7.3 金属的冶炼与防护（同步讲义）化学新教材北京版九年级下册

第七章 金属 第三节 金属的冶炼与防护（原卷版） 1．了解中国古代冶炼金属的历程，了解一些常见的金属矿物。 2．知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作，了解工业上冶炼铜铁。 3．了解金属的腐蚀，知道铁生锈的过程，了解防铁生锈的防护。 重点: 知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作；知道铁生锈的过程，了解防铁生锈的防护 难点: 影知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作 一、常见的金属矿石 1．金属矿物的种类及主要成分 （1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分 ）、磁铁矿（主要成分 ）、菱铁矿（主要成分FeCO3）； （2）铜的矿物主要有：黄铜矿、孔雀石（主要成分 ）等； （3）铝的矿物主要有：铝土矿（主要成分 ）、 等。 二、金属的冶炼 （一）一氧化碳还原氧化铁的实验探究 1．实验装置 2．反应的化学方程式(炼铁的原理)： 3．实验步骤： （1）检查装置的 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 气体，并点燃 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 气体，并熄灭酒精灯。 4．实验现象：红色粉末逐渐变为 ，澄清的石灰水变 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。 （二）高炉炼铁 1．设备：高炉 2．原料：铁矿石、焦炭、石灰石； 3．尾气主要成分： 和CO2（需经处理后再排放）。 【易错提醒】 1．先通入一氧化碳气体的目的：排净 装置内的空气 ，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生 爆炸 。 2．实验完毕后继续通入 一氧化碳 气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被 氧化 。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被 倒吸 。 3．尾气的处理：尾气中的一氧化碳 有毒 ，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成 无毒 的二氧化碳气体。 4．若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力 更加集中 ，提高温度。 三、铁生锈的实验探究 1．实验器材：大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。 2．实验过程：取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。 3．实验现象：第一个试管中的铁钉 ，而第二、三个试管中 明显现象。 4．实验结论：铁生锈实际上是铁与空气中的 、 共同作用的结果。 5．注意事项：①第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要 ；②第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要 ；③铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。 四、防止铁生锈的方法 1．保持铁制品的 ； 2．可在钢铁制品上 、喷漆、搪瓷，或镀上一层耐腐蚀的 。 3．制成不锈钢。 1．判断题 （1）铁生锈的条件是铁与氧气，水接触（ ） （2）铁易锈蚀，且铁锈对铁制品无保护作用，所以古代铁制品保存至今的很少（ ） （3）古代铜器表面的铜绿是铜在潮湿空气中生成的碱式碳酸铜（ ） 2．我国是最早采用湿法冶铜的国家，《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，即在CuSO4溶液中加入铁则可得到铜，该反应的化学方程式为 　 　。 3．铁是目前是世界产量最高、使用最广泛的金属。工业上用一氧化碳还原赤铁矿炼铁的化学方程式为 　 　；铁制品容易生锈，是因为铁与 　 　共同作用的结果，常见的防止铁生锈的方法是 　 　（写一种即可）。 4．某同学在家里利用废旧塑料瓶、洁净无锈的铁片、自来水进行了如图所示的实验，半个月后，他将看到铁片 　 　，同时塑料瓶也变瘪了。在铁制品表面涂油、刷漆或镀铬等都能防止铁生锈，其原理是 　 　。 5．中国在全球新能源汽车领域占据着重要地位，已连续多年占据全球最大的新能源汽车市场。请回答以下问题。 （1）钢铁器件上一般会喷油漆，这是为了防止铁制品与 　 　（填化学式）发生反应而生锈。 （2）汽车生产使用了大量的钢铁，工业上用赤铁矿（主要成分是氧化铁）和一氧化碳反应冶炼铁，该反应的化学方程式为 　 　。 6．如图为某实验小组同学设计的探究铁生锈条件的实验。 （1）C装置中植物油的作用是 　 　。 （2）对比A、B、C三支试管中出现的现象，得出铁生锈的条件是 　 　。 ►问题一 几种金属矿物 【典例1】生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　） A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2） C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】 【解题必备】赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、孔雀石 [ 主要成分是 Cu2(OH)2CO3]、铝土矿（主要成分是Al2O3）。 【变式1-1】（2024•北京朝阳区二模）下列矿石不能用于炼铁的是（　　） A．赤铁矿（主要成分Fe2O3） B．黄铜矿（主要成分CuFeS2） C．菱铁矿（主要成分FeCO3） D．辉铜矿（主要成分Cu2S） 【变式1-2】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 ►问题二 古代金属冶炼 【典例2】明代《天工开物》一书介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（ZnCO3）和煤炭饼装入炼锌罐（如图所示），泥封，“其底铺薪，发火煅红”、“冷定毁罐取出”。下列说法错误的是（　　） A．“火法炼锌”符合低碳发展理念 B．炉甘石粉碎后加入锌罐，目的是增大反应物之间的接触面积 C．“冷定毁罐取出”的目的是防止锌在较高温度下再次被氧化 D．反应区中发生的反应之一：C+2ZnO2Zn+CO2↑，体现了碳的还原性 【变式2-1】我国古代常用灰吹法炼银（如图），其过程为：将矿物银熔于铅形成银铅块，通过焙烧氧化成氧化铅进入炉灰，灰吹得银。下列说法正确的是（　　） A．银和铅均是金属元素 B．银铅块属于纯净物 C．氧化铅中铅的化合价为0 D．灰吹法炼银过程属于物理变化 【变式2-2】如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　） A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分 ►问题三 一氧化碳还原氧化铁的冶炼 【典例3】某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置： 实验说明： ①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。 ②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。 ③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。 （1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。 （2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。 （3）装置C的作用是 　 　。 （4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。 （5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。 【解题必备】1．反应的化学方程式(炼铁的原理)： 2．实验步骤： （1）检查装置的 气密性 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 一氧化碳 气体，并点燃 酒精灯 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 酒精喷灯 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 黑色 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 一氧化碳 气体，并熄灭酒精灯。 3．实验现象：红色粉末逐渐变为 黑色 ，澄清的石灰水变 浑浊 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。 【变式3-1】（2024•内江）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是（　　） A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成 B．该反应中，失去氧的物质是CO C．CO具有可燃性 D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小 【变式3-2】一氧化碳还原氧化铁实验如图，下列说法不正确的是（　　） A．实验开始时应先通入一氧化碳，后加热玻璃管 B．实验中玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变成黑色 C．该实验装置的缺陷是没有尾气处理装置 D．铁丝网罩的作用是防止烫伤实验人员 【变式3-3】工业上炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应。某兴趣小组利用如图所示的微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法正确的是（　　） A．实验时应先点燃酒精喷灯，后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中 B．实验过程中观察到黑色固体逐渐变红 C．实验中观察到滤纸条变蓝，说明有二氧化碳生成 D．