6.3 金属矿物与金属冶炼-【拔尖特训】2024-2025学年新教材九年级下册化学(科粤版2024)

9 6.3　金属矿物与金属冶炼 ▶ “答案与解析”见P6 1. 下列关于生铁和钢的叙述,正确的是 ( ) A. 生铁是铁和碳的化合物 B. 铁矿石是炼钢的主要原料 C. 生铁和钢的硬度都比纯铁的大 D. 钢可以完全溶解在足量的稀盐酸中 2. 某化学兴趣小组的同学利用如图所示装置模 拟工业炼铁原理,请按要求填空: (第2题) (1) 实验中硬质玻璃管内观察到的现象是 。 (2) 右端导管口放置点燃的酒精灯的目的是 。 (3) 上述实验中,CO起到下列三个作用: ① 作反应物。 ② 实验开始时先通入CO,排尽装置中的空 气,防止 。 ③ 停止加热后,继续通入CO,防止 。 (4) 工业炼铁得到的生铁属于 (填 “合金”或“纯金属”)。 3. (2024·常州模拟)某厂设计以下流程利用磁 铁矿冶炼生铁,据图回答问题。 (第3题) (1) 高温炼焦主要发生 (填“物理” 或“化学”)变化。 (2) 白云石的主要成分是CaMg(CO3)2, 熔剂中一定含有的两种金属氧化物分别是 。 (3) 在高炉炼铁步骤采用喷煤的方法,可以 减少高炉炼铁原料中 的用 量,既可以增大反应速率,又可以提高原料利 用率。 (4) 以上流程中回收煤气可用作 , 流程中还可以回收 循环利用。 (5) 若用1000t含四氧化三铁46.4%的磁铁 矿炼铁,可以得到含杂质4%的生铁的质量 为 t。 4. (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。已知:HCOOH(甲 酸) 浓硫酸 △􀪅􀪅􀪅􀪅CO↑+ H2O。下列说法不正确的是 ( ) (第4题) A. 在制一氧化碳的过程中浓硫酸作为催化 剂,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,起到安全、环保及初 步判断反应的发生与结束 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d装置中是否有气 泡,判断气密性 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第六单元　金属和金属材料 10 5. 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。 (第5题) (1) 物质G的化学式为 。 (2) 反应②属于基本反应类型中的 。 (3) 写出反应③和反应④的化学方程式: 反应③: 。 反应④: 。 6. 钢铁的冶炼是人类文明的一个重要 标志。 (1) 某兴趣小组的成员在实验室中利 用CO气体模拟工业炼铁的原理,如图甲所示。 (第6题甲) ① 为了避免装置A中玻璃管在加热时发生 爆炸,加热前应 。 ② 装置A中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 若玻璃管中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少 了2.4g,则加入玻璃管中氧化铁的质量是 g。 (2) 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 (写出一种即可)。 (3) H2 还原Fe2O3 的过程与上述反应过程 相似,大致分为三个阶段。向4.8gFe2O3中 不断通入H2,不断加热,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= 剩余固体的质量 反应前氧化铁的质量×100% (第6题乙) ① bc段发生反应的化学方程式为 。 ② d点对应固体为 (填化学式)。 7. 在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 400~500℃ →Fe3O4 600~680℃ →FeO 700~800℃ →Fe。已知铁的氧 化物除Fe2O3 外,其余均为黑色。下列说法 中,正确的是 ( ) (第7题) 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. 该实验发生的所有化学反应中,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 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 化学(科粤版)九年级下 6.3　金属矿物与金属冶炼 1. C 2. (1) 红棕色固体变成黑色 (2) 将一氧化碳转化成二氧 化碳,防止一氧化碳污染环境 (3) ② 一氧化碳和空气混 合加热时发生爆炸 ③ 生成的铁在高温下再次被氧化,防 止倒吸 (4) 合金 3. (1) 化学 (2) CaO 和 MgO (3) 焦炭 (4) 燃料(或 还原剂) 炉尘 (5) 350 [解析] (1) 高温炼焦产生了新 物质一氧化碳,属于化学变化。