8.3 金属资源的利用和保护（深度学习辅导讲义）【上好课】化学新教材人教版九年级下册

第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 要点 1 金属矿物 1．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。 2．几种常见的金属矿石及其主要成分 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 3．人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，其中，提炼量最大的是铁。 要点 2 一氧化碳还原氧化铁 实验现象 化学方程式 装置图 实验现象 A处 红棕色粉末逐渐变成黑色 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 B处 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O C处 产生蓝色火焰 2CO + O22CO2 注意事项 （1）先通入CO一会儿，再给氧化铁加热；原因:排尽装置中的空气，防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。 （2）停止加热，继续通人CO至玻璃管冷却；原因:防止生成的热的铁被空气再次氧化。 （3）尾气处理:①点燃，使CO变成无毒的CO2；②用气球或用排水法将尾气收集起来。 （4）澄清石灰水的作用：检验生成的二氧化碳。 要点 3 工业炼铁 1．铁的冶炼历史：春秋时期我国一生产和使用铁器；战国以后铁成为最主要的金属；《天工开物》有古代炼铁的记载。 2．工业炼铁 设备 高炉 图示 原理 利用一氧化碳的还原性，将铁从化合物中还原出来 化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 原料 铁矿石、 焦炭、石灰石、热空气 原料的作用 焦炭 ①提供热量；②生成CO （焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 石灰石 将矿石中的二氧化硅变为炉渣。 热空气 提供充足的氧气 产品 生铁，密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 高炉气体 主要成分：N2、CO、CO2等 处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 【特别提醒】 高炉炼铁得到的产品不是纯净物是混合物，生铁中含有一定量的碳。 要点 4 含杂质物质的计算 计算公式： 【易错提醒】涉及不纯物的化学方程式计算，代入计算的一定是纯净物质量，如不纯物需要转换成纯净物质量。 要点 5 铁生锈条件的探究 实验方案 现象 分析 结论 试管A 铁钉生锈 铁与水、氧气同时接触 铁生锈的条件： 铁与水、氧气 同时接触发生反应 试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触 试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触 【特别提醒】 ①蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；植物油的作用是隔绝氧气；氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。 ②铁生锈是缓慢氧化，铁锈呈红棕色，其主要成分是Fe2O3•xH2O ，结构疏松，不能阻碍里面的铁继续氧化。 要点 6 防止钢铁锈蚀的原理和方法 1.防止铁制品锈蚀的原理：防止铁制品与氧气或水接触。 2.防止铁制品锈蚀的方法： ①保持铁制品表面的清洁、干燥 ②表面涂保护膜：如涂油、烧制搪瓷、刷漆、镀耐腐蚀的金属、烤蓝等 ③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。 要点 7 保护金属资源 1.原因： ①金属矿物的储量有限，且不可再生； ②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。 2.有效途径： ①防止金属腐蚀； ②回收利用废旧金属； ③有计划、合理地开采金属矿物； ④寻找金属的代用品等。 命题点 1 金属矿物 典例1（24-25九年级下·四川乐山·期中）我国是世界上已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，下列金属矿石主要成分对应错误的是 A．磁铁矿（Fe3O4） B．赤铜矿（CuO） C．金红石（TiO2） D．铝土矿（Al2O3） 【答案】B 【详解】A、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁（Fe3O4 ），该选项对应正确。 B、赤铜矿的主要成分是氧化亚铜（Cu2O ），而不是CuO，氧化铜是黑色的，该选项对应错误。 C、金红石的主要成分是二氧化钛（TiO2 ），该选项对应正确。 D、铝土矿的主要成分是氧化铝（Al2O3 ），该选项对应正确。 故选 B 。 变式1下列金属矿石可用来冶炼铜的是 A．赤铁矿（主要成分为） B．辉铜矿（主要成分为） C．铝土矿（主要成分为） D．磁铁矿（主要成分为） 【答案】B 【详解】A、赤铁矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，故不合题意； B、辉铜矿中含有铜元素，可用于冶炼铜，故符合题意； C、铝土矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，故不合题意； D、磁铁矿中不含铜元素，不能用于冶炼铜，故不合题意； 故选B。 变式2（25-26九年级上·上海闵行·期中）下表为部分金属矿石的名称及其主要成分 矿石 赤铁矿 黄铁矿 光卤石 石灰石 孔雀石 图样 主要成分 (1)可用于冶炼金属钙的矿石为 ，光卤石可冶炼的金属为 (写名称)。 (2)赤铁矿的主要成分为，其中铁元素的化合价为 ，中铁、氧元素的质量比为 。 (3)黄铁矿中含有硫元素，使用时会产生，导致 ，一般不用黄铁矿炼铁。 (4)孔雀石的主要成分为碱式碳酸铜，碱式碳酸铜中含有 种元素。 【答案】(1) 石灰石 钾和镁 (2) +3 7:3 (3)酸雨 (4)四/4 【详解】（1）反应前后元素种类不变，石灰石中含有钙元素，则可用于冶炼金属钙； 光卤石中的金属元素有钾元素和镁元素，根据反应前后元素种类不变，则可冶炼的金属为钾和钙。 （2）中氧元素化合价为-2价，设铁元素的化合价为x，根据“化合物中各元素化合价代数和为零”，则2x+（-2）×3=0，解得x=+3； 中铁、氧元素的质量比为（56×2）：（16×3）=7:3。 （3）二氧化硫排放到空气中会形成酸雨。 （4）结合化学式可知，孔雀石中含有铜、氢、碳、氧四种元素。 命题点 2 工业炼铁的原理 典例1（24-25九年级下·广东广州·期中）中国的冶金历史可以追溯到古代，经历了漫长的发展历程。 炼铁的技术臻于成熟，现代用高炉设备炼铁，如图a． (1)加入的铁矿石是赤铁矿，在A区中发生的反应化学方程式 。 (2)在生铁冶炼过程中，铁融合碳后，熔点 (填“升高”、“不变”、“降低”)。 (3)炼钢的主要原料是生铁。在古代，人们将烧红的生铁反复捶打，在此过程中发生反应： (填化学方程式)，使金属材料中的含碳量降低。 汉代晋葛洪《抱朴子内篇•黄白》中有湿法冶金术的记载，“以曾青涂铁，铁赤色如铜”，“曾青”指硫酸铜。 (4)铁能够从CuSO4溶液中置换出铜，用 (填化学式)溶液代替CuSO4溶液也可以制得铜。 (5)可从反应后的剩余溶液中回收FeSO4.在N2气氛中，从溶液中得到结晶(FeSO4·7H2O)并烘干，FeSO4·7H2O热脱水分解过程中测量的数据如图b，可知x= 。(FeSO4·7H2O的相对分子质量为278)。 【答案】(1) (2)降低 (3) (4)Cu(NO3)2（合理即可） (5)4 【详解】（1）赤铁矿主要成分是Fe2O3，在高炉炼铁中，A 区中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。 （2）一般合金的熔点比组成它的纯金属熔点低，铁融合碳后形成合金，所以熔点降低。 （3）将烧红的生铁反复捶打，生铁中碳与空气中氧气在高温下反应生成二氧化碳，从而使金属材料中含碳量降低，该反应的化学方程式为。 （4）在金属活动性顺序里，铁排在铜前面，能将铜从其盐溶液中置换出来，除硫酸铜外，氯化铜（CuCl2）、硝酸铜[Cu(NO3)2]溶液也能与铁反应制得铜。 （5）由图 b 可知，当FeSO4⋅7H2O中7个结晶水完全失去时，失重比为45.3%，设当失重比为19.4%时，失去的结晶水的数目为m，则。，解得，则。 变式1（24-25九年级下·福建福州·期中）铁是一种古老金属，应用广泛，被人类誉为“金属之王”。                     图1                                            图2 (1)《天工开物》中展示了我国古代炼铁场景，其原理之一是：用煤在高温条件下炼铁。 ①如图1往拉风箱鼓入空气的目的是 ，从而提高炉温。 ②从泥炉中流淌出的“堕子钢”，相当于现代的 (填“纯铁”或“生铁”)。 (2)现代用CO炼铁，CO与赤铁矿石炼铁的化学方程式为 。 (3)铁的用途广泛，如图2是工业上在高温、高压下制取氨气(NH3)的微观反应示意图。 ①铁在该反应中的作用是 。 ②反应总的化学方程式是 。 【答案】(1) 使煤炭充分燃烧 生铁 (2) (3) 催化作用 【详解】（1）①可燃物充分燃烧可以提高炉温，充分燃烧可以增大氧气与可燃物接触面积，提供充足的氧气，所以往拉风箱鼓入空气的目的是提供充足的氧气，使煤炭充分燃烧。 ②从泥炉中流淌出的“堕子钢”含有较多的碳，未进一步除去，所以相当于现代的生铁。 （2）赤铁矿主要成分氧化铁，氧化铁和一氧化碳高温反应生成二氧化碳和铁，化学方程式为。 （3）①该过程，反应前后铁的质量和化学性质未变，铁在该反应中的作用是催化作用。 ②从图可知，该反应是氮气和氢气在铁作为催化剂、高温、高压下反应生成氨气，化学方程式为。 变式2（24-25九年级下·四川成都·期中）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生成过程可用图2表示。根据图文回答下列问题：       资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃ (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。 (2)将铁矿石、煤捣碎的目的是 。 (3)不断鼓入空气的目的是 。 (4)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。 (5)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 (6)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，（填“高”或“低”）易于加工。 【答案】(1)磁铁矿（合理即可） (2)增大反应物间的接触面积，使反应更快，更充分 (3)提高炉温 (4)/ (5) 除杂 碳/C (6)低 【详解】（1）常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿； （2）将铁矿石、煤捣碎的目的是增大反应物间的接触面积，使反应更快，更充分； （3）不断鼓入空气的目的是为燃烧提供充足的氧气，使燃烧更加充分，为反应提供更高的温度； （4）赤铁矿的主要成分为氧化铁，磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为：，四氧化三铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为； （5）潮泥灰的主要成分是碳酸钙，碳酸钙在炼铁过程中的主要作用是吸收反应中产生的杂质，产生炉渣，故撒入潮泥灰达到除杂的目的； 铁的熔点是1535℃，则液态的生铁为温度很高，不断翻炒液态生铁，是为了让生铁中的碳与氧气接触燃烧，以达到降低碳元素含量的目的； （6）钢是铁与碳等物质形成的合金，合金的熔点比其中组成中的纯金属熔点低，故钢的熔点比纯铁熔点低。 命题点 3 实验室模拟炼铁 典例1（24-25九年级下·河南·期中）如图是实验室用CO还原的实验装置。下列说法中，错误的是 A．点燃酒精喷灯前，应先通CO气体，以排尽装置中的空气 B．实验时，B处能观察到的现象是红色的粉末变成黑色 C．实验时，C处能观察到的现象是试管中的溶液变浑浊 D．若C装置中换成NaOH溶液，则排出的尾气就不会污染空气 【答案】D 【详解】A、点燃酒精喷灯前，应先通CO气体，以排尽装置中的空气，以防止发生爆炸，故选项说法正确； B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验时，B处能观察到的现象是红色的粉末变成黑色，故选项说法正确； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验时，C处能观察到的现象是试管中的溶液变浑浊，故选项说法正确； D、若C装置中换成NaOH溶液，一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，排出的尾气仍会污染空气，故选项说法错误。 故选D。 变式1（24-25八年级下·黑龙江绥化·期中）甲同学做一氧化碳还原氧化铁实验，如图所示。 (1)a处观察到的现象为 。 (2)加热前缓缓通入一段时间一氧化碳，其作用是 。 (3)停止加热时是否需要先断开a和b的连接处以防止倒吸？ （填“需要”或“不需要”），为什么？ 。 (4)该实验还需要改进的是 。 