气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气 ►问题四 铁锈蚀的实验探究 【典例4】某同学用如图所示的装置探究铁钉生锈的条件，关于该实验分析错误的是（　　） A．a、b装置对比说明铁生锈需要与氧气、水接触 B．干燥剂可以用CaCl2 C．植物油的作用是隔绝水 D．一段时间后，装置中的红墨水左高右低 【解题必备】铁在空气中锈蚀，实际上是铁与空气中的氧气、水共同作用。 【变式4-1】对比实验是实验探究的重要方法。如图是实验室探究铁生锈条件的对比实验设计，有关说法不正确的是（　　） A．乙试管中植物油的作用是使铁钉与空气隔绝 B．对比甲、乙可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C．对比乙、丙可探究：接触空气是否为铁生锈的条件之一 D．对比丙、丁可探究：接触食盐溶液是否能加速铁的锈蚀 【变式4-2】某同学根据铜锈的主要成分[Cu2（OH）2CO3]作出猜想：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳，为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图所示实验中的（　　） A．甲和乙 B．甲和丙 C．甲和丁 D．乙和丁 【变式4-3】用五枚洁净无锈的铁钉分别放入5支试管进行以下实验（如图），一周后观察现象。下列说法正确的是（　　） A．对比实验①④说明铁生锈需干燥氧气 B．对比实验②④可说明铁生锈需要水分 C．实验③中的铁钉水下部分锈蚀最严重 D．对比实验③⑤说明氯化钠能加速锈蚀 ►问题五 铁锈蚀的防护 【典例5】（2024•滨州）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 【变式5-1】（2024•北京大兴区一模）下列措施中，不能防止铁制品锈蚀的是（　　） A．存放在潮湿的空气中 B．镀一层耐腐蚀的金属 C．制成不锈钢 D．喷漆 【变式5-2】（2024•辽宁）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 1．（2024•广西）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 2．（2024•北京海淀区一模）下列金属矿石可用来冶炼铜的是（　　） A．赤铁矿（主要成分为Fe2O3） B．辉铜矿（主要成分为Cu2S） C．铝土矿（主要成分为Al2O3） D．磁铁矿（主要成分为Fe3O4） 3．（2023•北京东城区三模）下列物质能除铁锈的是（　　） A．NaOH溶液 B．食盐水 C．植物油 D．盐酸 4．（2024春•北京月考）以下措施不能有效保护铁制品的是（　　） A．铁铲长期存放在潮湿环境中 B．铁锅使用后及时擦干 C．铁制栏杆表面刷漆 D．给自行车链条涂油 5．铜绿是铜生锈后的产物，其成分是Cu2（OH）2CO3，下列空气中的物质与铜生锈没有直接关系的是（　　） A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．二氧化碳 6．《天工开物》中有“火法炼锌”的工艺记载：“每炉甘石（ZnCO3）十斤装载入一泥罐内……其底铺薪，发火煅红⋯⋯冷定毁罐取出⋯⋯即倭铅也”。下列说法错误的是（　　） A．倭铅的主要成分是金属锌 B．反应后，锌元素化合价升高 C．炉甘石粉碎后装入罐，目的是为了增大反应物的接触面积 D．冷定方能毁罐取锌是为了防止高温下锌与氧气反应 7．如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　） A．炼铁中不断拉动风箱可以使煤炭充分燃烧 B．炼铁的原理可表示为3CO+Fe2O32Fe+3CO2 C．炼铁的产物生铁属于混合物 D．焦炭只起提供热量的作用 8．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法不正确的是（　　） A．充分加热，a处固体由红色变为黑色 B．b处可用澄清石灰水检验生成的气体 C．该反应属于置换反应 D．实验结束待装置冷却后再停止通入CO 9．（2024•北京门头沟区一模）实验小组利用如图所示实验探究铁钉生锈的条件，一周后发现只有①中铁钉生锈。下列说法不正确的是（　　） A．①②说明铁生锈需要与O2接触 B．①③说明铁生锈需要与H2O接触 C．②③说明铁生锈需要与O2和H2O同时接触 D．蒸馏水需要煮沸后使用，以除去水中溶解的O2 10．（2023•德州）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 11．（2024•北京延庆区一模）为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉，纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后只有实验Ⅰ中观察到了锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是（　　） A．Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要水 B．Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要O2 C．Ⅰ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关 D．通过以上实验证明，要防止铁生锈，必须同时隔绝氧气和水 12．（2024•德州）金属材料在生产、生活中应用广泛，在提高人类生活质量等方面起着重要作用。 （1）金属铜被拉成细丝、制成导线主要利用了铜的 　 性和导电性。 （2）铝粉与氧化铁粉末在高温条件下发生置换反应，并放出大量热，反应的化学方程式为 　 　。该反应可用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等。 （3）铜和金是人类利用较早的金属。在考古挖掘中，出土的青铜器锈迹斑斑，黄金器物却光亮如新，主要原因是 　 　。 （4）了解金属锈蚀的条件，对于寻找防止金属制品锈蚀的方法非常重要。铁制品锈蚀条件的探究实验中，洁净无锈的铁钉在以下三种情况最易生锈的是 　 　（填序号）。 13．（2024•吉林）蒸汽眼罩可以舒缓眼部疲劳，其填充物的主要成分是：铁粉、食盐和活性炭等。 （1）金属资源的利用：蒸汽眼罩使用时发热是因为铁粉生锈，其原理是铁粉与空气中的水和 　 　反应； （2）金属资源的保护：蒸汽眼罩使用前需要 　 　保存，防止铁粉生锈； （3）结合上述问题，谈谈你对铁生锈利或弊的认识 　 　。 14．（2024春•北京海淀区月考）铁是应用最广泛的金属。 （1）工业常用赤铁矿（主要成分为氧化铁）和一氧化碳在高温条件下炼铁，该反应的化学方程式为 　 　。 （2）使用过的菜刀、铁锅等铁制品，清洗后需要及时擦干放置，可以减少 　 　对铁锈蚀的影响。 （3）将生锈的铁制品放入盛有稀盐酸的洗槽中除锈时，需要控制稀盐酸的用量，若稀盐酸过量会导致铁制品受损，请解释铁制品受损的原因 　 　（用化学方程式表示）。 15．（2024•北京丰台区二模）铁是一种重要的金属材料。 （1）工业上用CO和赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁的化学方程式为 　 　。 （2）下列矿石可以用于炼铁的 　 　（填字母序号）。 A.铝土矿（主要成分Al2O3） B.磁铁矿（主要成分Fe3O4） C.白云石矿[主要成分CaMg（CO3）2] （3）铁生锈的条件为 　 　。 1．故宫博物院收藏的《千里江山图》所采用的颜料有：朱砂（含HgS）、赭石（含Fe2O3）、碎碟（含CaCO3）和孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]等。下列分析不正确的是（　　） A．赭石是红棕色固体 B．Cu2（OH）2CO3中铜元素的化合价为+1价 C．孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]受热分解可以生成三种氧化物 D．从朱砂中可以炼制出水银 2．（2024•北京东城区三模）实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下，下列分析不正确的是（　　） 实验装置 序号 其他试剂 100s时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 3．超疏水性仿生材料对水的作用与荷叶相似，水滴在其表面不易附着。我国科学家杨建军团队利用金属自身在表面构建了一种特殊结构，成功实现了高效稳定的自启动超疏水效果。下列关于具有该效果的金属的说法不正确的是（　　） A．表面的灰尘易被雨水带走而具有自清洁功能 B．表面不易结冰 C．酸液、盐水不易附着，具有较好的防腐效果 D．这是一种新型合金 4．（2024•北京朝阳区模拟）对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示，下列说法正确的是（　　） A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一 B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一 D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一 5．将两张相同的铁丝网置于两个相同大小的锥形瓶中，分别倒入等体积的蒸馏水和食盐水，立即旋紧橡皮塞，将导管伸入滴有红墨水的水中。一段时间后，观察到烧杯中的导管内液面上升，且右侧导管内液面上升幅度较大，锥形瓶b中的铁丝网比a中的铁丝网锈蚀更严重。下列相关说法不正确的是（　　） A．烧杯中的导管内液面上升是因为锥形瓶内气体被消耗 B．通过本实验说明食盐能加快铁锈蚀 C．仅通过本实验就能证明铁锈蚀需要与水接触 D．铁的锈蚀原理可用于测定空气中氧气的体积分数 6．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用。《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）选料：炼铁的原料赤铁矿主要成分是 　 （填化学式）。 （2）破碎：选好的矿石进行破碎使其变得更细小。 （3）烘干：在高温环境中烘干矿石，是为了防止高炉中生成的铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4，其化学方程式是 　 　。 （4）炼炉：工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉可以冶炼出生铁，下列说法正确的是 　 　。 A．CO还原赤铁矿的反应类别是置换反应 B．焦炭的作用是提供热量和生成还原剂 C．石灰石的作用是除去矿石中二氧化硅 D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放 （5）精炼：“炒剂法”不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 　碳　元素的含量。 （6）湿法冶金利用置换反应。在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，完全反应前后相关微粒的数量如下表所示。 微粒 X原子 Y原子 Cu原子 Cu2+ X2+ 反应前数量（个） a b 0 0.8a 0 反应后数量（个） 0.2a b 0.8a 0 　 　 ①表格的空白处对应微粒的数量为 　 　。 ②分析可知，金属X、Y与Cu的活动性由强到弱关系为 　 　。 7．某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置： 实验说明： ①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。 ②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。 ③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。 （1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。 （2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。 （3）装置C的作用是 　 　。 （4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。 （5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。 8．（2024•临沂）铁是生活生产中重要的金属材料。请完成下列问题： （1）实验1硬质玻璃管中的现象为 　 　。 （2）实验2模拟西汉时期湿法炼铜工艺，该反应的化学方程式为 　 　。 （3）由实验3可知，铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与 　 发生化学反应的过程。 9．（2024•长春）实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至5﹣10分钟，改进后的装置如图2所示（夹持装置已略去）。 （1）图1实验中，对比 　 　（填序号）可知，铁生锈与氧气有关。 （2）图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为 　 　。 （3）图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是 　 　。 （4）图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处 　 　 （答一条即可）。 10．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。 （1）战国《韩非子内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 　 　（填“单质”或“化合物”）形式存在，这是由金的 　 　（填“物理性质”或“化学性质”）决定的。 （2）北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是 　 　，该反应属于 　 　反应（填基本反应类型）。 （3）明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（ZnCO3）和煤炭饼装入炼锌罐如图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 ①反应区中，炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，这种氧化物可用来灭火，该氧化物的化学式是 　 　。 ②反应区中，煤炭中的碳与氧化锌高温下反应生成锌和二氧化碳，该反应的化学方程式是 　 ，该反应中体现了碳的 　 　（填“还原性”或“氧化性”）。 11．（2024•滨州）小明和同学们在学习工业炼铁的原理后，想通过自制一氧化碳模拟工业炼铁的化学原理。 【查阅资料】①二氧化碳和炭粉在高温的条件下生成一氧化碳； ②饱和碳酸氢钠溶液不与二氧化碳反应； ③饱和碳酸氢钠溶液能吸收氯化氢气体； ④一氧化碳既不与氢氧化钠溶液反应也不与澄清石灰水反应； 【设计并进行实验】同学们设计并进行了如图所示的实验（装置气密性良好）； 【实验分析】请结合实验完成下列问题： （1）装置A中发生反应的化学方程式为 　 　； （2）装置C的作用是 　 　； （3）装置E中发生反应的化学方程式为 　 　； （4）反应完毕，装置H中玻璃管内观察到的现象是 　 　，该反应的还原剂是 　 　（填化学式）； （5）装置J中点燃的酒精灯的作用是 　 　。 12．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。《天工开物》中记载了采矿和冶炼金属锡的场景。 （1）采矿：“水锡……其质黑色……愈经淘取”。水中淘取锡砂（指锡矿石）时，所用容器的孔径需 　　（填“大于”或“小于”）锡砂颗粒大小。 （2）冶炼：“凡煎炼亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化。” 炼锡的原理是以锡砂（主要成分为SnO2）和木炭为原料，在高温条件下反应制得金属锡和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 　 　。 （3）使用：①焊锡是锡铅合金，可用于焊接金属，这是利用了焊锡比锡的熔点 　 　（填“高”或“低”）。 ②古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质，原因是 　 　。 ③糖果等食品常用银白色的被称为“锡纸”的材料进行包装，“锡纸”实际上是铝箔纸。将砂纸打磨过的“锡纸”放入 　 　（填字母序号）中，根据实验现象，结合金属活动性可证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡。 A．稀盐酸 B．稀硫酸 C．硫酸铜溶液 D．硫酸亚铁溶液 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第七章 金属 第三节 金属的冶炼与防护 1．了解中国古代冶炼金属的历程，了解一些常见的金属矿物。 2．知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作，了解工业上冶炼铜铁。 3．了解金属的腐蚀，知道铁生锈的过程，了解防铁生锈的防护。 重点: 知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作；知道铁生锈的过程，了解防铁生锈的防护 难点: 影知道一氧化碳还原氧化铁的冶炼原理和操作 一、常见的金属矿石 1．金属矿物的种类及主要成分 （1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分 Fe2O3 ）、磁铁矿（主要成分 Fe3O4 ）、菱铁矿（主要成分FeCO3）； （2）铜的矿物主要有：黄铜矿、孔雀石（主要成分 Cu2(OH)2CO3 ）等； （3）铝的矿物主要有：铝土矿（主要成分 Al2O3 ）、 明矾石 等。 二、金属的冶炼 （一）一氧化碳还原氧化铁的实验探究 1．实验装置 2．反应的化学方程式(炼铁的原理)： 3．实验步骤： （1）检查装置的 气密性 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 一氧化碳 气体，并点燃 酒精灯 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 酒精喷灯 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 黑色 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 一氧化碳 气体，并熄灭酒精灯。 4．实验现象：红色粉末逐渐变为 黑色 ，澄清的石灰水变 浑浊 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。 （二）高炉炼铁 1．设备：高炉 2．原料：铁矿石、焦炭、石灰石； 3．尾气主要成分： CO 和CO2（需经处理后再排放）。 【易错提醒】 1．先通入一氧化碳气体的目的：排净 装置内的空气 ，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生 爆炸 。 2．实验完毕后继续通入 一氧化碳 气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被 氧化 。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被 倒吸 。 3．尾气的处理：尾气中的一氧化碳 有毒 ，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成 无毒 的二氧化碳气体。 4．若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力 更加集中 ，提高温度。 三、铁生锈的实验探究 1．实验器材：大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。 2．实验过程：取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。 3．实验现象：第一个试管中的铁钉 生锈 ，而第二、三个试管中 没有 明显现象。 4．实验结论：铁生锈实际上是铁与空气中的 氧气 、水蒸气 共同作用的结果。 5．注意事项：①第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要 氧气 ；②第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要 水蒸气 ；③铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。 四、防止铁生锈的方法 1．保持铁制品的 洁净、干燥 ； 2．可在钢铁制品上 涂油 、喷漆、搪瓷，或镀上一层耐腐蚀的 金属 。 3．制成不锈钢。 1．判断题 （1）铁生锈的条件是铁与氧气，水接触（ ） （2）铁易锈蚀，且铁锈对铁制品无保护作用，所以古代铁制品保存至今的很少（ ） （3）古代铜器表面的铜绿是铜在潮湿空气中生成的碱式碳酸铜（ ） 【答案】(1) √　(2) √　(3) √　 2．我国是最早采用湿法冶铜的国家，《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，即在CuSO4溶液中加入铁则可得到铜，该反应的化学方程式为 　 　。 