(2) 白云石的主要成分是 CaMg(CO3)2,含有钙、镁两种金属元素,因此熔剂中一定 含有的两种金属氧化物为CaO和 MgO。(3) 采用喷煤的 方法,可以减少高炉炼铁原料中焦炭的用量。(4) CO可用 作燃料或还原剂,因为一氧化碳可以燃烧、具有还原性;流程 图中高炉炼铁产出的炉尘可供高温烧结使用。(5) 1000t 含四氧化三铁46.4%的磁铁矿中四氧化三铁的质量为 1000t×46.4%=464t。设得到含杂质4%的生铁的质量 为x。 Fe3O4 232 464t +4CO 高温 􀪅􀪅 3Fe 168 (100%-4%)·x +4CO2 232 168= 464t (100%-4%)·x x=350t 4. A [解析] 由HCOOH(甲酸) 浓硫酸 △ 􀪅􀪅􀪅􀪅CO↑+H2O可 知,在制一氧化碳的过程中浓硫酸作为催化剂,硫酸的质 量不变,但由于生成了水,浓硫酸浓度减小,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。 5. (1) CuO (2) 化合反应 (3) 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。D、E、F均为单质,F为红色 固体,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)。 6. (1) ① 先通一会儿一氧化碳,排尽玻璃管内的空气 ② 3CO+Fe2O3 高温 􀪅􀪅2Fe+3CO2 ③ 收集纯净的一氧化 碳气体,防止一氧化碳逸出而污染空气 ④ 8 (2) Fe2O3 和Fe(或Fe2O3和FeO;或Fe2O3和Fe3O4 等合理答案均 可)(注:必须含有Fe2O3) (3) ① Fe3O4+H2 600~650℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅 3FeO+H2O ② Fe [解析] (1) ① 一氧化碳中混有氧气 或空气时,在点燃或加热的条件下可能发生爆炸,所以在 加热前要先通一会儿CO,以排尽玻璃管内的空气。② 装 置A中玻璃管内发生反应的化学方程式为3CO+Fe2O3 高温 􀪅􀪅2Fe+3CO2。③ 一氧化碳是有毒气体,需要进行尾气 处理,装置B除了可以吸收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,由题意知氧 化铁中氧元素的质量为2.4g,故铁元素的质量为2.4g× 7 3=5.6g ,则氧化铁的质量为2.4g+5.6g=8g。 (2) FeO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。(3) 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%、27.6%、22.2%,从a点到d 点,固体中的 含氧量逐渐变小。b点对应固体残留率为97%,则剩余固 体质量为4.8g×97%=4.656g,铁元素质量不变,为 4.8g× 56×256×2+16×3×100% =3.36g,则b点对应固 体 中 铁 原 子 与 氧 原 子 的 个 数 比 为 3.36g 56 ∶ 4.656g-3.36g 16 ≈3∶4 ,因此b点对应固体为四氧化三铁 (Fe3O4);c点对应固体残留率为90%,则剩余固体质量为 4.8g×90%=4.32g,则c点对应固体中铁原子与氧原子 的个数比为3.36g 56 ∶ 4.32g-3.36g 16 =1∶1 ,故c点对应固 体为氧化亚铁(FeO),则bc段发生反应的化学方程式为 H2+Fe3O4 600~650℃ 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅3FeO+H2O。② d点对应固体 质量=反应前氧化铁的质量×固体残留率=4.8g× 70%=3.36g,所以d点对应固体为Fe。 7. D [解析] 未验纯的CO通过倒置漏斗可安全点燃,故 倒置漏斗的作用是防止爆炸,A错误。随着反应的进行,可 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 6 观察到玻璃管中的粉末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 生的所有化学反应中,最后一步一氧化碳在空气中点燃生 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 56×2 56×2+16×3×100%=70% 、 56×3 56×3+16×4×100% ≈ 72.4%、 5656+16×100%≈77.8% 。