9.1常见的金属材料（第2课时金属矿物及其冶炼）---2024--2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

第九单元　金　属 第一节　常见的金属材料 第2课时　金属矿物及其冶炼 1 2 3 4 5 6 7 8 1. (2023·苏州质检)工业中常利用赤铁矿来炼铁,下列说法中正确的是 (　　) A. 地壳中含量最高的金属元素是铁元素 B. 多数金属以单质形式存在 C. 炼铁过程中,氧化铁体现了还原性 D. 工业炼铁的主要产物为生铁 D 2. 某化学兴趣小组的同学利用如图所示的装置模拟工业炼铁原理,请回答下列问题: (1) 实验中硬质玻璃管内观察到的现象是　　　　　　　　　　　。  (2) 右边导管口放置点燃的酒精灯的目的是 　　　　　　　　　　　。  红棕色固体变成黑色 将一氧化碳转化成二氧化碳, 防止一氧化碳污染环境 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 上述实验中,CO起到如下三个作用:① 作为反应物;② 实验开始时,先排尽装置中的空气,防止　　　　　　　　　　　　　　　　　;③ 加热后,继续通入气体,防止　　　　　　　　 　　　 　。 (4) 工业上得到的生铁属于　　　　(填“合金”或“纯金属”)。 一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸 生成的铁在高温下再次被氧化(合理答案均可) 合金 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 3. (2024·保定唐县模拟)工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉,在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。计算: (1) Fe2O3的相对分子质量是　　　　。  (2) 5000t含氧化铁84%的赤铁矿中,氧化铁的质量是　　　　t。  (3) 上述赤铁矿理论上可炼得含铁98%的生铁　　　　t。  160 4200 3000 [解析] (2) 5000t含氧化铁84%的赤铁矿中,氧化铁的质量是5000t×84%= 4200t。(3) 设理论上可炼得含铁98%的生铁的质量为x。 + 3CO +3CO2 =　x=3000t 4. (2024·安庆大观期末)某小组利用如图装置进行创新实验。实验时,先加热炭粉,一段时间后将酒精喷灯移至CuO处加热。下列说法错误的是 (　　) A. 实验过程中,CO2既是反应物,又是生成物 B. 气球可以收集尾气,防止污染空气 C. 反应过程中,固体由黑色变为红色 D. 装置内发生的化学反应:C+2CuO 2Cu+CO2↑ D 1 2 3 4 5 6 7 8 [解析] 实验过程中,二氧化碳和碳在高温条件下反应生成一氧化碳,一氧化碳和氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳,所以CO2既是反应物,又是生成物,A正确;由于在高温条件下碳和二氧化碳反应生成了一氧化碳,气球可以收集尾气一氧化碳,防止污染空气,B正确;反应过程中,一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳,固体由黑色变为红色,C正确;由于碳和氧化铜没有接触,两者之间不能发生反应,与氧化铜发生反应的是碳与二氧化碳反应生成的一氧化碳,反应的化学方程式是CO+CuO Cu+ CO2,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 5. (创新实验)(2024·济宁期末)兴趣小组同学设计图示装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验。资料:HCOOH(甲酸) CO↑+H2O。下列说法不正确的是 (　　) A. 在制一氧化碳的过程中,浓硫酸作催化剂,其浓度和质量保持不变 B. 用磁铁来拉动黑色固体进入a装置,可以证明铁的存在 C. d装置的作用较多,可起到安全、环保及初步 判断反应的发生与结束的作用 D. 实验前,在a装置的左端添加注射器向装置中 推入空气,通过观察d装置中是否有气泡产生来检查气密性 A 1 2 3 4 5 6 7 8 [解析] 由HCOOH(甲酸) CO↑+H2O可知,在制一氧化碳的过程中,浓硫酸作催化剂,硫酸的质量不变,但由于生成了水,浓硫酸的浓度减小,A说法错误。铁能被磁铁吸引,用磁铁来拉动黑色固体进入a装置,可以证明铁的存在,B说法正确。d装置的作用较多,可以收集未反应的一氧化碳,可以判断反应的发生与结束,最初可以检验是否排尽装置中的空气,防止加热时气体不纯发生爆炸,起安全作用,C说法正确。实验前,在a装置的左端添加注射器向装置中推入空气,若d装置中有气泡产生,说明气密性良好,D说法正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 6. A~G表示初中化学常见的物质,它们之间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物已略去)。其中B为红棕色粉末,F为红色固体,D、E、F均为单质,G为黑色物质,C能使澄清石灰水变浑浊。 (1) 物质G的化学式为　　　　。  (2) 反应②属于基本反应类型中的　　　 　。  CuO 化合反应 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 写出反应③④的化学方程式。 反应③:　 。 反应④:　 。 Fe+CuSO4 FeSO4+Cu(合理答案均可) CO+CuO Cu+CO2 [解析] C能使澄清石灰水变浑浊,则C为二氧化碳;B为红棕色粉末,则B为氧化铁;F为红色固体,D、E、F均为单质,G为黑色物质,结合转化关系推知,F为铜,A为一氧化碳,D为铁,E为碳,G为氧化铜,化学式为CuO。 7. 高铁建设需要消耗大量的金属材料。 (1) 工业上常用电解氧化铝的方法冶炼金属铝,该反应属于　 　　　(填基本反应类型)。  (2) 某兴趣小组的同学在实验室中利用CO气体模拟炼铁的原理,如图甲所示。 ① 为了避免装置A中硬质玻璃管在加热时发生爆炸,加热前应 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  分解反应 1 2 3 4 5 6 7 8 先通一会 儿一氧化碳,排尽硬质玻璃管内的空气 ② 装置A中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为 　 。  ③ 装置B除了可以吸收CO2气体外,还有 　　　　　　　　 的作用。  ④ 若硬质玻璃管内的氧化铁全部被还原成铁,冷却后称量铁的质量比反应前氧化铁的质量减小了2.4g,则加入硬质玻璃管内的氧化铁的质量是 　　　　g。  3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 1 2 3 4 5 6 7 8 收集一氧化碳气体,防止一氧化 碳逸出而污染空气 8 (3) CO与Fe2O3在不同温度下反应时,Fe2O3因失氧程度不同会生成其他铁的氧化物或铁单质。某同学改变温度后再次进行上述实验,加热一段时间后,取反应后的固体粉末,使用仪器测得粉末中铁元素和氧元素的质量比为5∶2,据此推断其组成可能是 　　　 　　　　　　(任写一种)。  Fe2O3和Fe(或Fe2O3和FeO;或Fe2O3和 1 2 3 4 5 6 7 8 Fe3O4等合理答案均可) (4) H2还原Fe2O3的过程与CO还原Fe2O3的过程相似(H2与CO的化学性质相似,都具有还原性),大致分为三个阶段。向4.8gFe2O3中不断通入H2,加热,实验测得固体残留率随温度的变化曲线如图乙所示。 已知:固体残留率=×100%。 1 2 3 4 5 6 7 8 ① bc段发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 　。  ② d点对应的固体为　　　　(填化学式)。 Fe3O4+H2 3FeO+H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 Fe [解析] (1) 电解氧化铝的化学方程式为2Al2O3 4Al+3O2↑,属于分解反应。(2) ① 若一氧化碳中混有氧气或空气,在点燃或加热时可能发生爆炸,所以在加热前要先通一会儿CO,排尽硬质玻璃管内的空气。② 装置A中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。 ③ 一氧化碳是有毒气体,需要进行尾气处理,装置B除了吸收 CO2气体外,还有收集尾气(CO),防止尾气污染空气的作用。④ 氧化铁中铁元素与氧元素的质量比为(56×2)∶(16×3)=7∶3,由题意可知,反应后固体减小的质量其实是氧化铁中氧元素的质量,即氧化铁中氧元素的质量为2.4g,故 铁元素的质量为2.4g×=5.6g,则氧化铁的质量为2.4g+5.6g=8g。(3) FeO 1 2 3 4 5 6 7 8 中Fe和O的质量比为56∶16=7∶2>5∶2;Fe3O4中Fe和O的质量比为(56× 3)∶(16×4)=21∶8>5∶2;Fe2O3中Fe和O的质量比为(56×2)∶(16×3)= 7∶3<5∶2;Fe单质中不含氧元素;由于反应后固体中Fe和O的质量比为5∶2,所以反应后的固体中一定含有Fe2O3,其组成情况可能有 Fe2O3和Fe; Fe2O3和FeO;Fe2O3和Fe3O4;Fe2O3、FeO和Fe;Fe2O3、Fe3O4和Fe;Fe2O3、Fe3O4和FeO;Fe2O3、Fe3O4、FeO和Fe。(4) ① 铁的氧化物有Fe2O3、Fe3O4、FeO,其中所含氧元素的质量分数分别为30%、约27.6%、约22.2%,从a点到d点,固体中的含氧量逐渐变小。4.8gFe2O3中铁元素的质 量为4.8g×=3.36g,b点对应的固体残留率为97%,则剩余 1 2 3 4 5 6 7 8 固体的质量为4.8g×97%=4.656g,铁元素的质量不变,则b点对应固体中铁元素与氧元素的原子个数比为∶≈3∶4,b点对应的固体为四氧化三铁;c点对应的固体残留率为90%,则剩余固体的质量为4.8g× 90%=4.32g,则c点对应的固体中铁元素与氧元素的原子个数比为∶ =1∶1,c点对应的固体为氧化亚铁;bc段发生反应的化学方程式为H2+Fe3O4 3FeO+H2O。② 4.8gFe2O3中铁元素的质量为4.8g ×=3.36g,d点对应的剩余固体的质量=反应前氧化铁的质量×固体残留率=4.8g×70%=3.36g,所以d点对应的固体为Fe。 1 2 3 4 5 6 7 8 8. 如图,在用一氧化碳还原氧化铁的实验中,Fe2O3转化为铁的具体过程是Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe。已知铁的氧化物除Fe2O3外,其余均为黑色。下列说法正确的是 (　　) A. 装置中漏斗的作用是防止倒吸 B. 通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁 C. 该实验中发生的所有化学反应里,氧元素的化合价均未改变 D. 当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数 为74%时,固体成分是Fe3O4和FeO 1 2 3 4 5 6 7 8 D [解析] 一氧化碳有毒且具有可燃性,倒置漏斗的作用是防止点燃不纯的CO发生爆炸,A错误。随着反应的进行,可观察到硬质玻璃管中的固体由红棕色逐渐变为黑色,因为铁、四氧化三铁和氧化亚铁均为黑色固体,所以通过实验现象不可以判断氧化铁是否完全转化为铁,B错误。该实验发生的所有化学反应里,有一个反应是一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳,其中氧气为单质,氧元素显0价,生成物二氧化碳中的氧元素显-2价,化合价发生变化,C错误。Fe2O3、Fe3O4和FeO中铁元素的质量分数分别为×100%=70%、×100%≈72.4%、×100%≈ 1 2 3 4 5 6 7 8 77.8%。随着反应的进行,氧化铁反应生成四氧化三铁,铁元素的质量分数变大,当全部生成四氧化三铁时铁元素的质量分数约为72.4%;四氧化三铁反应生成氧化亚铁,铁元素的质量分数变大,当全部生成氧化亚铁时铁元素的质量分数约为77.8%。当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时(介于72.4%和77.8%之间),固体成分是Fe3O4和FeO,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 $$