【答案】Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。 【解析】铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。 3．铁是目前是世界产量最高、使用最广泛的金属。工业上用一氧化碳还原赤铁矿炼铁的化学方程式为 　 　；铁制品容易生锈，是因为铁与 　 　共同作用的结果，常见的防止铁生锈的方法是 　 　（写一种即可）。 【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；氧气、水；保持铁制品表面的干燥、洁净（合理即可）。 【解析】赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 铁制品容易生锈，是因为铁与氧气、水共同作用的结果，常见的防止铁生锈的方法有保持铁制品表面的干燥、洁净，在铁制品表面涂保护层（如喷漆、涂油等），在铁制品表面镀其它金属（合理即可）。 4．某同学在家里利用废旧塑料瓶、洁净无锈的铁片、自来水进行了如图所示的实验，半个月后，他将看到铁片 　 　，同时塑料瓶也变瘪了。在铁制品表面涂油、刷漆或镀铬等都能防止铁生锈，其原理是 　 　。 【答案】生锈；隔绝氧气和水 【解析】铁在与水和氧气并存时易生锈。在铁制品表面涂油、刷漆或镀铬等都能防止铁生锈，是因为使铁与氧气和水隔绝。 5．中国在全球新能源汽车领域占据着重要地位，已连续多年占据全球最大的新能源汽车市场。请回答以下问题。 （1）钢铁器件上一般会喷油漆，这是为了防止铁制品与 　 　（填化学式）发生反应而生锈。 （2）汽车生产使用了大量的钢铁，工业上用赤铁矿（主要成分是氧化铁）和一氧化碳反应冶炼铁，该反应的化学方程式为 　 　。 【答案】（1）H2O、O2；（2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 【解析】（1）铁在潮湿的空气中易生锈；钢铁器件上一般会喷油漆，这是为了防止铁制品与H2O、O2发生反应而生锈； （2）工业上用赤铁矿（主要成分是氧化铁）和一氧化碳反应冶炼铁，该反应的化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 6．如图为某实验小组同学设计的探究铁生锈条件的实验。 （1）C装置中植物油的作用是 　 　。 （2）对比A、B、C三支试管中出现的现象，得出铁生锈的条件是 　 　。 【答案】（1）防止氧气溶于水； （2）与水和氧气同时接触。 【解析】（1）植物油密度比水小浮在上方，氧气不溶于植物油，植物油就防止氧气溶于水； （2）由AB对比得结论，铁生锈需要有水，BC对比得结论铁生锈需要有氧气，综上：铁生锈需铁与水和氧气共同作用。 ►问题一 几种金属矿物 【典例1】生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　） A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2） C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】 【答案】C 【解析】A、氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，FeCO3是三种元素组成，不属于氧化物，故A错误；B、FeS2中不含氧元素，不属于氧化物，故B错误；C、氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，Al2O3符合条件，是氧化物，故C正确；D、Cu2（OH）2CO3是四种元素组成，不属于氧化物，故D错误。故选：C。 【解题必备】赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、孔雀石 [ 主要成分是 Cu2(OH)2CO3]、铝土矿（主要成分是Al2O3）。 【变式1-1】（2024•北京朝阳区二模）下列矿石不能用于炼铁的是（　　） A．赤铁矿（主要成分Fe2O3） B．黄铜矿（主要成分CuFeS2） C．菱铁矿（主要成分FeCO3） D．辉铜矿（主要成分Cu2S） 【答案】D 【解析】A、赤铁矿的主要成分Fe2O3，其中含有铁元素，可用于炼铁，选项不合题意； B、黄铜矿的主要成分CuFeS2，其中含有铁元素，可用于炼铁，选项不合题意； C、菱铁矿的主要成分FeCO3，其中含有铁元素，可用于炼铁，选项不合题意； D、辉铜矿的主要成分Cu2S，其中不含有铁元素，不可用于炼铁，选项符合题意； 故选：D。 【变式1-2】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 【解析】A、二氧化硅是沙子的主要成分，故选项不符合题意。B、氧化铝（三氧化二铝）是铝土矿的主要成分，故选项符合题意。C、四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，故选项不符合题意。D、碳酸钙是石灰石或大理石的主要成分，故选项不符合题意。故选：B。 ►问题二 古代金属冶炼 【典例2】明代《天工开物》一书介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（ZnCO3）和煤炭饼装入炼锌罐（如图所示），泥封，“其底铺薪，发火煅红”、“冷定毁罐取出”。下列说法错误的是（　　） A．“火法炼锌”符合低碳发展理念 B．炉甘石粉碎后加入锌罐，目的是增大反应物之间的接触面积 C．“冷定毁罐取出”的目的是防止锌在较高温度下再次被氧化 D．反应区中发生的反应之一：C+2ZnO2Zn+CO2↑，体现了碳的还原性 【答案】A 【解析】A、“火法炼锌”中发生反应为碳酸锌高温煅烧生成氧化锌和二氧化碳，碳和氧化锌在高温下反应生成锌和二氧化碳，生成了二氧化碳，不符合低碳发展理念，故错误； B、炉甘石粉碎后加入锌罐，可以增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分，故正确； C、“冷定毁罐取出”可以防止高温下，锌与氧气反应生成氧化锌，故正确； D、反应区中发生了碳和氧化锌在高温下反应生成锌和二氧化碳的反应，该反应的化学方程式为：，在该反应中，碳得到氧，属于还原剂，体现了碳的还原性，故正确。 故选：A。 【变式2-1】我国古代常用灰吹法炼银（如图），其过程为：将矿物银熔于铅形成银铅块，通过焙烧氧化成氧化铅进入炉灰，灰吹得银。下列说法正确的是（　　） A．银和铅均是金属元素 B．银铅块属于纯净物 C．氧化铅中铅的化合价为0 D．灰吹法炼银过程属于物理变化 【答案】A 【解析】A、银和铅带“钅”字旁，属于金属元素，故选项说法正确。 B、银铅块是熔合而成，属于混合物，故选项说法错误。 C、氧化铅中氧元素化合价为﹣2，根据在化合物中正负化合价代数和为零，设铅元素的化合价为x，x+（﹣2）＝0，x＝+2，故选项说法错误。 D，灰吹法炼银过程中银铅块，通过焙烧氧化成氧化铅，有新物质生成属于化学变化，故选项说法错误。 故选：A。 【变式2-2】如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　） A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分 【答案】B 【解析】A、地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，故正确； B、碳与氧气反应生成二氧化碳，放出热量；二氧化碳与焦炭高温下反应生成一氧化碳；因此工业炼铁中焦炭除了起到提供热量的作用，还可将二氧化碳还原为一氧化碳，为反应提供还原剂，故错误； C、炼铁的原理可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故正确； D、炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分，故正确。 故选：B。 ►问题三 一氧化碳还原氧化铁的冶炼 【典例3】某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置： 实验说明： ①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。 ②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。 ③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。 （1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。 （2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。 （3）装置C的作用是 　 　。 （4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。 （5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。 【答案】（1）受热均匀，且容易控制温度； （2）； （3）作安全瓶（防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）； （4）收集尾气，防止污染空气； （5）当D中石灰水液面低于130mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。 【解析】（1）A装置的加热方式为水浴加热，水浴加热受热均匀，且容易控制温度。 （2）B中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：。 （3）装置C是安全瓶，作用是防止D中的澄清石灰水倒吸使W形管发生炸裂。 （4）一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应，所以没有被反应完全的一氧化碳进入装置D中，装置D内的压强增大，使液体进入E装置中，D装置收集一氧化碳，起到收集尾气，防止污染空气的作用。 （5）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，故应将装置内空气排尽，然后点燃酒精灯，故：当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。 【解题必备】1．反应的化学方程式(炼铁的原理)： 2．实验步骤： （1）检查装置的 气密性 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 一氧化碳 气体，并点燃 酒精灯 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 酒精喷灯 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 黑色 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 一氧化碳 气体，并熄灭酒精灯。 