【答案】(1)红色粉末变黑 (2)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 (3) 不需要 因为实验中要持续通入一氧化碳 (4)一氧化碳有毒，需要增加尾气处理装置 【详解】（1）该实验是一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，a处可观察到红色粉末变黑。 （2）一氧化碳是可燃气体，加热前缓缓通入一段时间一氧化碳，是为了排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。 （3）该实验过程中要持续通入一氧化碳，所以停止加热时不需要先断开a和b的连接处以防倒吸。 （4）一氧化碳是有毒气体，需要增加尾气处理装置。 变式2（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）如图是模拟工业炼铁的实验。 (1)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为 (用化学方程式表示)。 (2)在装置中先通CO气体的作用是 。 (3)工业上冶炼铁时需要加入石灰石，石灰石(主要成分为CaCO3)在高温下可将铁矿石中的SiO2转变为炉渣(CaSiO3)，同时生成一种氧化物，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为 。高炉中焦炭的作用是① ；② 。 (4)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿等，其中磁铁矿主要成分的化学式为 ；矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 【答案】(1)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (2)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 (3) CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ 提高温度 生成一氧化碳 (4) Fe3O4 增大反应物的接触面积，加快反应速率 【详解】（1）澄清石灰水用于检验二氧化碳，反应原理是二氧化碳与氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和水，化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O； （2）CO是可燃性气体，若与空气混合后加热可能爆炸；实验前先通CO气体，目的是排出装置内的空气，防止加热时发生爆炸，确保实验安全； （3） 石灰石（CaCO₃）与SiO2高温反应生成CaSiO3和CO2（氧化物），反应式为：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；反应中所有元素的化合价均未变化； 焦炭在高炉中的作用：①燃烧释放热量，提高温度；②与CO2反应生成CO，CO作为还原剂还原铁矿石； （4） 磁铁矿的主要成分是四氧化三铁（Fe3O4）； 矿石粉碎后，表面积增大，与还原剂接触更充分，从而加快反应速率。 命题点 4 炼铁中的化学计算 典例1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）某钢铁厂采用赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)冶炼生铁，其每天需消耗赤铁矿石的相关数据如表所示： 项目 数据 每日消耗赤铁矿石质量(t) 2000 赤铁矿石中Fe2O3的质量分数 80% 生铁中杂质含量 4% 请根据以上数据，计算该厂理论上可日产含杂质4%的生铁多少吨？(保留小数点后一位) 【答案】已知每日消耗赤铁矿石质量为2000t，赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，则Fe2O3的质量=2000t×80%=1600t。 设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为x。 解得x≈1166.7t。 答：该厂理论上可日产含杂质4%的生铁1166.7吨。 【详解】见答案。 变式1（24-25九年级下·安徽合肥·期中）金属在生产生活中应用十分广泛。《天工开物》中记载了“古法炼铁”(图1)和“炒钢法”(图2)。 (1)“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中 元素的含量。 (2)计算用200t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论可以炼出含铁96%的生铁质量。(写出计算过程，结果保留小数点后一位) 【答案】(1)碳 (2)解：设生成铁的质量为x。 则理论可以炼出含铁96%的生铁质量为 答：理论上可以炼出约116.7t生铁。 【详解】（1）不断翻炒液态生铁，使生铁中的碳与氧气接触反应生成二氧化碳，是为了降低生铁中碳元素的含量； （2）计算过程见答案。 变式2（24-25九年级上·江西宜春·期中）钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。化学兴趣小组同学为测定某钢铁厂生铁样品中铁的质量分数，取样品进行实验，实验过程及测得数据如下(杂质不溶于水，也不与酸反应，杂质中不含铁元素)： (1)用托盘天平称量14g样品时，若发现天平指针向右偏转，此时应该采取的操作是 。 (2)反应已经结束的标志是 。 (3)计算该钢铁厂生铁样品中铁的质量分数。(要求写出计算过程) (4)若工业上用含氧化铁80%的赤铁矿1000t能炼出上述含碳4%的生铁质量为 t。(保留一位小数) 【答案】(1)续往左盘加入生铁样品直至天平平衡 (2)烧杯中不再产生气泡 (3)解：反应生成H2的质量为100g+14g-113.6g=0.4g，设参加反应的铁的质量为x 生铁中铁的质量分数为 答：该生铁样品中铁的质量分数为80％。 (4)583.3 【详解】（1）用托盘天平称量14g样品时，若发现天平指针向右偏转，说明左盘药品质量少，继续往左盘加入生铁样品直至天平平衡； （2）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，能观察到有气泡产生，若不再产生气泡，说明反应已经结束； （3）解析见答案； （4）设能炼出上述含碳4%的生铁质量为 答：能炼出上述含碳4%的生铁质量为583.3t。 命题点 5 铁的锈蚀条件探究 典例1（24-25九年级下·福建福州·期中）取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象，实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，试管内空气体积减小。下列相关说法不正确的是 A．通过实验①③能证明铁锈蚀需要与氧气接触 B．通过本实验说明铁在氧气和水同时存在的条件下会生锈 C．实验③中进入试管内液面上升是因为试管中气体被消耗 D．铁的锈蚀原理可用于测定空气中氧气的体积分数 【答案】A 【详解】A、实验①中铁只和氧气接触，不会生锈，实验③中，铁和氧气、水共同接触，会生锈，对比可知铁生锈需要与水接触，该选项说法不正确； B、实验②中铁只和水接触，不会生锈，对比实验②③可知，铁生锈需要与氧气接触，实验①③对比说明铁生锈需要与水接触，则说明铁在氧气和水同时存在的条件下会生锈，该选项说法正确； C、铁生锈消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，则试管内的液面上升，该选项说法正确； D、铁生锈消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，试管内的液面会上升，且上升的高度为消耗的氧气的体积，则可用于测定空气中氧气的含量，该选项说法正确。 故选A。 变式1（24-25九年级下·甘肃陇南·期中）如图所示为化学兴趣小组探究铁生锈的条件的实验装置，分别向a、b两支试管中加入打磨光亮的完全相同的铁片，再向a中加入煮沸后迅速冷却的蒸馏水，浸没铁片后封上植物油；向b中铁片表面滴几滴蒸馏水，均塞上橡皮塞，U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面相平）。放置一段时间后，以下说法中正确的是 A．a、b中的铁片均生锈，但b比a生锈严重 B．U形玻璃管两端的液面变为左低右高 C．该实验是为了验证铁生锈需要与水接触 D．实验前不需要检查装置的气密性 【答案】B 【详解】A、a中铁片只与水接触，b中铁片同时与氧气、水接触，一段时间后，a中铁片无明显变化，b中铁片锈蚀，说法错误，不符合题意； B、a中铁片只与水接触，不生锈；b中铁片同时与氧气、水接触，生锈，氧气被消耗，b中压强减小，因此U形玻璃管两端的液面变为左低右高，说法正确，符合题意； C、a中铁片只与水接触，不生锈；b中铁片同时与氧气、水接触，生锈，对比说明铁生锈需要与氧气接触，说法错误，不符合题意； D、实验前需要检查装置的气密性，说法错误，不符合题意。 故选：B。 变式2（24-25九年级上·江苏镇江·期中）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验装置如下图所示。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如下表。下列说法不正确的是 实验前的体积 实验后的体积 锥形瓶内空气（含导管内空气） 烧杯内水 烧杯内剩余水 246.0mL 100.0mL 51.5mL A．实验前需要先检查装置气密性 B．铁的锈蚀反应放热 C．反应8min时锥形瓶内外压强：P内＞P外 D．根据实验数据计算得出空气中氧气的含量约为19.7% 【答案】C 【详解】A、该装置要测量反应前后烧杯内水的体积变化，则应装置气密性良好，则实验前需要先检查装置气密性，该选项说法正确； B、反应过程中温度计读数上升，则说明铁锈蚀反应放热，该选项说法正确； C、铁锈蚀消耗氧气，装置中的气体减少，压强减小，此时装置内的压强小于外界压强，该选项说法不正确； D、烧杯内进入的水的体积为消耗的氧气的体积，则测定空气中氧气的含量约为，该选项说法正确。 故选C。 命题点 6 防锈措施及其应用 典例1（24-25九年级上·黑龙江齐齐哈尔·期中）如图所示的自行车的材料中属于金属材料的是 (填序号)，自行车的车架采用的防锈措施 ， 链条的防锈措是 。 【答案】 ②③ 喷漆（合理即可） 涂油 【详解】金属材料包括纯金属和合金，自行车的材料中属于金属材料的是②钢丝网篓，③钛合金车架。 铁和氧气和水接触生锈，自行车架的防锈措施一般是喷漆，阻止金属和氧气和水接触从而防锈。 链条的防锈措施一般是涂油，阻止铁和氧气和水接触从而防锈。一般不使用喷漆的方法防锈。 变式1（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·期中）金属在生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题： (1)铝的化学性质比较活泼，为什么铝制品却具有很好的抗腐蚀性能？ (2)铁制品容易生锈，如何防止铁制品生锈？ （写出一种方法即可） 【答案】(1)铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，所以铝制品具有很好的抗腐蚀性能 (2)在铁制品表面刷漆（或涂油、镀一层其他金属等） 【详解】（1）铝的化学性质活泼，在常温下就容易和空气中的氧气发生反应，反应的化学方程式为。生成的氧化铝是一层致密的氧化物薄膜，它覆盖在铝制品表面，隔绝了铝与氧气的进一步接触，从而起到保护作用，使铝制品不易被腐蚀。 （2）铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触。刷漆可以在铁制品表面形成一层保护膜，隔绝氧气和水，防止铁生锈；涂油也能起到类似的隔绝作用；镀一层其他金属（如锌），能保护铁不与外界物质接触；将铁制成合金（如不锈钢），改变其内部结构，也能增强其抗腐蚀能力。 变式2（24-25九年级上·黑龙江齐齐哈尔·期中）回收利用废旧金属是保护金属资源的有效途径之一。 (1)请说出回收利用废旧金属的意义有 。(答两点) (2)写出一种保护金属资源有效途径 。 【答案】(1)减少金属矿石的开采，节约金属资源、减少污染 (2) 防止金属锈蚀，回收利用废旧金 属，有计划、合理地开采金属矿物或寻找金属的代用品（合理即可） 【详解】（1）回收利用废旧金属可以减少金属矿石的开采，可以节约金属资源、减少污染。同时利用废旧金属冶炼金属比利用矿石冶炼金属消耗的能源少，可以节约能源。 （2）保护金属资源的有效途径： 防止金属锈蚀（例如涂油、刷漆、电镀等防护措施），可延长金属制品的使用寿命，减少资源浪费。还可以回收利用废旧金 属，有计划、合理地开采金属矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿。还有寻找金属的代用品等途径。例如，目前已经 广泛使用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等。 命题点 7 金属资源的合理利用 典例1（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·期中）下列关于金属资源的利用和保护的说法正确的是 A．地球上的金属资源是取之不尽，用之不竭的 B．防止金属腐蚀是保护金属资源的唯一途径 C．回收废旧金属可以节约金属资源和能源 D．大量开采金属矿物可以提高金属产量 【答案】C 【详解】A、地球上的金属资源是不可再生的，储量有限，过度开采会导致资源枯竭，不符合题意； B、防止金属腐蚀是保护金属资源的重要途径之一，但并非唯一途径。