随着反应的进行,可知 氧化铁反应生成四氧化三铁时,铁的质量分数变大,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时,铁的质量分数变大,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),此时固体成分是Fe3O4 和FeO的混合 物,D正确。 6.4　金属的腐蚀 1. A 2. B 3. D 4. D 5. (1) 铁粉与空气的接触面积更大,有利于充分吸收水和 氧气 (2) 该“双吸剂”仍有效 6. A [解析] 环境温度越高,金属越容易锈蚀,A错误;剑 身表面经过处理,形成一层致密的保护膜,可以使内部物 质与外界空气隔绝,达到防锈的目的,B正确;埋藏的环境 中氧气少,金属不易锈蚀,C正确;宝剑的主要成分是青铜, 青铜是一种合金,抗腐蚀性能好,D正确。 7. D [解析] 在金属制品表面镀保护层,使金属与空气或 水隔绝,能防止金属生锈,A正确;合金通常具有更好的抗 腐蚀性,将金属制成合金后使用,能更好地保护金属资源, B正确;在金属制品表面涂油,使金属与空气或水隔绝,能 防止金属生锈,C正确;稀盐酸是酸性物质,用稀盐酸定期 清洗铁制品,会加速铁的锈蚀,D错误。 8. C [解析] 通过题中信息可知,暖宝宝原料的主要成分 为铁粉和木炭粉,滴加几滴水后,暖宝宝中的物质发生缓 慢氧化,消耗氧气,使氧气浓度降低,导致容器内气压减 小;但缓慢氧化会放出热量,使容器内气体受热膨胀,容器 内气压增大,而放热使气压增大的幅度大于因氧气消耗而 使气压减小的幅度,故在放热过程中容器内气压呈上升趋 势,但当反应完成后,温度冷却至室温,容器内气压会小于 原来的气压。由于反应消耗了氧气,所以氧气的浓度呈一 直下降的趋势。反应过程中放出大量热量,温度升高,待反 应结束后,温度恢复到室温。曲线Ⅰ反应前后数值相等,为 温度变化曲线,A错误;由分析可知,刚开始时,反应放热导 致气压增大的幅度大于氧气被消耗导致气压减小的幅度, 所以容器内气压先升后降,当温度冷却到室温时,容器内 气压要比原来低,曲线Ⅱ数值先增大后减小到比开始更 小,为压强变化曲线,B错误;根据分析可知,曲线Ⅰ是温度 变化曲线,曲线Ⅱ是压强变化曲线;曲线Ⅰ、Ⅱ刚开始上升 是因为铁缓慢氧化放热,C正确;如果暖宝宝原料足量,压 强不会降至0,因为容器内还有不能被消耗的氮气、稀有气 体等,D错误。 9. C [解析] 甲中的植物油中没有溶解氧气,且植物油把 空气与油面下的水隔离,乙中铁钉生锈消耗了一部分氧 气,所以甲、乙中,气体所含氧气的体积分数不相等,A正 确;甲中铁钉在植物油内的部分没有锈蚀,因为该部分没 有与水、氧气接触,B正确;乙中铁钉在水面下的部分锈蚀 不严重,在水面与空气接触的部位锈蚀最严重,C错误;铁 钉生锈消耗了氧气,使乙瓶内气体压强减小,在外界大气 压的作用下导致丙中导管内液面上升,D正确。 10. (1) ① (2) Fe+CuSO4􀪅􀪅FeSO4+Cu (3) 节约 金属资源(合理答案均可) [解析] (1) ①是用铁矿石炼 铁,生成了新物质,是化学变化;②是用生铁制造铁制品,可 能没有生成新物质,可能是物理变化;③是铁制品废弃,没 提到铁制品生锈,可能没有生成新物质,可能没有发生化 学变化。故一定发生化学变化的是①。(2) 不能用铁制容 器盛放硫酸铜溶液是因为铁能与硫酸铜溶液反应生成铜 和硫酸亚铁溶液。(3) 废旧金属“循环利用”的意义:有利 于实现资源的充分利用,节约金属资源;有利于减少废旧 金属对环境的污染,保护生态环境等。 11. (1) ②③ (2) ①② (3) 加入食盐后的耗氧量增加 (或食盐能加速铁的锈蚀) (4) 防止与空气中的水和氧气 接触,影响实验结果(合理答案均可) (5) 5.0g铁粉、 10滴水 (6) 不能,因为空气中二氧化碳的体积含量是 0.03%,铜 不 能 把 装 置 中 的 氧 气 耗 尽 (7) C [解析] (5) 根据控制变量法的要求,铁粉与水的用量应相 同,所以欲探究纯铁粉与含少量活性炭的铁粉的锈蚀快 慢,则在广口瓶④中应装入的药品及用量为5.0g铁粉、10 滴水。(6) 由于空气中二氧化碳的体积含量是0.03%,则 铜不能把装置中的氧气耗尽,所以将广口瓶②中的铁炭混 合物换成足量的铜粉进行实验,足够长的时间后不能比较 准确地测定空气中氧气的含量。(7) 由于2Fe(OH)3􀪅􀪅 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 7