3．实验现象：红色粉末逐渐变为 黑色 ，澄清的石灰水变 浑浊 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。 【变式3-1】（2024•内江）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是（　　） A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成 B．该反应中，失去氧的物质是CO C．CO具有可燃性 D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小 【答案】B 【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法正确。 B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误。 C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法正确。 D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法正确。 故选：B。 【变式3-2】一氧化碳还原氧化铁实验如图，下列说法不正确的是（　　） A．实验开始时应先通入一氧化碳，后加热玻璃管 B．实验中玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变成黑色 C．该实验装置的缺陷是没有尾气处理装置 D．铁丝网罩的作用是防止烫伤实验人员 【答案】D 【解析】A、开始时应先通入CO后加热玻璃管，目的是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故不符合题意；B、一氧化碳具有还原性，能在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验中玻璃管内红棕色粉末变为黑色，故不符合题意；C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验中缺少尾气处理装置，故不符合题意；D、铁丝网罩的作用是集中火焰，获得高温，不是防止烫伤实验人员，故符合题意。故选：D。 【变式3-3】工业上炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应。某兴趣小组利用如图所示的微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法正确的是（　　） A．实验时应先点燃酒精喷灯，后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中 B．实验过程中观察到黑色固体逐渐变红 C．实验中观察到滤纸条变蓝，说明有二氧化碳生成 D．气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气 【答案】D 【解析】实验时应先将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中，后点燃酒精喷灯，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，说法错误。一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，说法错误。二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，实验中观察到滤纸条变红，说明有二氧化碳生成，说法错误。一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气，说法正确。故选D。 ►问题四 铁锈蚀的实验探究 【典例4】某同学用如图所示的装置探究铁钉生锈的条件，关于该实验分析错误的是（　　） A．a、b装置对比说明铁生锈需要与氧气、水接触 B．干燥剂可以用CaCl2 C．植物油的作用是隔绝水 D．一段时间后，装置中的红墨水左高右低 【答案】A 【解析】A、a试管中的铁钉能与氧气、水充分接触，b试管中的铁钉只能与干燥的空气接触。一段时间后，a试管中的铁钉生锈，b试管中的铁钉没有生锈，对比说明铁生锈需要与水接触，不能说明铁生锈需要与氧气接触，故选项说法错误。 B、氯化钙具有吸水性，干燥剂可以用CaCl2，故选项说法正确。 C、植物油的作用是隔绝水，故选项说法正确。 D、随着反应的进行，a试管中氧气被逐渐消耗，试管中压强减小，一段时间后，装置中的红墨水左高右低，故选项说法正确。 故选：A。 【解题必备】铁在空气中锈蚀，实际上是铁与空气中的氧气、水共同作用。 【变式4-1】对比实验是实验探究的重要方法。如图是实验室探究铁生锈条件的对比实验设计，有关说法不正确的是（　　） A．乙试管中植物油的作用是使铁钉与空气隔绝 B．对比甲、乙可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C．对比乙、丙可探究：接触空气是否为铁生锈的条件之一 D．对比丙、丁可探究：接触食盐溶液是否能加速铁的锈蚀 【答案】B 【解析】A、乙试管中植物油的作用是使铁钉与空气隔绝，故选项说法正确。 B、甲试管中的铁钉只能与干燥的空气接触，乙试管的铁钉只能与水接触，两支试管的铁钉均没有生锈，不能探究接触水是否为铁生锈的条件之一，故选项说法错误。 C、乙试管的铁钉只能与水接触，丙试管中的铁钉能与氧气、水充分接触，一段时间后，丙试管中的铁钉生锈，乙试管的铁钉没有生锈，可探究接触空气是否为铁生锈的条件之一，故选项说法正确。 D、对比丙、丁，丁中铁钉锈蚀的更严重，可探究接触食盐溶液是否能加速铁的锈蚀，故选项说法正确。 故选：B。 【变式4-2】某同学根据铜锈的主要成分[Cu2（OH）2CO3]作出猜想：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳，为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图所示实验中的（　　） A．甲和乙 B．甲和丙 C．甲和丁 D．乙和丁 【答案】C 【解析】根据控制变量法，若想证明铜生锈时有氧气和水外，还要有CO2，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4-3】用五枚洁净无锈的铁钉分别放入5支试管进行以下实验（如图），一周后观察现象。下列说法正确的是（　　） A．对比实验①④说明铁生锈需干燥氧气 B．对比实验②④可说明铁生锈需要水分 C．实验③中的铁钉水下部分锈蚀最严重 D．对比实验③⑤说明氯化钠能加速锈蚀 【答案】D 【解析】A、①中铁钉只与氧气接触，不生锈，④中的铁钉与水和氧气同时接触，生锈，①④对比可知铁生锈需要水，故选项说法错误。 B、②中铁钉只与水接触，不生锈，④中的铁钉与水和氧气同时接触，生锈，②④对比可知铁生锈需要氧气，故选项说法错误。 C、铁钉与水和氧气同时接触，会生锈，则实验③中的铁钉与水和氧气同时接触的部分锈蚀最严重，故选项说法错误。 D、对比实验③⑤，⑤中铁钉比③中铁钉锈蚀严重，说明氯化钠能加速锈蚀，故选项说法正确。 故选：D。 ►问题五 铁锈蚀的防护 【典例5】（2024•滨州）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 【解析】A、铁在与氧气和水蒸气共存时会发生锈蚀，食盐能加快铁的锈蚀速率，符合题意； B、保持铁制品表面清洁干燥能减缓铁的锈蚀，不合题意； C、在铁制品表面涂油漆隔绝了铁与氧气和水蒸气的接触，可以防止钢铁锈蚀，不合题意； D、在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属隔绝了铁与氧气和水蒸气的接触，可以防止钢铁锈蚀，不合题意。故选：A。 【变式5-1】（2024•北京大兴区一模）下列措施中，不能防止铁制品锈蚀的是（　　） A．存放在潮湿的空气中 B．镀一层耐腐蚀的金属 C．制成不锈钢 D．喷漆 【答案】A 【解析】A、存放在潮湿的空气中铁与水和氧气同时接触，易生锈，错误； B、镀一层耐腐蚀的金属能使铁与水和氧气隔绝，能防锈，正确； C、制成不锈钢改变了金属的内部结构，能防止铁生锈，正确； D、喷漆能使铁与水和氧气隔绝，能防止生锈，正确。 故选：A。 【变式5-2】（2024•辽宁）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 【解析】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，故选项说法正确；B、不锈钢抗腐蚀性能较强，将铁制成不锈钢能减缓锈蚀，故选项说法正确；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，故选项说法错误；D、铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀，故选项说法正确。故选：C。 1．（2024•广西）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 【解析】A、二氧化硅是沙子的主要成分，故选项不符合题意。 B、氧化铝（三氧化二铝）是铝土矿的主要成分，故选项符合题意。 C、四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，故选项不符合题意。 D、碳酸钙是石灰石或大理石的主要成分，故选项不符合题意。 故选：B。 2．（2024•北京海淀区一模）下列金属矿石可用来冶炼铜的是（　　） A．赤铁矿（主要成分为Fe2O3） B．辉铜矿（主要成分为Cu2S） C．铝土矿（主要成分为Al2O3） D．磁铁矿（主要成分为Fe3O4） 【答案】B 【解析】A、赤铁矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，不合题意； B、辉铜矿中含有铜元素，可用于冶炼铜，符合题意； C、铝土矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，不合题意； D、磁铁矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，不合题意； 故选：B。 3．（2023•北京东城区三模）下列物质能除铁锈的是（　　） A．NaOH溶液 B．食盐水 C．植物油 D．盐酸 【答案】D 【解析】铁锈的主要成分是氧化铁，盐酸与氧化铁反应生成可溶性的氯化铁，从而除去铁锈；NaOH溶液、食盐水、植物油都与铁锈不反应。 故选：D。 4．（2024春•北京月考）以下措施不能有效保护铁制品的是（　　） A．铁铲长期存放在潮湿环境中 B．铁锅使用后及时擦干 C．铁制栏杆表面刷漆 D．给自行车链条涂油 【答案】A 【解析】A、铁铲存放在潮湿的空气中，铁能与氧气、水充分接触，容易生锈，故A正确； B、铁锅使用后及时擦干，保持表面干燥，能防止铁制品锈蚀，故B错误； C、给铁制栏杆表面刷漆，能隔绝氧气和水，能防止铁制品锈蚀，故C错误； D、给自行车链条涂油，能隔绝氧气和水，能防止铁制品锈蚀，故D错误。 