其他途径包括回收利用废旧金属、开发替代材料、提高开采效率等，不符合题意； C、回收废旧金属，可以减少对原生矿的需求，降低能耗，符合题意； D、盲目大量开采金属矿物来提高金属产量，会加速资源枯竭，并破坏生态环境，不符合题意。 故选C。 变式1（24-25九年级上·河北石家庄·期中）可持续发展战略的重要内容之一是保护资源，矿产资源的储量是有限的，而且是不能再生的，下列不符合金属资源保护的有效途径是 A．合理开采矿物资源，回收利用废旧金属 B．寻找、研制金属的代用品 C．有矿物就开采，并加快开采进度 D．对金属制品采用有效的防护措施，防止金属腐蚀 【答案】C 【详解】A、有计划的合理开采矿物避免资源的浪费，回收利用废旧金属既减少了金属对环境的污染，又可以节约金属资源，故A正确； B、寻找、研制金属的代用品，减少金属资源的使用，有利于保护金属资源，故B正确； C、要有计划合理的开采矿物，否则既浪费了资源，又损害了国家利益，故C错误； D、现在世界上每年因腐蚀而浪费的金属占到了年产量的20%—40%，防止金属腐蚀可以保护金属资源，故D正确。 故选：C。 变式2（24-25九年级下·湖南岳阳·期中）下列对金属的防护措施不合理的是 A．齿轮表面涂油 B．制成合金 C．下雨天可将铁制品放在室外 D．车圈镀铬 【答案】C 【详解】A、齿轮表面涂油，可以隔绝氧气和水，防止金属锈蚀，不符合题意； B、制成合金，合金比组成它的纯金属耐腐蚀，可以防止金属锈蚀，不符合题意； C、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，下雨天将铁制品放在室外，会加速铁的锈蚀，符合题意； D、车圈镀铬，可以隔绝氧气和水，防止其锈蚀，不符合题意。 故选C。 命题点 8 其它金属的冶炼及防护 典例1（2025·江西·一模）《格物粗谈》中记载：“赤铜人炉甘石，炼为黄铜，其色如金。”该方法是利用炉甘石（主要成分为）、赤铜（主要成分为）与木炭粉制得黄铜（铜锌合金）。下列说法错误的是 A．黄铜为混合物 B．黄铜的熔点和硬度比纯铜的高 C．冶炼黄铜的过程会产生温室气体 D．可用灼烧法鉴别黄铜和黄金 【答案】B 【详解】A、黄铜是铜锌合金，属于混合物，故说法正确； B、合金的熔点通常低于其组成金属的熔点，但硬度更高。因此，黄铜的熔点应比纯铜低，而非更高，故说法错误； C、炉甘石（ZnCO3）受热分解生成CO2，木炭参与还原反应也可能生成CO2，故说法正确； D、黄金灼烧时无明显变化，而黄铜中的铜灼烧会生成黑色氧化铜，可用此法鉴别，故说法正确。 故选B。 变式1（24-25九年级上·山西·期中）《天工开物》记载了采矿和冶炼锡的方法：“水锡……其质黑色……愈经淘取”，“入砂（指锡砂）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞲（指鼓入空气）熔化……用铅少许勾引，（锡）方始沛然流注”。古法炼锡的工艺流程如图所示。 【查阅资料】锡砂的主要成分是，还含有、、等物质。 (1)水中淘取锡砂时，所用容器孔径需 （选填“大于”或“小于”）锡砂颗粒大小。 (2)锡砂进入烘炉前要进行粉碎处理，目的是 。 (3)烘炉熔炼时，碳与锡砂的主要成分在高温条件下反应生成金属锡和一种可燃性气体，则该反应的化学方程式为 。 (4)“用铅少许勾引，（锡）方始沛然流注”，加入少许铅后，锡会流畅地熔化、铅所起的作用是 。 (5)鼓鞲时锡砂中的杂质也会与空气中的氧气反应，会造成 等环境问题。 【答案】(1)小于 (2)增大反应物的接触面积，加快反应速率 (3) (4)使熔点降低 (5)酸雨（或空气污染） 【详解】（1）水中淘取锡砂时，所用容器孔径需小于锡砂颗粒大小，将锡砂颗粒留在容器内。 （2）锡砂进入烘炉前要进行粉碎处理，增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （3）碳与锡砂的主要成分二氧化锡在高温条件下反应生成金属锡和一种可燃性气体一氧化碳，化学方程式为：。 （4）合金的熔点小于其组成中纯金属的熔点，炼锡时，有关键的一步“点铅勾锡”（形成合金），即加铅能使锡较易熔化流出（熔点低），其原因是形成合金熔点降低，故填：使熔点降低。 （5）锡砂、锡石的杂质中含有FeS、CuS、PbS等杂质，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不发生变化，硫元素和氧气充分反应后容易生成硫的氧化物，会造成酸雨等环境问题。 变式2（24-25九年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中）我国是世界上锌冶炼最早的国家．明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也．”此工艺过程分解模拟如下图所示．（已知：Zn的冶炼温度为，Zn的沸点为．）请结合图文信息，分析思考，解决问题： (1)装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是 。 (2)高温炉内，碳酸锌（）在高温条件下与煤中的碳发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为 。 (3)冷凝器中温度控制在 （填“大于”或“小于”或“等于”）。 【答案】(1)增大反应物的接触面积，使反应更充分 (2) (3)小于 【详解】（1）将炉甘石敲碎，可使炉甘石的颗粒变小，增大其与其他反应物的接触面积，从而加快反应速率，使反应更充分。 （2）根据题目信息，反应物是ZnCO3和C，反应条件是高温，生成物是Zn和CO，则化学方程式为。 （3）锌的沸点为906℃，要使锌蒸气在冷凝器中冷凝为液态锌，冷凝器中的温度需小于锌的沸点906℃。 点拨 1 钢铁锈蚀与防护 1.钢铁锈蚀原理 ‌本质‌：铁与氧气、水发生化学反应生成氧化铁（Fe₂O₃）的化学变化。 ‌条件‌：需同时接触‌氧气和‌水‌（或潮湿空气）。 ‌易错点‌：误认为“仅需水”或“仅需氧气”，实际需两者共存。 ‌电化学锈蚀‌（主要形式）： 钢铁在潮湿空气中形成无数微小原电池，铁为负极被氧化，碳为正极发生吸氧腐蚀。 ‌对比‌：铝因表面生成致密氧化铝（Al₂O₃）保护膜，不易锈蚀。 2.防护方法归纳 ‌方法‌ ‌原理‌ ‌实例‌ ‌易错点‌ ‌隔绝法‌ 阻断铁与氧气、水接触 刷漆、涂油、电镀（如镀锌）‌ 忽略表面需清洁干燥后再处理‌ ‌合金法‌ 改变内部结构，增强抗腐蚀性 制成不锈钢（含铬、镍等）‌ 混淆“合金”与“纯金属”概念 ‌牺牲阳极法‌ 利用更活泼金属优先腐蚀 镀锌层、接锌块保护钢结构‌ 误认为“阴极保护”是唯一方法 3.实验探究与易错点 ‌易错点‌：忽略“蒸馏水煮沸除氧”或“植物油密封”的作用。 ‌除锈方法‌： 物理法：砂纸打磨（仅表面）。 化学法：稀盐酸/硫酸反应（需及时清洗防过腐蚀）。 4.记忆技巧 ‌对比记忆‌： ‌铁锈‌：疏松多孔（Fe₂O₃），加速内层腐蚀。 ‌铝锈‌：致密氧化膜（Al₂O₃），保护内部。 ‌生活联系‌： 暖足贴利用铁生锈放热。 新疆干燥地区钢铁不易生锈。 5.高频易错题解析 ‌判断题‌： “铁锈能保护内层铁不被腐蚀。”（❌ 错误，铁锈疏松加速腐蚀）。 ‌选择题‌： 下列不能防锈的是：‌用食盐水清洗铁制品‌（❌ 加速锈蚀）。 点拨 2 一氧化碳还原氧化铁 1.实验操作易错点 ‌操作顺序错误 ‌正确顺序‌：先通CO（排尽空气）→再加热→实验结束先停止加热→继续通CO至冷却。 ‌错误后果‌：未通CO直接加热可能导致爆炸；先停止通CO会使生成的铁被氧化。 ‌尾气处理不当 CO有毒，需点燃或收集处理，直接排放会污染空气。 改进方法：可用NaOH溶液吸收CO₂后收集CO，或直接点燃尾气。 2.实验现象与原理 ‌现象 红棕色氧化铁→黑色铁粉；澄清石灰水变浑浊（生成CO₂）；尾气燃烧呈蓝色火焰。 ‌化学方程式 主反应：3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 检验铁：用盐酸反应生成气体（H₂）。 3.工业炼铁联系 ‌原料‌：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 ‌原理‌：焦炭生成CO还原铁矿石（高炉内反应）。 ‌设备‌：高炉，涉及反应： C＋O2CO2； CO2＋C 2CO 4.安全与细节 ‌CO纯度检查‌：实验前需验纯，防止爆炸。 ‌防倒吸‌：实验后继续通CO可防止石灰水倒吸。 ‌还原剂对比‌：CO与H₂、C均具还原性，但条件不同（如H₂需更高温度）。 ◆能力强化练 1．取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图装置进行试验，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，记录试验数据如表，下列说法错误的是 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 铁钉质量/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18 A．实验是探究铁钉的质量对铁钉腐蚀快慢的影响 B．温度越高，铁腐蚀越快 C．50℃以后，试管中的氧气可能耗尽，铁钉的腐蚀停止 D．每次试验开始时水的质量保持一致 【答案】A 【详解】A、该实验探究的是温度对铁钉腐蚀快慢的影响，而不是铁钉的质量对铁钉腐蚀快慢的影响，故选项说法错误； B、从表格数据可以看出，在一定温度范围内，温度越高，铁钉增加的质量越大，说明铁钉腐蚀越快 ，故选项说法正确； C、在50℃以后，铁钉增加的质量不再增加，可能是因为试管中的氧气耗尽，导致铁钉的腐蚀停止，说明铁钉腐蚀越快，故选项说法正确；   D、每次试验开始时水的质量保持一致，这是为了控制变量，确保实验结果是由温度这一因素引起的，故选项说法正确； 故选：A。 2．（2025·陕西·模拟预测）为验证铁的化学性质和锈蚀过程气态物质的变化，进行如图1实验：恒温下向锥形瓶内加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至完全反应。瓶内压强随时间变化趋势见图2.以下分析正确的是 A．a点时可观察到铁钉表面有气泡，溶液变为浅绿色 B．b点时瓶内溶液的溶质是氯化亚铁和氯化氢 C．b～d段压强减小的主要原因是温度降低 D．c～d段铁钉表面会生成黑色的四氧化三铁 【答案】A 【详解】A、在 a 点时瓶内压强增大，说明稀盐酸与铁钉开始反应，铁与稀盐酸反应的化学方程式为Fe + 2HCl = FeCl2+ H2↑，会观察到铁钉表面有气泡产生，生成的氯化亚铁溶液为浅绿色，A 正确。    B、b 点时瓶内压强最大，说明稀盐酸已经与铁完全反应，此时瓶内溶液的溶质只有氯化亚铁，没有氯化氢，B 错误。    C、b - d 段压强减小的主要原因是铁生锈消耗锥形瓶内的氧气，压强降低，而不是温度降低，因为题目中强调是恒温条件，C 错误。    D、 c - d 段处于恒温且反应基本结束的阶段，铁钉表面不会生成黑色的四氧化三铁，四氧化三铁的生成通常需要特定的高温等条件，D 错误。    故选A。 3．（25-26九年级上·黑龙江绥化·期中）请你与兴趣小组的同学一起探究铁制品锈蚀的条件： 实验设计： (1)实验现象：一周后，试管 中的铁钉会生锈。 (2)实验分析： ①A中蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是 。A中加入的蒸馏水要先煮沸，并迅速冷却，其目的是 。 ②对比B、C中的现象可获得的结论是 。由实验 (填字母，下同)和 对比可得到铁生锈需与氧气接触的结论。 (3)实验结论：铁生锈的条件是 。 【答案】(1)C (2) 隔绝氧气 除去水中氧气 说明铁生锈需要水 A C (3)铁与氧气和水同时接触 【详解】（1）一周后，试管C中的铁钉会生锈。因为 C  中同时具备铁生锈的两个条件：水和氧气；A中只与水接触，B 中只与氧气接触，都缺少一个条件，不容易生锈； （2）①A中植物油能使铁钉与氧气隔绝，装置中蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是隔绝氧气；A中加入的蒸馏水要事先煮沸，并迅速冷却，水中气体的溶解度随温度升高而减小，其目的是除掉水中的氧气； ②在C实验中铁与水和氧气同时接触会生锈，在B实验中铁只与氧气接触不生锈，B、C实验对比说明铁生锈需要水；在C实验中铁与水和氧气同时接触会生锈，在A实验中铁只与水接触不生锈，A、C实验对比说明铁生锈需要氧气； （3）实验结论是铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触。 4．工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的反应过程如图2中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 (1)石灰石在高炉炼铁中主要作用是将矿石中的 转变为炉渣。 (2)过程Ⅱ发生的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 (3)如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为 (4)过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 元素的含量。 (5)炼铁时，炉内的热量是来自于① 能转化而来，该反应中焦炭具有② 性。 (6)进风口通入的是 。 【答案】(1)二氧化硅 (2)吸热 (3) (4)碳 (5) 化学 可燃 (6)热空气(或热N2、O2) 【详解】（1）铁矿石中的杂质二氧化硅会与石灰石反应转变为炉渣除去； （2）过程Ⅱ发生的反应是焦炭与二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，该反应是吸热反应； （3）如果用的铁矿石为磁铁矿，磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，则过程Ⅲ中四氧化三铁与一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （4）生铁和钢的区分是含碳量不同，生铁中的含碳量更高，所以生铁转变为钢，是为了降低生铁中碳元素的含量； （5）炼铁时，炉内的热量是来自于焦炭燃烧放出的热量，即化学能转化为热能；该反应中焦炭燃烧，具有可燃性； （6）进风口通入的是热空气，焦炭燃烧需要氧气。 