变为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl中的+2价，铜元素的化合价升高，正确； D、在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护，正确。 故选B。 【变式8-1】据文献报道：一种特殊的铜纳米颗粒具有与金、银极其相似的反应惰性，可替代黄金做精密电子元器件。下列对该铜纳米颗粒的判断，正确的是 A．能与盐酸反应产生氢气 B．在空气中容易锈蚀 C．能与硫酸亚铁发生反应 D．具有良好的导电性 【答案】D 【详解】A、铜比较稳定，不与盐酸反应，该选项判断错误； B、铜在水、二氧化碳的共同作用下才容易生成铜绿，该选项判断错误； C、铜的金属活动性比铁弱，不与硫酸亚铁发生反应，该选项判断错误； D、铜具有良好的导电性，该选项判断正确； 故选D。 【变式8-2】某同学结合“铁制品锈蚀的条件”探究实验，根据铜锈的主要成分作出猜想：金属铜锈蚀的条件除需氧气和水外，还需要证明“必须有二氧化碳”，下列如图所示实验中，你认为需要进行的实验是 A．甲和乙 B．甲和丙 C．甲和丁 D．乙和丁 【答案】C 【详解】若想证明铜生锈时有氧气和水外，还必须有二氧化碳，则需一个实验中铜与氧气、水、二氧化碳接触，为试管甲，另一个实验中铜只与氧气、水接触，为试管丁； 故选：C。 【变式8-3】铜、铁是人类使用最早、应用广泛的金属． （一）对古代制品的认识 青铜铸件、丝绸织品、陶瓷器皿是我国古代劳动人民创造的辉煌成就． （1）上述制品不涉及到的材料是 （选填序号）． A、金属材料      B、无机非金属材料     C、复合材料 （2）如图1为出土文物古代青铜铸件“马踏飞燕”．该文物能保存至今的原因可能是 （选填序号）． A、铜的活泼性弱    B、铜不会生锈   C、深埋于地下，隔绝空气 （二）铁、铜的冶炼 ①我国古代曾用孔雀石炼铜，涉及主要反应的化学方程式： ，2CuO+C2Cu+CO2↑． ②铁、铜矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）等．CuFeS2为二硫化亚铁铜，其中S元素的化合价为 ． （1）工业炼铁大多采用赤铁矿、磁铁矿．以磁铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为 ． 炼铁不采用黄铁矿、黄铜矿，可能的原因是： ①黄铁矿、黄铜矿含铁量相对低；② ． （2）以黄铜矿为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，原理为：4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O． 向上述反应后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu． ①发生主要反应的化学方程式：Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4， ． ②FeSO4溶液经蒸发浓缩、 、过滤等操作得到FeSO4•7H2O晶体． （三）黄铜矿中铁、铜含量的测定 在科研人员指导下，兴趣小组称取25.00g黄铜矿（含少量Fe2O3和其它不含金属元素的杂质）模拟生物炼铜，使其全部转化为CuSO4、Fe2（SO4）3溶液．向溶液中加入过量NaOH溶液得到Cu（OH）2、Fe（OH）3固体． （1）证明NaOH溶液过量的方法：静置，向上层清液中滴加 溶液，无现象． （2）用图2装置对固体进行热分解实验． 【资料】 ①在68℃时，Cu（OH）2分解为CuO；在500℃时，Fe（OH）3分解为Fe2O3． ②在1400℃时，CuO分解为Cu2O和O2，Fe2O3分解为复杂的铁的氧化物和O2． （1）装配好实验装置后，先要 ． （2）停止加热后仍需继续通N2，可防止倒吸和 ． （3）控制不同的温度对A中固体加热，测得装置B和C中铜网的质量变化如表． 温度/℃ 室温 100 550 1400 B装置/g 200.00 201.80 205.04 205.04 C中铜网/g 100.00 100.00 100.00 101.28 ①此黄铜矿中铜、铁元素的质量分数：ω（Cu）%= ；ω（Fe）%= ． ②复杂的铁的氧化物化学式为 ．    【答案】C AC Cu2（OH）2CO3H2O+CO2↑+2CuO ﹣2 Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 降温结晶 NaOH 检查装置的气密性 使生成的气体全部被B和C装置吸收 25.60% 26.88% Fe4O5 【详解】（一）（1）青铜是合金，属于金属材料；丝绸属于天然材料；陶瓷属于无机非金属材料； （2）铜的活动性弱，且深埋于地下隔绝了空气，所以青铜器不易生锈； （二）①碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：Cu2（OH）2CO3H2O+CO2↑+2CuO； ②CuFeS2为二硫化亚铁铜，其中铜元素显+2价，铁元素显+2价，设硫元素的化合价为x，则（+2）+（+2）+2x=0，x=-2； （1）工业上用CO和磁铁矿炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe3O4+4CO3Fe+4CO2； ②黄铁矿、黄铜矿含铁量低，含有对环境有害的元素硫，并且在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿、黄铜矿不宜炼铁； （2）①加入的铁粉能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4； ②FeSO4溶液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作得到FeSO4•7H2O晶体； （三）（1）可以向上层清液中滴加氢氧化钠溶液，若产生沉淀则氢氧化钠的量不足，若没有沉淀产生则氢氧化钠已经过量； [资料]（1）对于有气体生成的反应，在实验前，一定要检查装置的气密性； （2）为了使得生成水蒸气、氧气被完全吸收，所以停止加热后仍需继续通N2，使生成的气体全部被B和C装置吸收； （3）①设其中铜元素的质量为x．氢氧化铜受热会分解为氧化铜和水，方程式为Cu（OH）2 CuO+H2O，从室温加热到100℃时，装置B中增重的质量为氢氧化铜分解生成水的质量为x；由题干信息可知，经过一系列化学反应时，物质的关系是： Cu～CuFeS2～CuSO4～Cu（OH）2～H2O 64                              18 x                          （201.80-200.00）g x=6.4g， 则此黄铜矿中铜元素的质量分数：ω（Cu）%=×100%＝25.60%； 设其中铁元素的质量为y，氢氧化铁受热会分解为氧化铁和水，方程式为2Fe（OH）3 Fe2O3+3H2O，从100℃加热到550℃时，装置B中增重的质量为氢氧化铁分解生成水的质量；由题干信息可知，经过一系列化学反应时，物质的关系是： 2Fe～2CuFeS2～Fe2（SO4）3～Fe（OH）3～3H2O 112                                  54 y                                 （205.04-201.80）g y=6.72g 则此黄铜矿中铁元素的质量分数：ω（Fe）%=×100%＝26.88%； ②氧化铜受热分解的方程式为：4CuOCu2O+O2↑ 设氧化铜分解生成氧气的质量为z，则 4Cu～4CuO～2Cu2O～O2 256                32 6.4g                z z=0.8g， 因为装置C增重的质量为氧化铜、氧化铁分解产生氧气的总质量，所以氧化铁分解生成氧气的质量为：（101.28g-100.00g-0.8g）=0.48g；氧化铁的质量为：6.72g÷112160×100%=9.6g； 生成的复杂铁的氧化物中含氧元素的质量为：9.6g-0.48g-6.72g=2.4g； 复杂的铁的氧化物中铁原子与氧原子的个数比为：6.72g56：2.4g16=4：5； 则复杂的铁的氧化物化学式为：Fe4O5。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$