故选：A。 5．铜绿是铜生锈后的产物，其成分是Cu2（OH）2CO3，下列空气中的物质与铜生锈没有直接关系的是（　　） A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．二氧化碳 【答案】A 【解析】由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类不变。Cu2（OH）2CO3中不含氮元素，因此氮气与铜生锈没有直接关系。 故选：A。 6．《天工开物》中有“火法炼锌”的工艺记载：“每炉甘石（ZnCO3）十斤装载入一泥罐内……其底铺薪，发火煅红⋯⋯冷定毁罐取出⋯⋯即倭铅也”。下列说法错误的是（　　） A．倭铅的主要成分是金属锌 B．反应后，锌元素化合价升高 C．炉甘石粉碎后装入罐，目的是为了增大反应物的接触面积 D．冷定方能毁罐取锌是为了防止高温下锌与氧气反应 【答案】B 【解析】A、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，由题意可知，“火法炼锌”的是将碳酸锌炼成倭铅，则倭铅的主要成分是金属锌，故选项说法正确。 B、该反应是将碳酸锌转化成锌，碳酸锌中碳酸根显﹣2价，根据化合物中正负化合价代数和为零可知，锌元素显+2价，反应后生成的单质锌中锌元素的化合价为0，则反应后，锌元素化合价降低，故选项说法错误。 C、炉甘石粉碎后装入罐，目的是为了增大反应物的接触面积，使反应更快更充分，故选项说法正确。 D、锌和氧气在较高温度下会反应生成氧化锌，冷定方能毁罐取锌是为了防止高温下锌与氧气反应，故选项说法正确。 故选：B。 7．如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　） A．炼铁中不断拉动风箱可以使煤炭充分燃烧 B．炼铁的原理可表示为3CO+Fe2O32Fe+3CO2 C．炼铁的产物生铁属于混合物 D．焦炭只起提供热量的作用 【答案】D 【解析】A、炼铁中不断拉动风箱可以使煤炭和氧气充分接触，充分燃烧，故选项说法正确。 B、炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，可表示为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，故选项说法正确。 C、炼铁的产物生铁中含有铁、碳等物质，属于混合物，故选项说法正确。 D、焦炭起提供热量和提供还原剂的作用，故选项说法错误。 故选：D。 8．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法不正确的是（　　） A．充分加热，a处固体由红色变为黑色 B．b处可用澄清石灰水检验生成的气体 C．该反应属于置换反应 D．实验结束待装置冷却后再停止通入CO 【答案】C 【解析】A、充分加热，a处一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，固体由红色变为黑色，故选项说法正确；B、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可用澄清石灰水检验生成的气体，故选项说法正确；C、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的生成物均为化合物，不属于置换反应，故选项说法错误；D、实验结束待装置冷却后再停止通入CO，以防止生成的铁再次被氧化，故选项说法正确。故选：C。 9．（2024•北京门头沟区一模）实验小组利用如图所示实验探究铁钉生锈的条件，一周后发现只有①中铁钉生锈。下列说法不正确的是（　　） A．①②说明铁生锈需要与O2接触 B．①③说明铁生锈需要与H2O接触 C．②③说明铁生锈需要与O2和H2O同时接触 D．蒸馏水需要煮沸后使用，以除去水中溶解的O2 【答案】C 【解析】A、①（与氧气接触，生锈）②（与氧气隔绝，不能生锈）说明铁生锈需要与O2接触，故A正确。 B、①（与水接触，生锈）③（与水隔绝，不能生锈）说明铁生锈需要与H2O接触，故B正确。 C、②③没有控制单一变量，不能说明铁生锈需要与O2和H2O同时接触，故C不正确。 D、蒸馏水需要煮沸后使用，以除去水中溶解的氧气，故D正确。 故选：C。 10．（2023•德州）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 【解析】铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，在铁制品表面镀铬、镍等耐腐蚀金属、表面刷漆、可隔绝氧气和水，制成不锈钢均可以预防金属锈蚀，清洗锈迹不能有效防止钢铁生锈。 故选：B。 11．（2024•北京延庆区一模）为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉，纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后只有实验Ⅰ中观察到了锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是（　　） A．Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要水 B．Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要O2 C．Ⅰ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关 D．通过以上实验证明，要防止铁生锈，必须同时隔绝氧气和水 【答案】C 【解析】A、Ⅰ（铁与水和氧气同时接触，生锈）和Ⅱ（铁与水接触，与氧气隔绝，不能生锈）说明铁制品锈蚀需要O2，该选项说法不正确。 B、Ⅰ（铁与水和氧气同时接触，生锈）和Ⅲ（铁与水隔绝，不能生锈）都不能生锈，说明铁制品锈蚀需要H2O，该选项说法不正确。 C、Ⅰ（铁钉中含有铁、碳等物质，生锈）和Ⅳ（铁钉中只有铁，不能生锈）说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关，该选项说法正确。 D、通过以上实验证明，要防止铁生锈，可以隔绝氧气也可不与水接触，不必同时隔绝氧气和水，该选项说法不正确。 故选：C。 12．（2024•德州）金属材料在生产、生活中应用广泛，在提高人类生活质量等方面起着重要作用。 （1）金属铜被拉成细丝、制成导线主要利用了铜的 　 性和导电性。 （2）铝粉与氧化铁粉末在高温条件下发生置换反应，并放出大量热，反应的化学方程式为 　 　。该反应可用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等。 （3）铜和金是人类利用较早的金属。在考古挖掘中，出土的青铜器锈迹斑斑，黄金器物却光亮如新，主要原因是 　 　。 （4）了解金属锈蚀的条件，对于寻找防止金属制品锈蚀的方法非常重要。铁制品锈蚀条件的探究实验中，洁净无锈的铁钉在以下三种情况最易生锈的是 　 　（填序号）。 【答案】（1）延展；（2）2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；（3）金的化学性质比铜更稳定；（4）A。 【解析】（1）金属铜被拉成细丝、制成导线主要利用了铜的延展性和导电性； （2）铝粉与氧化铁粉末在高温条件下发生置换反应，并放出大量热，反应的化学方程式为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；该反应可用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等：； （3）铜和金是人类利用较早的金属。在考古挖掘中，出土的青铜器锈迹斑斑，黄金器物却光亮如新，主要原因是金的化学性质比铜更稳定； （4）铁在潮湿的环境下易生锈；试管A中铁钉放在了潮湿的环境中，试管B中铁钉放在有水但没有氧气的环境中，试管C中铁钉放在有氧气但没有水的环境中，因此洁净无锈的铁钉在以下三种情况最易生锈的是A。 13．（2024•吉林）蒸汽眼罩可以舒缓眼部疲劳，其填充物的主要成分是：铁粉、食盐和活性炭等。 （1）金属资源的利用：蒸汽眼罩使用时发热是因为铁粉生锈，其原理是铁粉与空气中的水和 　 　反应； （2）金属资源的保护：蒸汽眼罩使用前需要 　 　保存，防止铁粉生锈； （3）结合上述问题，谈谈你对铁生锈利或弊的认识 　 　。 【答案】（1）氧气；（2）密封； （3）利：铁生锈放热，制成暖宝（弊：造成金属锈蚀，浪费资源）。 【解析】（1）蒸汽眼罩使用时发热是因为铁粉生锈，其原理是铁粉与空气中的水和氧气反应； （2）蒸汽眼罩使用前需要密封保存，防止铁粉生锈； （3）铁生锈既有利又有弊，利：铁生锈放热，可利用反应产生的能量，弊：铁生锈会造成金属锈蚀，浪费资源。 14．（2024春•北京海淀区月考）铁是应用最广泛的金属。 （1）工业常用赤铁矿（主要成分为氧化铁）和一氧化碳在高温条件下炼铁，该反应的化学方程式为 　 　。 （2）使用过的菜刀、铁锅等铁制品，清洗后需要及时擦干放置，可以减少 　 　对铁锈蚀的影响。 （3）将生锈的铁制品放入盛有稀盐酸的洗槽中除锈时，需要控制稀盐酸的用量，若稀盐酸过量会导致铁制品受损，请解释铁制品受损的原因 　 　（用化学方程式表示）。 【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2； （2）水； （3）Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑。 【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 （2）铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，使用过的菜刀、铁锅等铁制品，清洗后需要及时擦干放置，可以减少水对铁锈蚀的影响。 （3）铁制品放入稀盐酸中除锈，若稀盐酸过量，铁与盐酸发生反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑。 15．（2024•北京丰台区二模）铁是一种重要的金属材料。 （1）工业上用CO和赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁的化学方程式为 　 　。 （2）下列矿石可以用于炼铁的 　 　（填字母序号）。 A.铝土矿（主要成分Al2O3） B.磁铁矿（主要成分Fe3O4） C.白云石矿[主要成分CaMg（CO3）2] （3）铁生锈的条件为 　 　。 【答案】（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2。（2）B。（3）接触氧气和水。 【解析】（1）工业上用CO和赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁的过程中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 （2）下列矿石可以用于炼铁的磁铁矿（主要成分Fe3O4），是因为四氧化三铁中含有铁元素。 （3）铁生锈的条件为接触氧气和水。 1．故宫博物院收藏的《千里江山图》所采用的颜料有：朱砂（含HgS）、赭石（含Fe2O3）、碎碟（含CaCO3）和孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]等。下列分析不正确的是（　　） A．赭石是红棕色固体 B．Cu2（OH）2CO3中铜元素的化合价为+1价 C．孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]受热分解可以生成三种氧化物 D．从朱砂中可以炼制出水银 【答案】B 【解析】A、赭石主要成分是氧化铁，氧化铁是红棕色固体，故A正确； B、Cu2（OH）2CO3中氢氧根离子显﹣1价，碳酸根离子显﹣2价，设铜元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：2x+（﹣1）×2+（﹣2）＝0，x＝+2，故B错误； C、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，孔雀石中含Cu、H、C、O，生成物中也应含Cu、H、C、O，故孔雀石受热分解可以生成氧化铜、水、二氧化碳三种氧化物，故C正确； D、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，HgS中含汞元素，故从朱砂中可以炼制出水银，故D正确。 故选：B。 2．（2024•北京东城区三模）实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下，下列分析不正确的是（　　） 实验装置 序号 其他试剂 100s时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 【答案】D 【解析】A、铁生锈，氧气含量会减少，②③氧气含量减少，说明铁已经生锈，A正确，故该选项不符合题意； B、干燥剂吸水，①没有水，氧气没有减少，铁没有生锈，②加水后氧气减少，铁生锈，说明水对铁锈蚀有影响，B正确，故该选项不符合题意； C、③加食盐后铁生锈速度加快，说明食盐能加快铁锈蚀，C正确，故该选项不符合题意； D、①②③实验中没有探究炭粉对锈蚀的影响，①②③无法证明炭粉对铁锈蚀有影响，D错误，故该选项符合题意。 故选：D。 3．超疏水性仿生材料对水的作用与荷叶相似，水滴在其表面不易附着。我国科学家杨建军团队利用金属自身在表面构建了一种特殊结构，成功实现了高效稳定的自启动超疏水效果。下列关于具有该效果的金属的说法不正确的是（　　） A．表面的灰尘易被雨水带走而具有自清洁功能 B．表面不易结冰 C．酸液、盐水不易附着，具有较好的防腐效果 D．这是一种新型合金 【答案】D 【解析】A、超疏水性仿生材料对水的作用与荷叶相似，水滴在其表面不易附着，则表面的灰尘易被雨水带走而具有自清洁功能，故选项说法正确。 B、超疏水性仿生材料对水的作用与荷叶相似，水滴在其表面不易附着，则其表面不易结冰，故选项说法正确。 C、酸液、盐水不易附着，具有较好的防腐效果，故选项说法正确。 D、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，该技术是利用了金属自身在表面构建了一种特殊结构，不是一种新型合金，故选项说法错误。 故选：D。 4．（2024•北京朝阳区模拟）对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示，下列说法正确的是（　　） A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一 B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一 D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一 【答案】C 【解析】A、①②的变量为是否与水会接触，因此探究水是否铁生锈的条件之一，选项A错误； B、②③变量为除了水之外，还有接触的气体组分不同，因此无法形成对比实验，选项B错误； C、①④变量为温度，因此探究温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一，选项C正确； D、③④变量为温度、气体组分等，变量不唯一，选项D错误； 故选：C。 5．将两张相同的铁丝网置于两个相同大小的锥形瓶中，分别倒入等体积的蒸馏水和食盐水，立即旋紧橡皮塞，将导管伸入滴有红墨水的水中。一段时间后，观察到烧杯中的导管内液面上升，且右侧导管内液面上升幅度较大，锥形瓶b中的铁丝网比a中的铁丝网锈蚀更严重。下列相关说法不正确的是（　　） A．烧杯中的导管内液面上升是因为锥形瓶内气体被消耗 B．通过本实验说明食盐能加快铁锈蚀 C．仅通过本实验就能证明铁锈蚀需要与水接触 D．铁的锈蚀原理可用于测定空气中氧气的体积分数 【答案】C 【解析】A、铁在空气中锈蚀，实际上是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果，烧杯中的导管内液面上升是因为锥形瓶内气体被消耗，故选项说法正确。 B、锥形瓶b中的铁丝比a中的铁丝锈蚀严重，说明食盐能加快铁锈蚀，故选项说法正确。 C、两个锥形瓶中的铁丝都能与水接触，说明本实验不能证明铁锈蚀需要与水接触，故选项说法错误。 D、可通过导管内液体上升的刻度来测定空气中氧气的体积分数，故选项说法正确。 故选：C。 6．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用。《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。 （1）选料：炼铁的原料赤铁矿主要成分是 　 （填化学式）。 （2）破碎：选好的矿石进行破碎使其变得更细小。 （3）烘干：在高温环境中烘干矿石，是为了防止高炉中生成的铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4，其化学方程式是 　 　。 （4）炼炉：工业上把铁矿石、焦炭和石灰石一起投入高炉可以冶炼出生铁，下列说法正确的是 　 　。 A．CO还原赤铁矿的反应类别是置换反应 B．焦炭的作用是提供热量和生成还原剂 C．石灰石的作用是除去矿石中二氧化硅 D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放 （5）精炼：“炒剂法”不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 　碳　元素的含量。 （6）湿法冶金利用置换反应。在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，完全反应前后相关微粒的数量如下表所示。 微粒 X原子 Y原子 Cu原子 Cu2+ X2+ 反应前数量（个） a b 0 0.8a 0 反应后数量（个） 0.2a b 0.8a 0 　 　 ①表格的空白处对应微粒的数量为 　 　。 ②分析可知，金属X、Y与Cu的活动性由强到弱关系为 　 　。 【答案】（1）Fe2O3；（3）3Fe+4H2OFe3O4+4H2；（4）BC；（5）碳； （6）①0.8a；②X＞Cu，X＞Y，但是无法确定Y与Cu的活动性强弱。 【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3； （3）在高温环境中烘干矿石，是为了防止高炉中生成的铁和水蒸气置换反应生成Fe3O4，同时还生成了氢气，其化学方程式是3Fe+4H2OFe3O4+4H2； （4）A．CO还原赤铁矿的反应类别不是置换反应，因为反应物均为化合物，选项说法错误； B．焦炭的作用是提供热量和生成还原剂，选项说法正确； C．石灰石的作用是除去矿石中二氧化硅，选项说法正确； D．高炉尾气中含有烟尘和有害气体，不能直接排放，以防造成空气污染，选项说法错误； （5）“炒剂法”不断翻炒液态生铁的过程中，生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，这是为了降低生铁中碳元素的含量； （6）①由质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类和数目不变。根据表格数据，X原子反应前为a，反应后数量为0.2a，则参加反应的数量为a﹣0.2a＝0.8a，X2+反应前为0，则反应后为0.8a； ②根据表格数据可知，X有剩余，Y没有参与反应，生成了Cu，故完全反应后溶液底部的金属有X、Y、Cu；在一定量的硫酸铜溶液中加入金属粉X和金属粉Y的混合物，反应前后Y不变，X与硫酸铜反应生成X2+和铜，说明X比铜活泼，X比Y活泼，由表格数据可知，X没有反应完全，铜离子反应完全，则无法确定Y与Cu的金属活动性顺序。 7．某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置： 实验说明： ①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。 ②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。 ③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。 （1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。 （2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。 （3）装置C的作用是 　 　。 （4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。 （5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。 【答案】（1）受热均匀，且容易控制温度；（2）； （3）作安全瓶（防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）；（4）收集尾气，防止污染空气； （5）当D中石灰水液面低于130mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。 【解析】（1）A装置的加热方式为水浴加热，水浴加热受热均匀，且容易控制温度。 （2）B中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：。 （3）装置C是安全瓶，作用是防止D中的澄清石灰水倒吸使W形管发生炸裂。 （4）一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应，所以没有被反应完全的一氧化碳进入装置D中，装置D内的压强增大，使液体进入E装置中，D装置收集一氧化碳，起到收集尾气，防止污染空气的作用。 （5）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，故应将装置内空气排尽，然后点燃酒精灯，故：当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。 8．（2024•临沂）铁是生活生产中重要的金属材料。请完成下列问题： （1）实验1硬质玻璃管中的现象为 　 　。 （2）实验2模拟西汉时期湿法炼铜工艺，该反应的化学方程式为 　 　。 （3）由实验3可知，铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与 　 发生化学反应的过程。 【答案】（1）红棕色粉末变为黑色； （2）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu； （3）水、氧气。 【解析】（1）一氧化碳与氧化铁（红棕色）高温下反应得到铁（黑色）和二氧化碳，实验1硬质玻璃管中的现象为红棕色粉末变为黑色； （2）铁与硫酸铜反应得到铜和硫酸亚铁，该反应的化学方程式为Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu； （3）由实验3可知，铁与水、氧气接触易生锈；植物油起到了隔绝空气的作用，仅仅与水接触，不易生锈；铁钉在干燥的空气中不生锈；因此铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与氧气、水发生化学反应的过程。 9．（2024•长春）实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至5﹣10分钟，改进后的装置如图2所示（夹持装置已略去）。 （1）图1实验中，对比 　 　（填序号）可知，铁生锈与氧气有关。 （2）图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为 　 　。 （3）图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是 　 　。 （4）图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处 　 　 （答一条即可）。 【答案】（1）AB；（2）左边铁丝生锈，右边铁丝没有生锈；（3）能够提供充足的氧气； （4）不能探究铁生锈是否与氧气有关 【解析】（1）图1实验中，对比A（与氧气接触，生锈）B（与氧气隔绝，不能生锈）可知，铁生锈与氧气有关。 （2）图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为左边铁丝生锈，右边铁丝没有生锈。 （3）图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是能够提供充足的氧气。 （4）图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。该实验设计的不足之处是不能探究铁生锈是否与氧气有关。 10．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。 （1）战国《韩非子内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 　 　（填“单质”或“化合物”）形式存在，这是由金的 　 　（填“物理性质”或“化学性质”）决定的。 （2）北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是 　 　，该反应属于 　 　反应（填基本反应类型）。 （3）明代宋应星所著的《天工开物》一书，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（ZnCO3）和煤炭饼装入炼锌罐如图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 ①反应区中，炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，这种氧化物可用来灭火，该氧化物的化学式是 　 　。 ②反应区中，煤炭中的碳与氧化锌高温下反应生成锌和二氧化碳，该反应的化学方程式是 　 ，该反应中体现了碳的 　 　（填“还原性”或“氧化性”）。 【答案】（1）单质；化学性质；（2）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；置换； （3）①CO2；②；还原性。 【解析】（1）自然界中的金属除极少数不活泼的金属（金、银）以单质形式存在外，都以化合物的形式存在。金是不活泼的金属，在自然界中主要以单质形式存在。金是不活泼的金属，这是由金的化学性质。 （2）在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。即硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜。化学方程式Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。该反应符合单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的置换反应定义，属于置换反应。 （3）①炉甘石（ZnCO3）在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，由质量守恒定律可知，另一种氧化物为碳的氧化物，这种氧化物可用来灭火，所以该氧化物是二氧化碳，化学式为CO2。 ②碳与氧化锌高温下反应生成锌和二氧化碳，化学方程式为；该反应中碳是使氧化锌还原为锌的物质，具有还原性，所以该反应中体现了碳的还原性。 11．（2024•滨州）小明和同学们在学习工业炼铁的原理后，想通过自制一氧化碳模拟工业炼铁的化学原理。 【查阅资料】①二氧化碳和炭粉在高温的条件下生成一氧化碳； ②饱和碳酸氢钠溶液不与二氧化碳反应； ③饱和碳酸氢钠溶液能吸收氯化氢气体； ④一氧化碳既不与氢氧化钠溶液反应也不与澄清石灰水反应； 【设计并进行实验】同学们设计并进行了如图所示的实验（装置气密性良好）； 【实验分析】请结合实验完成下列问题： （1）装置A中发生反应的化学方程式为 　 　； （2）装置C的作用是 　 　； （3）装置E中发生反应的化学方程式为 　 　； （4）反应完毕，装置H中玻璃管内观察到的现象是 　 　，该反应的还原剂是 　 　（填化学式）； （5）装置J中点燃的酒精灯的作用是 　 　。 【答案】（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；（2）干燥二氧化碳气体；（3）CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O； （4）固体由红色变成黑色；CO； （5）处理尾气，防止一氧化碳污染空气。 【解析】（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑； （2）浓硫酸具有吸水且不与二氧化碳反应，装置C的作用是干燥二氧化碳气体； （3）装置E中发生的反应是氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O； （4）H装置中一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应完毕，装置H中玻璃管内观察到的现象是固体由红色变成黑色；该反应中一氧化碳得到氧元素，还原剂是一氧化碳； （5）装置J中点燃的酒精灯的作用是处理尾气，防止一氧化碳污染空气。 12．金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。《天工开物》中记载了采矿和冶炼金属锡的场景。 （1）采矿：“水锡……其质黑色……愈经淘取”。水中淘取锡砂（指锡矿石）时，所用容器的孔径需 　　（填“大于”或“小于”）锡砂颗粒大小。 （2）冶炼：“凡煎炼亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化。” 炼锡的原理是以锡砂（主要成分为SnO2）和木炭为原料，在高温条件下反应制得金属锡和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 　 　。 （3）使用：①焊锡是锡铅合金，可用于焊接金属，这是利用了焊锡比锡的熔点 　 　（填“高”或“低”）。 ②古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质，原因是 　 　。 ③糖果等食品常用银白色的被称为“锡纸”的材料进行包装，“锡纸”实际上是铝箔纸。将砂纸打磨过的“锡纸”放入 　 　（填字母序号）中，根据实验现象，结合金属活动性可证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡。 A．稀盐酸 B．稀硫酸 C．硫酸铜溶液 D．硫酸亚铁溶液 【答案】（1）小于；（2）2C+SnO22CO↑+Sn；（3）①低； ②在金属活动顺序中，锡排在氢之前，能与酸性物质发生化学反应； ③D。 【解析】（1）采矿“水锡…其质黑色…愈经淘取”，水中淘取锡砂（指锡矿石）时，所用容器的孔径需小于锡砂颗粒大小，这样才能收集到锡砂颗粒。 （2）炼锡的原理是以锡砂（主要成分为SnO2）和木炭为原料，在高温条件下反应制得金属锡和一种可燃性气体，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该可燃性气体为一氧化碳（CO），在该过程中发生反应的化学反应方程式是：； （3）①合金的熔点一般小于各成分金属的熔点，焊锡是锡铅合金，焊锡比锡的熔点低，可用于焊接金属。 ②锡的活动性排在氢的前面，能与酸性物质反应，故古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质，原因是在金属活动顺序中，锡排在氢之前，能与酸性物质发生化学反应。故答案为：在金属活动顺序中，锡排在氢之前，能与酸性物质 发生化学反应； ③A、铝和锡的活动性均强于氢，铝和锡都能和稀盐酸反应，现象相同，不能证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡，错误； B、铝和锡的活动性均强于氢，铝和锡都能和稀硫酸反应，现象相同，不能证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡，错误； C、铝和锡的活动性均强于铜，两种金属都能置换出硫酸铜中的铜，现象相同，不能证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡，错误； D、硫酸亚铁只与铝反应置换出铁，和锡不反应，现象不同，能证明“锡纸”中的“锡”不是金属锡，正确。 故选：D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$