5．“暖宝宝贴”(主要成分为铁粉)发热的原理是铁粉和氧气、水发生反应放热。用“暖宝宝贴”测定空气中氧气的含量，广口瓶容积为270 mL，实验装置如图所示。实验后量筒中水的体积为55 mL，实验前量筒中水的体积为100 mL，参与反应的水的体积忽略不计。 (1)铁的锈蚀属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)下列实验操作会导致测得的氧气含量偏低的是___________(填序号)。 A．铁粉不足 B．未等温度恢复至室温后就打开弹簧夹 C．装置漏气 D．实验前弹簧夹未夹紧 (3)本次实验测得空气中氧气的体积分数为 (计算过程省略)。 (4)与红磷燃烧法相比，此实验测空气中氧气含量的优点有 、 。 【答案】(1)化学 (2)ABC (3)18% (4) 对环境更友好 在密闭环境下进行，误差相对较小 【详解】（1）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应，生成了新物质铁锈（主要成分是Fe2O3），有新物质生成的变化属于化学变化。    （2）A、铁粉不足，不能将广口瓶内的氧气完全消耗，会使测得的氧气体积分数偏低。 B、未等温度恢复至室温就打开弹簧夹：此时广口瓶内温度较高，气体受热膨胀，压强较大，进入广口瓶的水的体积偏小，测得的氧气体积分数偏低。 C、装置漏气，在反应过程中会有空气进入广口瓶，或广口瓶内的气体会泄漏出去，导致测得的氧气体积分数偏低。 D、实验时，由于铁粉生锈放热，广口瓶内压强增大，气体会从导管逸出，这样会使进入广口瓶的水的体积偏大，测得的氧气体积分数偏高，不符合要求。   所以会导致测得的氧气体积分数偏低的是ABC。 （3）广口瓶容积为270mL，其中水的体积为20mL，则广口瓶内空气的体积为270mL-20mL=250mL。 实验前量筒中水的体积为100mL，实验后量筒中水的体积为55mL，则进入广口瓶中的水的体积为100mL-55mL=45mL，这部分水的体积就是广口瓶内空气中氧气的体积。可得空气中氧气的体积分数为18%。   （4）“暖宝宝”（主要成分是铁粉）生锈消耗氧气，反应相对温和，不会像红磷燃烧那样产生大量白烟，对环境更友好。 该实验装置在密闭环境下进行，误差相对较小，能更准确地测定空气中氧气的含量。 6．钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。工程师在高炉炼铁（图甲）的基础上，开发了氢基竖炉炼铁新工艺，其流程如图（图乙）。 (1)冶炼金属会消耗大量金属资源，下列有关保护金属资源的做法正确的有___（填字母）。 A．寻找金属的代用品 B．过度开采金属矿物 C．回收利用废旧金属 (2)甲图A处发生反应的化学方程式是 。B处流出的是 。 (3)甲图石灰石的主要作用是 。 (4)新工艺绿色环保，“还原反应室”中主反应为。X的化学式为 。 (5)若用960t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是 。 (6)图乙中合成气由甲烷和水反应制得，也可由焦炭制得：。消耗相同质量的水时，理论上前者与后者制得的质量比为 。 【答案】(1)AC (2) 生铁 (3)将矿石中的二氧化硅转化为炉渣 (4) (5)560 (6)3∶1 【详解】（1）A.这是保护金属资源的一种有效方式。通过使用其他材料替代金属，可以减少对金属资源的依赖，从而延长金属资源的使用寿命，因此是正确的做法。 B.过度开采金属矿物：这种做法显然不合理。过度开采会导致资源枯竭，破坏生态环境，与保护资源的目标背道而驰，因此是错误的做法。 C.回收利用废旧金属：这是保护金属资源的重要措施之一。通过回收废旧金属并重新利用，可以减少对新矿的开采需求，节约资源，因此是正确的做法。 故选AC。 （2）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；在高温炼铁的过程中，铁矿石中的铁元素被还原出来形成生铁，故B处流出的是生铁。 （3）在炼铁过程中，石灰石的主要化学成分为碳酸钙，它可以和矿石中的二氧化硅发生反应，从而将二氧化硅转变为炉渣，这就是石灰石在炼铁过程中的主要作用。 （4）根据质量守恒定律反应前后原子的种类和个数都不变，反应前有2Fe、3O、6H，反应后有2Fe，故3X中含有6H和3O，故X的化学式是； （5）设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是x， 所以理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是560t。 （6） 根据题意，，，由此可知每一个水分子前者生成3个氢分子，后者生成1个氢分子，故等量的水理论上生成氢气的质量比是3:1。 ◆综合拔高练 7．金属的冶炼和利用，促进了人类的发展。 一、铁的有关知识 (1)明代科学著作《天工开物》记载了中国劳动人民的科技成就。 ①“或用木炭，扇炉风箱，土（铁矿石）化成铁”描述了古代炼铁的方法。用化学方程式表示赤铁矿炼铁的原理 。 ②对生铁炼钢的描述有：“凡钢铁炼法，火力到时生铁先化”。说明钢的熔点 （填“”或“”）生铁的熔点。 ③“烧铁器淬于胆矾（）水中，即成铜色也”，其中涉及的化学反应基本类型是 。 (2)铁器表面通过化学方法可形成致密的保护膜，其组成可用表示。故宫博物院对出土铁器保护的过程如下： ①检测锈蚀产物。铁锈蚀的产物主要是，还有一些其他物质，如FeOOH、FeOCl等，说明铁器在含有 和盐等的环境中容易被腐蚀。 ②化学修复出土铁器可通过脱氯、还原，形成保护层来实现，原理如下： 脱氯过程发生反应的化学方程式为 ，还原时铁元素的化合价会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 二、废铁屑的再利用 用废铁屑制备铁红（主要成分为）的部分流程如图所示： (3)“酸溶”过程中为加快反应速率，可采取的措施有将废铁屑粉碎、 等。 (4)“还原”过程中加入的过量铁粉除了与稀硫酸反应外，还与发生化合反应，写出化合反应的化学方程式 。 (5)“转化”过程中溶液温度不宜过高的原因是 。 (6)在空气中灼烧发生反应的化学方程式为 。 三、铁红样品的成分探究 上述流程制备的铁红样品中混有，称取铁红样品29.8g，用如图装置进行实验。加热时测得剩余固体质量随温度变化如图所示。      【资料】 ① ②用CO还原炼铁的过程大致分为三个阶段： 阶段1： 阶段2： 阶段3： (7)温度控制在0~282℃时，固体质量没有发生变化的原因是 。 (8)样品中的质量分数为 %（保留至0.1%）。 (9)图中A点对应的 ，B点的固体成分及质量比为 。 【答案】(1) 置换反应 (2) 氧气、水 降低 (3)搅拌（或适当加热、适当增大硫酸的浓度，答案合理即可） (4) (5)防止受热分解 (6) (7)未达到的分解温度和的还原温度 (8)19.5 (9) 25.2 （或或） 【详解】（1）①用赤铁矿炼铁，赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为：； ②对生铁炼钢的描述有：“凡钢铁炼法，火力到时生铁先化”，生铁先变成液体，说明生铁的熔点比钢低，即钢的熔点＞生铁的熔点； ③“烧铁器淬于胆矾（）水中，即成铜色也”，其中铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，涉及的化学反应基本类型是置换反应； （2）①检测锈蚀产物。铁锈蚀的产物主要是，还有一些其他物质，如FeOOH、FeOCl等，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，根据铁器锈蚀后的成分可知，铁器在具有O2、H2O和盐等环境中容易被腐蚀； ②出土铁器脱氯的过程是FeOCl与NaOH溶液发生反应，生成FeOOH和NaCl，发生反应的化学方程式为； “还原”过程中，反应物FeOOH中氢元素显+1价，氧元素显-2价，设铁元素的化合价为x，根据在化合物中正负化合价代数和为0，则有x+（-2）×2+（+1）=0，解得x=+3，生成物Fe3O4可看作FeO•Fe2O3，含有+2价、+3价铁元素，所以说还原时铁元素的化合价会部分降低； （3）“酸溶”过程中为加快反应速率，可采取的措施有将废铁屑粉碎、搅拌（增大反应物的甲接触面积）或适当加热、适当增大硫酸的浓度等，加快反应速率； （4）“还原”过程中加入的过量铁粉除了与稀硫酸反应外，还与发生化合反应生成硫酸亚铁，化合反应的化学方程式为； （5）“转化”过程中溶液温度不宜过高的原因是防止受热分解； （6）在空气中灼烧，即碳酸亚铁和氧气加热生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为； （7）温度控制在0~282℃时，固体质量没有发生变化的原因是未达到的分解温度和的还原温度； （8）根据资料，温度达到282℃时，碳酸亚铁分解生成氧化亚铁和二氧化碳，温度达到500℃时，剩余固体的质量为27.6g，此时一氧化碳和四氧化三铁反应生成四氧化三铁和二氧化碳，282℃—500℃，固体减少的质量为29.8g-27.6g=2.2g，即为碳酸亚铁分解生成二氧化碳的质量，根据碳元素质量守恒，则碳酸亚铁的质量为，样品中的质量分数为；样品中氧化铁的质量为29.8g-5.8g=24g； （9）样品中碳酸亚铁的质量为5.8g，氧化亚铁的质量为29.8g-5.8g=24g；图中A点对应的温度为700℃，此时剩余固体全部为FeO，根据铁元素质量守恒，则氧化亚铁的质量m=; B点对应的温度＞700℃，此时氧化亚铁还没有反应完全，固体成分为氧化亚铁和铁，对应固体的质量为21.2g，设氧化亚铁的质量为a，则铁的质量为（21.2g-a），根据铁元素质量守恒，则有，解得a=7.2g，则m(FeO):m(Fe)=7.2g:（21.2g-7.2g）=18:35。　　　　　　　。 8．（24-25九年级上·江苏常州·阶段练习）钢铁是现代文明不可缺少的金属材料。 I.铁的冶炼 (1)实验室模拟炼铁的装置如图1所示，其中与中氧元素结合，使其失氧转化为。除了，从左侧通入的物质还可以是________（填字母）。 A．水煤气（和） B． C．木炭 D． (2)工业上炼铁高炉的结构如图2所示。 ①高炉中产生的主要反应为、化学方程式： 。 ②炼铁时加入的 （填名称）可将铁矿石中的杂质转化为与铁水分离除去。 (3)如图3所示的窑炉能够控制窑内的含量，从而实现调节釉色的目的。为了提高窑体内的体积分数，可采用的措施有________（填序号）。 A．相对增加空气鼓入 B．相对增加燃料用量 C．增大烟囱的排气量 D．减小烟囱的排气量 (4)现代工业对优质陶瓷的需求量大幅度提高，“建筑陶瓷工业窑炉氨燃烧（零碳燃料）技术”已应用于示范试产。用做燃料相对于用木炭做燃料的优点是 。 (5)合成氨工艺需要用到氢气，在铁触媒作用下，用体积比为的氮气和氢气合成氨气。是铁触媒的主要成分。合成氨催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”，原理如图4所示。 ①“再生”过程中铁元素的质量分数 （选填“变大、不变”或“变小”）。 ②若开始加入，“失效”一段时间后测得固体中的质量为，则此时所得固体的总质量等于 g。 Ⅱ.铁的锈蚀 实验是化学研究的重要手段。图5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6所示（夹持装置已略去）。 (6)图5实验中，对比 （填序号）可知，铁生锈与氧气有关。 (7)图6实验中，证明铁生锈与水有关的现象为 。 (8)图6实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是 。 (9)图6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）。 【实验探究】如图7所示装置，检查该装置气密性，将铁粉和活性炭粉加入三颈烧瓶，连接仪器，采集数据，绘制出压强随时间变化的曲线如图8所示。时刻利用注射器加入饱和溶液，再将一只装有稀盐酸的注射器插到烧瓶上。 (10)据图8，对比段和段说明 。 (11)据图8，分析段压强突然变大的原因是________。 A．稀盐酸被吸入三颈烧瓶中 B．稀盐酸和铁粉反应生成氢气 C．稀盐酸和铁粉反应放热 【答案】(1)AD (2) 石灰石 (3)BD (4)更环保 (5) 变小 68 (6)AB (7)U形管内左侧铁丝生锈，右侧铁丝不生锈 (8)氧气浓度较高 (9)不能探究氧气对铁锈蚀的影响 (10)加入饱和NaCl溶液后，铁粉锈蚀明显加快 (11)ABC 【详解】（1）A、水煤气中的CO和H2都具有还原性，能将Fe2O3还原为Fe，A选项正确； B、CO2不具有还原性，不能将Fe2O3还原为Fe，B选项错误； C、木炭具有还原性，但不是气体，无法通入玻璃管，C选项错误； D、H2具有还原性，能将Fe2O3还原为Fe，D选项正确。 故选：AD。 （2）①CO2能与C在高温条件下反应生成CO，化学方程式为：。 炼铁时加入的石灰石可将铁矿石中的杂质转化为CaSiO3与铁水分离除去。 （3）含碳物质不充分燃烧时会产生CO，同时，CO2能与C在高温条件下反应生成CO。 A、相对增加空气鼓入，有助于燃料充分燃烧，不能提高窑体内CO的体积分数，A选项错误； B、相对增加燃料用量，可使燃料不充分燃烧，能提高窑体内CO的体积分数，B选项正确； C、增大烟囱的排气量，会降低窑体内CO2含量，不利于CO的生成，C选项错误； D、减小烟囱的排气量，会提高窑体内CO2含量，有利于CO的生成，D选项正确。 故选：BD。 （4）NH3燃烧产物是N2、H2O，不会产生CO2和有害气体，相对于用木炭做燃料的优点是更环保。 （5）①根据图4，“再生”过程是FeO转化为Fe3O4，FeO可变形为Fe3O3，对比Fe3O3、Fe3O4，可知转化后氧元素的质量分数增大，则铁元素的质量分数变小。 ②合成氨催化过程中部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”，根据图4可知反应生成了FeO，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，可知还会生成水，该反应的化学方程式为；若开始加入69.9g Fe3O4，“失效”一段时间后测得固体中Fe3O4的质量为46.4g，则参与反应的Fe3O4为，设反应生成的FeO的质量为x，则 x=21.6g 则所得固体的总质量为 （6）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应所致。图5，A中铁钉与氧气、水同时接触，铁钉生锈；B中植物油可以隔绝空气，铁钉只与水接触，不生锈；C中干燥剂可以吸收水分，铁钉只与氧气接触，不生锈，对比AB可知铁生锈与氧气有关。 （7）图6实验中，H2O2溶液在MnO2催化作用下快速分解产生大量氧气，同时生成的氧气会带有水分，干燥剂可以吸收水分，则U形管左侧铁丝同时接触氧气、水，会生锈；右侧铁丝只接触氧气，不生锈，可知证明铁生锈与水有关的现象为U形管内左侧铁丝生锈，右侧铁丝不生锈。 （8）空气中氧气浓度较低，图6实验，H2O2溶液在MnO2催化作用下快速分解产生大量氧气，能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是氧气浓度较高。 （9）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应所致。该实验中，U形管内两侧铁丝都接触氧气，不足之处是不能探究氧气对铁锈蚀的影响。 （10）铁粉锈蚀会消耗氧气，导致装置内压强降低。根据图8，AB段压强略微下降，时刻利用注射器加入饱和溶液，BC段压强明显下降，对比说明加入饱和NaCl溶液后，铁粉锈蚀明显加快。 （11）CD段压强突然变大，是因为瓶内铁粉锈蚀导致压强降低，稀盐酸被吸入三颈烧瓶中，稀盐酸和铁粉反应生成氢气，同时放出热量，使瓶内压强变大。 故选：ABC。 9．某小组同学开展项目式学习：探究食品脱氧剂使用过程中发生的反应 【资料信息】①食品脱氧剂的主要成分是铁粉和辅助物质，脱氧原理是铁的生锈。 ②铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。③硫酸铜和碱石灰均可吸收水蒸气 【任务一】探究铁生锈的条件 (1)小组同学进行如图实验，一段时间后实验Ⅰ中铁丝生锈，实验Ⅱ、实验Ⅲ中铁丝没有生锈，据此推理出铁生锈与 有关。请列举生活中防止铁锅锈蚀采取的措施： (任与一种即可)。若铁丝足量并且反应时间足够长，当打开实验Ⅰ中止水夹时，还能观察到的现象是 。 【任务二】探究铁粉锈蚀快慢和程度 (2)小组同学设计了图1探究装置，按照图1连接好实验仪器后，首先需要进行的操作是 。将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，连接压强传感器、数据采集器，采集数据，绘制出压强随时间变化的曲线如图2所示。t1时刻利用注射器加入2 mL饱和NaCl溶液，t3时刻将一只装有稀盐酸的注射器插到烧瓶上并加入稀盐酸。根据图2信息对比AB段和BC段，说明 ，t3时刻压强突然变大，说明铁粉锈蚀的程度属于 (填“部分”“全部”)锈蚀。 【任务三】测定脱氧剂使用后的铁锈主要成分Fe2O3·nH2O中n的数值，写出对应反应的化学方程式。 (3)根据图3进行两步实验，实验相关数据如图4所示。 第一步：取5.0 g使用一段时间的脱氧剂于玻璃管中，持续通入N2，加强热至t1时刻。 第二步：改持续通入H2，加强热至t2时刻，熄灭酒精喷灯后，继续通入H2至固体冷却。 继续通入H2的目的是 。期间检测玻璃管和脱氧剂总质量的变化情况，获得数据经过科学分析绘制成了图4.请你结合数据写出脱氧剂使用后的铁锈主要成分Fe2O3·nH2O中n的数值： 。 【答案】(1) 氧气、水 持铁锅表面干燥/涂油（合理即可） 右侧试管液面下降，左侧试管内液面上升至刻度1附近 (2) 检查装置的气密性 氯化钠溶液能加快铁粉的锈蚀 部分 (3) 将水蒸气全部排到后续装置，防止实验误差 5 【详解】（1）实验 Ⅰ 中铁丝与水、氧气接触生锈，实验 Ⅱ 中铁丝只与氧气接触（水被干燥剂吸收）、实验 Ⅲ 中铁丝只与水接触（氧气被脱氧剂吸收）都不生锈，说明铁生锈与氧气、水有关； 防止铁锅锈蚀，可保持铁锅表面干燥，减少与水的接触；或涂油，隔绝氧气和水； 铁丝生锈消耗氧气，使试管内压强减小，打开止水夹，水会倒吸入左侧试管，由于氧气约占空气体积的，所以进入水的体积约占试管内空气体积的，右侧试管液面下降，左侧试管内液面上升至刻度1附近。 （2）进行有气体参与或生成的实验，连接好仪器后首先要检查装置的气密性； t1​时刻加入饱和溶液后，BC段压强下降更快，说明铁粉锈蚀速率加快，即氯化钠溶液能加快铁粉的锈蚀； t3​时刻加入稀盐酸，压强突然变大，是因为稀盐酸与未锈蚀的铁反应生成氢气（），说明还有铁未锈蚀，即铁粉锈蚀的程度属于部分锈蚀。 （3）如果不继续通入H2，生成的水蒸气部分残留在玻璃管内，无法被碱石灰完全吸收，会导致实验误差。所以继续通入H2的目的是：将水蒸气全部排到后续装置，防止实验误差； 第一步，脱氧剂加热失去结晶水，质量从5.0g变为4.10g，则结晶水的质量为；第二步，Fe2O3被氢气还原为铁，Fe2O3中氧元素的质量为，则Fe2O3的质量为。Fe2O3·nH2O中，Fe2O3与nH2O的质量比为，解得n=5。 10．（2025·四川泸州·二模）某实验小组做了揭秘“暖宝宝”的跨学科实践活动。图一是某品牌的“暖宝宝”贴的标签，将拆除包装的暖贴放入三颈烧瓶中密封，按图二中装置(夹持仪器已略去)采用湿度、氧气浓度、温度传感器收集数据，各数据随时间变化曲线如下(图中I、Ⅱ、Ⅲ)。 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 图一 (1)随着时间推移，从相对湿度，氧气浓度，温度的变化，说明暖贴使用过程中，铁生锈消耗了氧气和 ，并 热量。(填“吸收”或“放出”)。 (2)若将暖贴中的粉末加入稀硫酸发生反应的化学方程式为 。 (3)下列关于暖贴的说法不正确的是_____。 A．利用铁生锈原理，铁粉还可用于食品保鲜 B．铁制品刷油漆、镀铬镍等方式均可防止锈蚀 C．外袋用不透气的塑料袋是为了保温 D．暖贴内袋一般使用透气透气材料的目的是使袋内的物质与氧气接触 (4)根据暖宝宝的成分的性质可以用于测空气中氧气含量的实验，如图三所示，取用足量暖宝宝贴，往150mL集气瓶(温度计和暖宝宝贴所占体积忽略不计)中加入50mL水，右侧连接装有50mL空气的注射器。实验过程中不断缓慢推拉注射器，直到读数不再改变，记录读数。 重复4次上述实验，多次实验的目的是为了减小误差，记录数据如表： 实验次数 1 2 3 4 注射器剩余气体读数 18.7mL 15.1mL 18.9mL 18.8mL 根据实验数据计算，空气中氧气含量为 (用百分数表示，结果精确至0.1%)。 【答案】(1) 水或H2O 放出 (2)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑ (3)C (4)20.8% 【详解】（1）由图示可知，随时间推移，相对湿度、氧气浓度都减小，温度升高，说明铁生锈消耗了氧气和水，并放出热量 。 （2）暖贴中成分铁可与酸发生反应，若将暖贴中的粉末加入稀硫酸，铁与硫酸发生反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑。 （3）A、铁生锈可除去氧气，利用铁生锈原理，铁粉还可用于食品保鲜，防止变质，正确。 B、铁制品刷油漆、镀铬镍等方式均可使铁与氧气、水等隔离，防止锈蚀，正确。 C、外袋用不透气的塑料袋是为了防止空气中水和氧气进入，不正确。 D、暖贴内袋一般使用透气透气材料的目的是使袋内的物质与氧气接触，正确。 故选C。 （4）初始注射器内空气体积为50mL。第一次实验后注射器剩余气体读数为18.7mL，则氧气的体积为50mL−18.7mL=31.3mL；第二次实验后注射器剩余气体读数为15.1mL，则氧气的体积为50mL−15.1mL=34.9mL；第三次实验后注射器剩余气体读数为18.9mL，则氧气的体积为50mL−18.9mL=31.1mL；第四次实验后注射器剩余气体读数为18.8mL，则氧气的体积为50mL−18.8mL=31.2mL，第2组数据明显异常，剔除。所以氧气的平均体积为。集气瓶中原有50mL水，忽略温度计和暖宝宝贴所占体积，整个装置内空气的总体积为150mL−50mL+50mL=150mL，则氧气含量为。 11．钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 (1)选矿：常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿等，其中磁铁矿主要成分的化学式为 ；矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 (2)炼铁：图1是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 (3)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为 （用化学方程式表示）。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么？ 【查阅资料】 ①与反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 生成物 ②为一种黑色固体，和都能被磁铁吸引，和不能被磁铁吸引。 ③溶液不与铁的氧化物反应。 【提出问题】将粉未取出，用磁铁吸引，粉未被完全吸起。黑色粉未是什么？ 【作出猜想】 (4)猜想I：；猜想Ⅱ：；猜想Ⅲ： 。 【实验探究】 (5)完成下列实验并记录 实验操作 实验现象 得出结论 取黑色固体物质于试管中，向其中加入足量的硫酸铜溶液，过滤 滤渣中有红色和黑色固体 猜想 正确 【反思与交流】 (6)①从环保角度考虑，该实验装置存在不完善之处，请指出 。图1中方框内内容为，反应过程中A处导管内存在的气体分子的微观示意图，请补充完整 。为了提高铁的产率，温度应不低于 。 ②实验一段时间后称量盛有氧化铁玻璃管前后质量差为，称量盛有石灰水的烧杯前后的质量差为（即为生成的二氧化碳的质量）。则参加反应的的质量是 （用表示）。 (7)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图2： ①石灰石（主要成分为）在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣，同时生成一种氧化物，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为 。高炉气中体积分数最大的气体的名称是 。 ②从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入的目的是 。 (8)为测定钢样品中单质铁的质量分数，取的钢样品于烧杯中，将稀硫酸分四次加入，充分反应，测得实验数据如下表所示： 第一次 第二次 第三次 第四次 加入稀硫酸的质量 20 20 20 20 烧杯中剩余物的质量 29.88 49.76 69.65 89.65 计算此钢样品中单质铁的质量分数为 。（写出计算过程） 【答案】(1) Fe3O4 增大反应物的接触面积，加快反应速率 (2) (3) (4)Fe、Fe3O4 (5)Ⅲ (6) 没有处理尾气，会造成空气污染 700℃ (7) 氮气 降低生铁中碳元素的含量 (8)解：设此钢样品中单质铁的质量分数为x 反应最终产生氢气的质量为： x=98% 答：此钢样品中单质铁的质量分数为98%。 【详解】（1）磁铁矿主要成分是四氧化三铁，其化学式为Fe3O4； 反应物的接触面积越大，化学反应速率越快。矿石入炉前进行粉碎，目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （2）玻璃管中CO、Fe2O3在高温条件下反应生成Fe、CO2，化学方程式为：。 （3）反应后生成的气体是CO2，CO2能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀、水，化学方程式为：。 （4）根据资料，FeO为一种黑色固体，Fe3O4和Fe都能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引。将粉未取出，用磁铁吸引，粉未被完全吸起，则黑色粉末一定不含FeO、Fe2O3，可能含有Fe、Fe3O4中的一种或两种。猜想I：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；则猜想Ⅲ：Fe、Fe3O4。 （5）CuSO4溶液不与铁的氧化物反应。取黑色固体物质于试管中，向其中加入足量的硫酸铜溶液，过滤，滤渣中有红色和黑色固体，说明滤渣是铜、Fe3O4，则样品中含有Fe、Fe3O4，发生的反应是，因此猜想Ⅲ正确。 （6）①从环保角度考虑，尾气中含有一氧化碳，一氧化碳是空气污染物，该实验装置存在的不完善之处是没有处理尾气，会造成空气污染； 反应过程中A处导管内存在的气体分子是CO、CO2，则需要补充的分子示意图是CO2，作图为：；根据查阅资料，温度在700~800℃时，一氧化碳与氧化铁反应生成铁，为了提高铁的产率，温度应不低于700℃。 ②依据，玻璃管前后质量差为参加反应的氧化铁中氧元素的质量，依据质量守恒定律，氧元素的质量和参加反应的一氧化碳的质量之和为生成的二氧化碳的质量，所以参加反应的CO的质量是。 （7）①石灰石（主要成分为CaCO3）在高温下可将铁矿石中的SiO2转变为炉渣（CaSiO3），同时生成一种氧化物，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，可知该氧化物是碳的氧化物；CaCO3中碳元素显+4价，反应过程中化合价不变，则生成的氧化物是CO2，该反应的化学方程式为：； 炼铁高炉中通入的是热空气，空气中的氧气与焦炭反应生成一氧化碳，而氮气不参与反应，可知炼铁高炉产生的高炉气中体积分数最大的气体是氮气。 ②从物质组成的角度分析，生铁的含碳量比钢高，O2可在高温条件下与碳反应生成二氧化碳，所以炼钢炉中通入O2的目的是降低生铁中碳元素的含量。 （8）钢中含有碳和铁，加入稀硫酸，碳与稀硫酸不反应，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、氢气，化学方程式为，随着反应的进行，产生氢气的质量不断增大，烧杯中剩余物质的质量不断减小。根据表格信息，第一次加入20g稀硫酸，产生氢气的质量为； 第二次加入20g稀硫酸，产生氢气的质量为；第三次加入20g稀硫酸，产生氢气的质量为；第四次加入20g稀硫酸，产生氢气的质量为，说明第三次加入20g稀硫酸后，Fe已完全反应，产生氢气的质量为0.35g，据此可通过化学方程式计算出此钢样品中单质铁的质量分数，详见答案。 12．金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题。 Ⅰ．铁与铁的化合物 (1)金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。下图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。 (2)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用，其中碳酸亚铁（）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。 Ⅱ．钢铁的冶炼 《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。 资料：潮泥灰主要成分是石灰石。 (3)在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。 (4)不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 Ⅲ．金属的锈蚀 铁生锈的原理： (5)写出转化为的化学方程式 。 (6)某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图： ①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。 (7)不但铁会生锈，其他金属也会生锈。 自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。请写出铜生锈生成碱式碳酸铜的化学方程式： 。 Ⅳ．拓展：测定还原性铁粉的组成 还原性铁粉中含有少量，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 [资料]：①，在加热时与反应能生成相应氧化物。②不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 [实验1]：取样品，加入足量稀，充分反应后生成。 [实验2]：另取样品，按如图进行实验。 实验后中固体全部变为红棕色，装置的质量增加了。 (8)中红棕色固体的化学式是 。 (9)中， 。 (10)若用空气（过量）替代进行实验，测得的值 （填偏大、偏小或不变），可能的因是 。 【答案】(1)2 (2) (3)使反应物充分接触，充分反应 (4)碳/C (5) (6) 氧气浓度越大，铁锈蚀速率越快 (7) (8) (9) (10) 偏小 空气中二氧化碳进入B装置中，导致B中测定的二氧化碳的值增大，进一步计算出的比值偏小 【详解】（1）据图可知：最外层电子数=26－2－8－14=2。 （2）胃酸即盐酸，碳酸亚铁与胃酸反应生成氯化亚铁、水和二氧化碳。化学方程式为FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+H2O。 （3）为使空气与矿物充分接触，反应充分，在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行。 （4）不断翻炒液态生铁，使液态生铁中的碳与氧气充分接触，发生反应而除去，即为了降低碳元素的含量，不断翻炒液态生铁。 （5）根据铁生锈的原理可知，Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 （6）①据图可知，实验所用三种溶液中，铁钉接触到氯化铵（化学式为）溶液更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象，关于铁生锈快慢的问题，可以得出氧气浓度高时腐蚀速率快，氧气浓度低时腐蚀速率慢这一结论。 （7） 铜生锈生成碱式碳酸铜，结合题意，根据质量守恒定律知，铜、二氧化碳、氧气和水生成碱式碳酸铜，化学方程式为2Cu+CO2+O2+H2O=Cu2(OH)2CO3。 （8）由于FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物，A中固体全部变为红棕色，含铁氧化物只有氧化铁是红棕色，故A中红棕色固体是氧化铁，化学式为Fe2O3。 （9）设：29.80g样品中铁的质量为x 所以FexCy的质量=29.80g－28g=1.80g，据图可知，装置B的质量增加了0.44g，为二氧化碳的质量，二氧化碳中的碳源于FexCy中，即FexCy中C的质量=，所以FexCy中Fe的质量=1.80g－0.12g=1.68g。因此，FexCy中，x：y==3：1。 （10）由于空气中含有二氧化碳，将使FexCy中C的质量偏大，Fe的质量偏小，所以若用空气(过量)替代O2进行实验，测得x：y的值偏小。 13．某兴趣小组对炼铁的相关知识进行了深入研究。 Ⅰ.用磁铁矿冶炼生铁的一种工业流程如图。 (1)高温炼焦主要发生 (选填“物理”、“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 (填化学式)。 (3)如图中的a、b分别是“高温烧结”前后磁铁矿与烧结矿的显微图，其中“5”表示孔洞，对比上述流程可知“高温烧结”主要目的之一是 ，从而增大高炉炼铁的反应速率。 (4)采用喷煤的方法，可以减少高炉炼铁原料中 的用量。 (5)高炉炼铁示意如图所示，C区是生铁的生成区域，请写出用磁铁矿炼铁的化学反应方程式 ，炉内不同区域发生的主要化学反应不同，因此各处温度不同，则温度的大小为：A区 B区。 (6)5 g某钢样在纯氧中完全燃烧，得到0.33 g二氧化碳。求此钢样中碳的质量分数。(写出计算过程) 。 Ⅱ.实验模拟工业炼铁的微型实验： (7)制备CO的原理是： (甲酸HCOOH在常温下为液态，浓硫酸具有吸水性)。 该化学方程式中X的化学式是 。装置A产生的CO气流具有干燥、 (填“快速"或“平稳" )的特点。 (8)模拟炼铁实验开始时应 (排序)。 a.挤压盛放甲酸的胶头滴管        b.点燃酒精灯 (9)尾气处理：分析反应排出的尾气成分，可知装置C用于防倒吸，装置D的作用除了检验反应产生的二氧化碳之外，还有 。 (10)现象的定性分析：反应后固体全部变黑，同学们认为反应后的黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，某同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量疏氰化钾溶液，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 。 (11)现象的定量分析：某同学改交温度后再次用氧化铁还原炼铁，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 (填字母)。 A．FeO B．Fe3O4 C．FeO和Fe3O4 D．Fe3O4和Fe2O3 Ⅲ.其他炼铁方法。 (12)随着中国铁路的发展，高铁时代已经来临、为适应提速要求，需把原有短轨连接成超长轨，工程技术人员常用点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)的方法，使其在高温条件下发生置换反应，放出大量的热，生成熔融状态的铁，从而焊接钢轨间的缝隙.请写出该反应的化学方程式 。 【答案】(1)化学 (2)CaO和MgO (3)增大接触面积 (4)焦炭 (5) 大于 (6)1.8% 解：设钢样中碳的质量为x x=0.09g 此钢样中碳的质量分数为： (7) H2O 平稳 (8)a (9)收集一氧化碳的作用 (10)有气泡产生，且溶液变为血红色 (11)D (12) 【详解】（1）以高温炼焦过程产生有新物质CO产生 ，因此主要发生化学变化，故填：化学； （2）白云石含 Ca 和 Mg 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，故填：CaO 和 MgO； （3）观察图片发现反应后孔洞数量明显增加，孔洞有利于反应物相互接触，因此“高温烧结”主要目的之一是增大接触面积，故填：增大接触面积； （4）煤的主要成分为碳，高炉炼铁同时要加入主要成分同样为碳的焦炭，因此采用喷煤的方法，可以减少焦炭的用量，故填：焦炭； （5）磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，磁铁矿炼铁是四氧化三铁和一氧化碳在高温下反应生成生铁和二氧化碳，反应方程式是：； 炉内不同区域发生的主要化学反应不同，因此各处温度不同，在鼓风口附近由于空气充足，焦炭充分燃烧生成二氧化碳时放出的热量最多，温度达到最高值，故离风口近的A区温度大于B区，故填：大于； （6）详解见答案 （7）根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，原子的数目不变，反应前1个碳原子，两个氢原子，两个氧原子，反应后一个碳原子，一个氧原子，故X是应含有两个氢原子和一个氧原子，故填：H2O； （8）装置A是用水浴加热，水浴加热的优点受热均匀 ，所以产生的CO气流比较平稳，故填：平稳； 一氧化碳是可燃性气体，当混有氧气或空气时，加热可能发生爆炸，所以实验开始时，应先挤压盛放甲酸的胶头滴管，让反应生成的一氧化碳把管内的空气排出，防止加热出现爆炸，故填：a； （9）氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀和水，一氧化碳难溶于水，不能和氢氧化钙反应，D装置的作用是检验二氧化碳，收集一氧化碳，故填：收集一氧化碳的作用； （10）铁能和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，四氧化三铁和硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁中含有铁离子，能使硫氰化钾溶液变为血红色。所以若黑色粉末中含有铁和氧化铁，在加入硫酸充分反应时会有气泡产生，再加入硫氰化钾后，溶液会变为血红色。故填：有气泡产生，且溶液变为血红色； （11）A、FeO中铁元素和氧元素质量比是56：16=7：2，粉末中铁元素和氧元素的质量比>5：2，该选项不正确； B、Fe3O4中铁元素和氧元素质量比分别是168：64=21：8>5：2，粉末中铁元素和氧元素的质量比>5：2，该选项不正确； C、FeO、Fe3O4中铁元素和氧元素质量比分别是7：2>5：2、168：64=21：8>5：2，粉末中铁元素和氧元素的质量比不可能为5：2，该选项不正确。 D、Fe3O4、Fe2O3中铁元素和氧元素质量比分别是168：64=21：8>5：2、7：3<5：2，粉末中铁元素和氧元素的质量比可能为5：2，该选项正确，故选D。 （12）铝粉和氧化铁粉末高温条件下反应生成铁和氧化铝，反应方程式为：。 ◆中考真题练 14．（2025·山东淄博·中考真题）实验是科学探究的重要形式和学习化学的重要途径。下列说法正确的是 A．甲实验中，通电一段时间后，a管和b管内产生气体的体积比约为2∶1 B．乙实验通过对比①和②中的现象，探究水对铁钉锈蚀的影响 C．丙实验中若红磷不足，会导致氧气含量的测定结果偏高 D．丁实验通过对比两处白磷的现象探究温度对燃烧的影响 【答案】A 【详解】A、在电解水实验中，与电源负极相连的a管产生氢气，与电源正极相连的b管产生氧气，且氢气和氧气的体积比约为2∶1，A正确； B、乙实验中①中铁钉与空气和水同时接触，②中铁钉只与水接触，通过对比探究氧气对铁钉锈蚀的影响，B错误； C、丙实验中，若红磷不足，不能将装置内的氧气完全消耗，从而使氧气含量的测定结果偏低，C错误； D、丁实验中，通过对比两处白磷的现象探究氧气对燃烧的影响，D错误。 故选A。 15．（2025·陕西·中考真题）下图实验均可完成空气中氧气含量的测定。关于甲、乙实验下列说法正确的是 A．反应条件相同 B．都会生成黑色固体 C．实验过程中乙实验更环保 D．红磷、铁粉的用量对实验结果不会产生影响 【答案】C 【详解】A、甲实验需加热，乙实验在常温下发生缓慢氧化，两个实验的反应条件不相同，故选项说法不正确。 B、红磷燃烧生成五氧化二磷，为白色固体，铁粉发生缓慢氧化，生成红棕色的氧化铁，故选项说法不正确。 C、乙实验中铁粉在密闭中进行，不污染环境，而甲实验将燃烧匙伸入集气瓶时，反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境，因此乙实验更环保，故选项说法正确。 D、红磷、铁粉的用量都需足量，才能将装置中的氧气耗尽，实验结果才更准确，故选项说法不正确。 故选C。 16．（2025·江苏苏州·中考真题）为验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，进行实验。下表是铁粉、水与不同质量活性炭、食盐均匀混合后，在10分钟内温度上升的实验记录 实验编号 活性炭质量/g 食盐质量/g 温度上升值/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0.1 3.1 4 0.2 0.1 56.3 下列说法正确的是x A．铁的锈蚀不需要氧气参与 B．表中的值为0.2 C．欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2 D．对比实验1和4得出的结论是“食盐能加快铁粉生锈速率” 【答案】C 【详解】A、铁的锈蚀需要氧气和水共同作用，故铁的锈蚀需要氧气参与，不符合题意； B、该实验需要验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，由表可知，实验1和2的变量为是否有活性炭，是探究活性炭对铁粉生锈速率的影响，则实验1和3应是探究食盐对铁粉生锈速率的影响，根据控制变量法，变量是是否含食盐，其他因素相同，则x的值为0，不符合题意； C、实验1（无活性炭、无食盐）与实验2（有活性炭0.2g、无食盐）的变量仅为活性炭。实验2温度显著升高，说明活性炭能加快铁粉生锈速率，故欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2，符合题意； D、实验1（无活性炭、无食盐）与实验4（有活性炭0.2g、食盐0.1g）的变量为活性炭和食盐，无法单独证明食盐的作用。正确对比应为实验1（无活性炭、无食盐）和实验3（无活性炭、有食盐），不符合题意。 故选C。 17．（2025·四川·中考真题）实验室利用如图装置模拟工业炼铁，有关说法错误的是 A．澄清石灰水可检验生成的 B．将尾气点燃，可防止污染空气 C．“炼铁”的化学方程式为 D．实验得到的固体产物能被磁铁吸引 【答案】C 【详解】A、CO2能使澄清的石灰水变浑浊，该实验中澄清石灰水的作用是检验生成的CO2。此选项正确。 B、该实验的尾气中含有没有参加反应的CO，CO有毒，是空气污染物。将尾气点燃，将有毒的CO转化成无毒的CO2，可防止污染空气。此选项正确。 C、化学方程式没有配平，正确的化学方程式为：。此选项错误。 D、实验得到的固体产物是铁，能被磁铁吸引。此选项正确。 故选C。 18．（2025·四川·中考真题）利用赤铁矿石（主要成分为）炼铁的工艺流程示意图如下所示。回答下列问题： (1)将矿石粉碎的目的是 。 (2)还原反应室中发生反应的化学方程式为 （任写一个）。 (3)催化反应室中发生的反应之一为。其中的化学式为 。 (4)燃烧室为还原反应室提供热量，其中的能量转化是将 能转化为热能。 (5)铁具有广泛的用途，举一例 。写出日常生活中防止铁制品生锈的一种方法 。 【答案】(1)增大反应物的接触面积，使反应更充分 (2)（或） (3) (4)化学 (5) 制铁锅 刷油漆（其他合理答案均可） 【详解】（1）矿石粉碎是为了增大反应物的接触面积，使反应更充分； （2）还原反应室中、均可与赤铁矿石中的反应生成，反应的化学方程式为、； （3）根据化学反应前后原子种类、数目不变，反应后C、O、H原子个数分别为2、2、4，反应前已有C、O、H原子个数分别为1、0、4，则一个X分子中含有1个C原子、2个O原子，X为； （4）燃烧室中燃料的燃烧过程是将化学能转化为热能； （5）铁可以制成铁锅等；铁与氧气、水共同接触时易生锈，日常生活中可通过刷油漆、保持铁器具表面干燥等方法隔绝氧气和水，防止铁生锈。 19．（2025·黑龙江·中考真题）金属矿物是宝贵的自然资源。 (1)图一展示了古代炼铁的过程，其中将生铁炼成熟铁（钢）的原理是 。 (2)图二是现代高炉炼铁的过程，写出反应3的化学方程式 。 (3)世界上每年因腐蚀而报废的金属相当于年产量的20%-40%，请你提出一种预防金属锈蚀的具体方法 。 (4)某化工厂为回收废旧金属，向含有和的废液中加入一定质量的锌粉，充分反应后过滤，得到无色滤液和滤渣，滤渣中可能含有 （填化学式，下同），滤液中的溶质是 。 【答案】(1)降低含碳量 (2) (3)刷漆、涂油（合理即可） (4) Zn 【详解】（1）生铁含碳量为2%∼4.3%，钢的含碳量为0.03%∼2% ，将生铁炼成熟铁（钢）的原理是降低生铁中的含碳量。 （2）炼铁高炉中，反应 3 是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为。 （3）金属锈蚀是金属与氧气、水等发生化学反应。刷漆、涂油可在金属表面形成保护膜，隔绝氧气和水；电镀能在金属表面镀上一层其他金属，防止金属锈蚀。 （4）金属活动性Zn＞Cu＞Ag，向含有AgNO3和Cu(NO3)2的废液中加入锌粉，锌先与AgNO3反应：，AgNO3反应完，若还有锌粉，锌再与Cu(NO3)2反应：。得到无色滤液，说明Cu(NO3)2完全反应，滤渣中一定有Ag、Cu，可能有过量的Zn；滤液中的溶质只有Zn(NO3)2。 20．（2025·山东·中考真题）暖身贴可持续发热，能用于身体局部热敷。某品牌暖身贴的发热包内含有铁粉、活性炭、吸水树脂(具有吸水、保水功能)、盐。兴趣小组对发热包的发热原理开展探究活动。 (1)验证发热包中含有铁粉 将未使用的发热包中原料取出，进行实验。 步骤 操作 现象 结论 I 将磁铁靠近原料 部分黑色粉末被磁铁吸引 原料中含有铁粉 II 将磁铁吸引的黑色粉末加入试管内，加入适量 振荡 黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色 (2)探究发热包的发热原理 打开使用后的发热包，发现其中有红棕色物质，同学们猜想发热包的发热原理可能与铁钉(含等)生锈的原理相同。利用图1装置(夹持装置已略去)进行实验。 步骤I：组装好仪器后，需进行的操作为 。 步骤II：向三颈烧瓶内加入一定量铁粉、活性炭和氯化钠，向注射器内加入少量蒸馏水。 步骤III：进行以下操作，测得装置内的体积分数和温度变化如图2，正确的操作顺序为 (用①②③④表示) ①推动注射器，向装置内注入蒸馏水，静置1000s。 ②打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的空气，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ③打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ④打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 由实验可知，发热包的发热原理与铁钉生锈的原理 (选填“相同”或“不同”)。 (3)拓展应用 另取图1装置，加入未使用的发热包中原料，并注入少量蒸馏水。一段时间后，装置内的体积分数降至，由此预测该原料还可用作___________(填标号)。 A．除味剂 B．脱氧剂 C．补铁剂 (4)反思交流 经过本次探究，结合已有知识可知“铁生锈”有利有弊，我们要辩证地看待问题，让科学更好地服务于生活。结合实例谈一谈对“铁生锈”利弊的理解。 。 【答案】(1)稀硫酸或稀盐酸 (2) 检验装置气密性 ②③④① 相同 (3)B (4) 铁生锈有利有弊。例如，利：利用铁生锈放热可制作暖宝宝，为人们在寒冷时提供热量；弊：铁制品生锈会导致其损坏，如铁锅生锈会缩短使用寿命，造成资源浪费。 【详解】（1）铁能被磁铁吸引，实验步骤I中部分黑色粉末被磁铁吸引，说明原料中可能含有铁粉。   步骤Ⅱ  铁能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氯化亚铁和氢气，会观察到黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色。所以应向被磁铁吸引的黑色粉末中加入适量稀盐酸或稀硫酸振荡。    （2）步骤I：有气体参与的反应，在实验开始前需要检查装置的气密性，防止装置漏气影响实验结果。所以组装好仪器后，需进行的操作为检查装置的气密性。 步骤III：要探究发热包的发热原理与铁钉生锈原理是否相同，需要先排除其他气体的干扰，所以充满干燥的空气，空气包含多种成分，观察整体情况，即操作②；然后充满干燥的二氧化碳，观察在没有氧气和水时装置内的情况，即操作③；单独探究氧气的影响，即操作④；最后注入蒸馏水，探究水和氧气共同作用的情况，即操作①。所以正确的操作顺序为②③④①；由实验中装置内氧气的体积分数下降且温度升高，这与铁钉生锈时消耗氧气并放热的现象一致，所以发热包的发热原理与铁钉生锈的原理相同。 （3）加入未使用的发热包中原料并注入少量蒸馏水后，装置内O2的体积分数降至2.8%，说明该原料能消耗氧气，因此可作脱氧剂（B）。除味剂一般利用吸附性，该原料不具备此性质；补铁剂需要含有能被人体吸收的铁元素，此处原料并非用于补铁，所以A、C不符合。故选B。 （4）铁生锈有利有弊。例如，利：利用铁生锈放热可制作暖宝宝，为人们在寒冷时提供热量；弊：铁制品生锈会导致其损坏，如铁锅生锈会缩短使用寿命，造成资源浪费。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 要点 1 金属矿物 1．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。 2．几种常见的金属矿石及其主要成分 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要成分 _______________ _______________ _______________ Cu2O TiO2 MnO2 3．人类每年要从有开采价值的金属矿石中提炼大量的金属，其中，提炼量最大的是铁。 要点 2 一氧化碳还原氧化铁 实验现象 化学方程式 装置图 实验现象 A处 红棕色粉末逐渐变成黑色 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 B处 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3↓ + H2O C处 产生蓝色火焰 2CO + O22CO2 注意事项 （1）先通入CO一会儿，再给氧化铁加热；原因:排尽装置中的空气，防止加热CO与空气的混合气体发生爆炸。 （2）停止加热，继续通人CO至玻璃管冷却；原因:防止生成的热的铁被空气再次氧化。 （3）尾气处理:①点燃，使CO变成无毒的CO2；②用气球或用排水法将尾气收集起来。 （4）澄清石灰水的作用：检验生成的二氧化碳。 要点 3 工业炼铁 1．铁的冶炼历史：春秋时期我国一生产和使用铁器；战国以后铁成为最主要的金属；《天工开物》有古代炼铁的记载。 2．工业炼铁 设备 高炉 图示 原理 利用一氧化碳的还原性，将铁从化合物中还原出来 化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 原料 铁矿石焦炭石灰石、热空气 原料的作用 焦炭 ①提供热量②生成CO （焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 石灰石 将矿石中的二氧化硅变为炉渣。 热空气 提供充足的氧气 产品 生铁，密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 高炉气体 主要成分：N2、CO、CO2等 处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 【特别提醒】 高炉炼铁得到的产品不是纯净物是混合物，生铁中含有一定量的碳。 要点 4 含杂质物质的计算 计算公式： 【易错提醒】涉及不纯物的化学方程式计算，代入计算的一定是纯净物质量，如不纯物需要转换成纯净物质量。 要点 5 铁生锈条件的探究 实验方案 现象 分析 结论 试管A 铁钉生锈 铁与水、氧气同时接触 铁生锈的条件： 铁与水、氧气 同时接触发生反应 试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触 试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触 【特别提醒】 ①蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；植物油的作用是隔绝氧气；氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。 ②铁生锈是缓慢氧化，铁锈呈红棕色，其主要成分是Fe2O3•xH2O ，结构疏松，不能阻碍里面的铁继续氧化。 要点 6 防止钢铁锈蚀的原理和方法 1.防止铁制品锈蚀的原理：防止铁制品与氧气或水接触。 2.防止铁制品锈蚀的方法： ①保持铁制品表面的清洁、干燥 ②表面涂保护膜：如涂油、烧制搪瓷、刷漆、镀耐腐蚀的金属、烤蓝等 ③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。 要点 7 保护金属资源 1.原因： ①金属矿物的储量有限，且不可再生； ②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。 2.有效途径： ①防止金属腐蚀； ②回收利用废旧金属； ③有计划、合理地开采金属矿物； ④寻找金属的代用品等。 命题点 1 金属矿物 典例1（24-25九年级下·四川乐山·期中）我国是世界上已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，下列金属矿石主要成分对应错误的是 A．磁铁矿（Fe3O4） B．赤铜矿（CuO） C．金红石（TiO2） D．铝土矿（Al2O3） 变式1下列金属矿石可用来冶炼铜的是 A．赤铁矿（主要成分为） B．辉铜矿（主要成分为） C．铝土矿（主要成分为） D．磁铁矿（主要成分为） 变式2（25-26九年级上·上海闵行·期中）下表为部分金属矿石的名称及其主要成分 矿石 赤铁矿 黄铁矿 光卤石 石灰石 孔雀石 图样 主要成分 (1)可用于冶炼金属钙的矿石为 ，光卤石可冶炼的金属为 (写名称)。 (2)赤铁矿的主要成分为，其中铁元素的化合价为 ，中铁、氧元素的质量比为 。 (3)黄铁矿中含有硫元素，使用时会产生，导致 ，一般不用黄铁矿炼铁。 (4)孔雀石的主要成分为碱式碳酸铜，碱式碳酸铜中含有 种元素。 命题点 2 工业炼铁的原理 典例1（24-25九年级下·广东广州·期中）中国的冶金历史可以追溯到古代，经历了漫长的发展历程。 炼铁的技术臻于成熟，现代用高炉设备炼铁，如图a． (1)加入的铁矿石是赤铁矿，在A区中发生的反应化学方程式 。 (2)在生铁冶炼过程中，铁融合碳后，熔点 (填“升高”、“不变”、“降低”)。 (3)炼钢的主要原料是生铁。在古代，人们将烧红的生铁反复捶打，在此过程中发生反应： (填化学方程式)，使金属材料中的含碳量降低。 汉代晋葛洪《抱朴子内篇•黄白》中有湿法冶金术的记载，“以曾青涂铁，铁赤色如铜”，“曾青”指硫酸铜。 (4)铁能够从CuSO4溶液中置换出铜，用 (填化学式)溶液代替CuSO4溶液也可以制得铜。 (5)可从反应后的剩余溶液中回收FeSO4.在N2气氛中，从溶液中得到结晶(FeSO4·7H2O)并烘干，FeSO4·7H2O热脱水分解过程中测量的数据如图b，可知x= 。(FeSO4·7H2O的相对分子质量为278)。 变式1（24-25九年级下·福建福州·期中）铁是一种古老金属，应用广泛，被人类誉为“金属之王”。                     图1                                            图2 (1)《天工开物》中展示了我国古代炼铁场景，其原理之一是：用煤在高温条件下炼铁。 ①如图1往拉风箱鼓入空气的目的是 ，从而提高炉温。 ②从泥炉中流淌出的“堕子钢”，相当于现代的 (填“纯铁”或“生铁”)。 (2)现代用CO炼铁，CO与赤铁矿石炼铁的化学方程式为 。 (3)铁的用途广泛，如图2是工业上在高温、高压下制取氨气(NH3)的微观反应示意图。 ①铁在该反应中的作用是 。 ②反应总的化学方程式是 。 变式2（24-25九年级下·四川成都·期中）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生成过程可用图2表示。根据图文回答下列问题：       资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃ (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。 (2)将铁矿石、煤捣碎的目的是 。 (3)不断鼓入空气的目的是 。 (4)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。 (5)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 (6)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，（填“高”或“低”）易于加工。 命题点 3 实验室模拟炼铁 典例1（24-25九年级下·河南·期中）如图是实验室用CO还原的实验装置。下列说法中，错误的是 A．点燃酒精喷灯前，应先通CO气体，以排尽装置中的空气 B．实验时，B处能观察到的现象是红色的粉末变成黑色 C．实验时，C处能观察到的现象是试管中的溶液变浑浊 D．若C装置中换成NaOH溶液，则排出的尾气就不会污染空气 变式1（24-25八年级下·黑龙江绥化·期中）甲同学做一氧化碳还原氧化铁实验，如图所示。 (1)a处观察到的现象为 。 (2)加热前缓缓通入一段时间一氧化碳，其作用是 。 (3)停止加热时是否需要先断开a和b的连接处以防止倒吸？ （填“需要”或“不需要”），为什么？ 。 (4)该实验还需要改进的是 。 变式2（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）如图是模拟工业炼铁的实验。 (1)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为 (用化学方程式表示)。 (2)在装置中先通CO气体的作用是 。 (3)工业上冶炼铁时需要加入石灰石，石灰石(主要成分为CaCO3)在高温下可将铁矿石中的SiO2转变为炉渣(CaSiO3)，同时生成一种氧化物，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为 。高炉中焦炭的作用是① ；② 。 (4)常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿等，其中磁铁矿主要成分的化学式为 ；矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 命题点 4 炼铁中的化学计算 典例1（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）某钢铁厂采用赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)冶炼生铁，其每天需消耗赤铁矿石的相关数据如表所示： 项目 数据 每日消耗赤铁矿石质量(t) 2000 赤铁矿石中Fe2O3的质量分数 80% 生铁中杂质含量 4% 请根据以上数据，计算该厂理论上可日产含杂质4%的生铁多少吨？(保留小数点后一位) 变式1（24-25九年级下·安徽合肥·期中）金属在生产生活中应用十分广泛。《天工开物》中记载了“古法炼铁”(图1)和“炒钢法”(图2)。 (1)“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中 元素的含量。 (2)计算用200t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论可以炼出含铁96%的生铁质量。(写出计算过程，结果保留小数点后一位) 变式2（24-25九年级上·江西宜春·期中）钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。化学兴趣小组同学为测定某钢铁厂生铁样品中铁的质量分数，取样品进行实验，实验过程及测得数据如下(杂质不溶于水，也不与酸反应，杂质中不含铁元素)： (1)用托盘天平称量14g样品时，若发现天平指针向右偏转，此时应该采取的操作是 。 (2)反应已经结束的标志是 。 (3)计算该钢铁厂生铁样品中铁的质量分数。(要求写出计算过程) (4)若工业上用含氧化铁80%的赤铁矿1000t能炼出上述含碳4%的生铁质量为 t。(保留一位小数) 命题点 5 铁的锈蚀条件探究 典例1（24-25九年级下·福建福州·期中）取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象，实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，试管内空气体积减小。下列相关说法不正确的是 A．通过实验①③能证明铁锈蚀需要与氧气接触 B．通过本实验说明铁在氧气和水同时存在的条件下会生锈 C．实验③中进入试管内液面上升是因为试管中气体被消耗 D．铁的锈蚀原理可用于测定空气中氧气的体积分数 变式1（24-25九年级下·甘肃陇南·期中）如图所示为化学兴趣小组探究铁生锈的条件的实验装置，分别向a、b两支试管中加入打磨光亮的完全相同的铁片，再向a中加入煮沸后迅速冷却的蒸馏水，浸没铁片后封上植物油；向b中铁片表面滴几滴蒸馏水，均塞上橡皮塞，U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面相平）。放置一段时间后，以下说法中正确的是 A．a、b中的铁片均生锈，但b比a生锈严重 B．U形玻璃管两端的液面变为左低右高 C．该实验是为了验证铁生锈需要与水接触 D．实验前不需要检查装置的气密性 变式2（24-25九年级上·江苏镇江·期中）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验装置如下图所示。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如下表。下列说法不正确的是 实验前的体积 实验后的体积 锥形瓶内空气（含导管内空气） 烧杯内水 烧杯内剩余水 246.0mL 100.0mL 51.5mL A．实验前需要先检查装置气密性 B．铁的锈蚀反应放热 C．反应8min时锥形瓶内外压强：P内＞P外 D．根据实验数据计算得出空气中氧气的含量约为19.7% 命题点 6 防锈措施及其应用 典例1（24-25九年级上·黑龙江齐齐哈尔·期中）如图所示的自行车的材料中属于金属材料的是 (填序号)，自行车的车架采用的防锈措施 ， 链条的防锈措是 。 变式1（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·期中）金属在生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题： (1)铝的化学性质比较活泼，为什么铝制品却具有很好的抗腐蚀性能？ (2)铁制品容易生锈，如何防止铁制品生锈？ （写出一种方法即可） 变式2（24-25九年级上·黑龙江齐齐哈尔·期中）回收利用废旧金属是保护金属资源的有效途径之一。 (1)请说出回收利用废旧金属的意义有 。(答两点) (2)写出一种保护金属资源有效途径 。 命题点 7 金属资源的合理利用 典例1（24-25九年级下·黑龙江佳木斯·期中）下列关于金属资源的利用和保护的说法正确的是 A．地球上的金属资源是取之不尽，用之不竭的 B．防止金属腐蚀是保护金属资源的唯一途径 C．回收废旧金属可以节约金属资源和能源 D．大量开采金属矿物可以提高金属产量 变式1（24-25九年级上·河北石家庄·期中）可持续发展战略的重要内容之一是保护资源，矿产资源的储量是有限的，而且是不能再生的，下列不符合金属资源保护的有效途径是 A．合理开采矿物资源，回收利用废旧金属 B．寻找、研制金属的代用品 C．有矿物就开采，并加快开采进度 D．对金属制品采用有效的防护措施，防止金属腐蚀 变式2（24-25九年级下·湖南岳阳·期中）下列对金属的防护措施不合理的是 A．齿轮表面涂油 B．制成合金 C．下雨天可将铁制品放在室外 D．车圈镀铬 命题点 8 其它金属的冶炼及防护 典例1（2025·江西·一模）《格物粗谈》中记载：“赤铜人炉甘石，炼为黄铜，其色如金。”该方法是利用炉甘石（主要成分为）、赤铜（主要成分为）与木炭粉制得黄铜（铜锌合金）。下列说法错误的是 A．黄铜为混合物 B．黄铜的熔点和硬度比纯铜的高 C．冶炼黄铜的过程会产生温室气体 D．可用灼烧法鉴别黄铜和黄金 变式1（24-25九年级上·山西·期中）《天工开物》记载了采矿和冶炼锡的方法：“水锡……其质黑色……愈经淘取”，“入砂（指锡砂）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞲（指鼓入空气）熔化……用铅少许勾引，（锡）方始沛然流注”。古法炼锡的工艺流程如图所示。 【查阅资料】锡砂的主要成分是，还含有、、等物质。 (1)水中淘取锡砂时，所用容器孔径需 （选填“大于”或“小于”）锡砂颗粒大小。 (2)锡砂进入烘炉前要进行粉碎处理，目的是 。 (3)烘炉熔炼时，碳与锡砂的主要成分在高温条件下反应生成金属锡和一种可燃性气体，则该反应的化学方程式为 。 (4)“用铅少许勾引，（锡）方始沛然流注”，加入少许铅后，锡会流畅地熔化、铅所起的作用是 。 (5)鼓鞲时锡砂中的杂质也会与空气中的氧气反应，会造成 等环境问题。 变式2（24-25九年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中）我国是世界上锌冶炼最早的国家．明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也．”此工艺过程分解模拟如下图所示．（已知：Zn的冶炼温度为，Zn的沸点为．）请结合图文信息，分析思考，解决问题： (1)装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是 。 (2)高温炉内，碳酸锌（）在高温条件下与煤中的碳发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为 。 (3)冷凝器中温度控制在 （填“大于”或“小于”或“等于”）。 点拨 1 钢铁锈蚀与防护 1.钢铁锈蚀原理 ‌本质‌：铁与氧气、水发生化学反应生成氧化铁（Fe₂O₃）的化学变化。 ‌条件‌：需同时接触‌氧气和‌水‌（或潮湿空气）。 ‌易错点‌：误认为“仅需水”或“仅需氧气”，实际需两者共存。 ‌电化学锈蚀‌（主要形式）： 钢铁在潮湿空气中形成无数微小原电池，铁为负极被氧化，碳为正极发生吸氧腐蚀。 ‌对比‌：铝因表面生成致密氧化铝（Al₂O₃）保护膜，不易锈蚀。 2.防护方法归纳 ‌方法‌ ‌原理‌ ‌实例‌ ‌易错点‌ ‌隔绝法‌ 阻断铁与氧气、水接触 刷漆、涂油、电镀（如镀锌）‌ 忽略表面需清洁干燥后再处理‌ ‌合金法‌ 改变内部结构，增强抗腐蚀性 制成不锈钢（含铬、镍等）‌ 混淆“合金”与“纯金属”概念 ‌牺牲阳极法‌ 利用更活泼金属优先腐蚀 镀锌层、接锌块保护钢结构‌ 误认为“阴极保护”是唯一方法 3.实验探究与易错点 ‌易错点‌：忽略“蒸馏水煮沸除氧”或“植物油密封”的作用。 ‌除锈方法‌： 物理法：砂纸打磨（仅表面）。 化学法：稀盐酸/硫酸反应（需及时清洗防过腐蚀）。 4.记忆技巧 ‌对比记忆‌： ‌铁锈‌：疏松多孔（Fe₂O₃），加速内层腐蚀。 ‌铝锈‌：致密氧化膜（Al₂O₃），保护内部。 ‌生活联系‌： 暖足贴利用铁生锈放热。 新疆干燥地区钢铁不易生锈。 5.高频易错题解析 ‌判断题‌： “铁锈能保护内层铁不被腐蚀。”（❌ 错误，铁锈疏松加速腐蚀）。 ‌选择题‌： 下列不能防锈的是：‌用食盐水清洗铁制品‌（❌ 加速锈蚀）。 点拨 2 一氧化碳还原氧化铁 1.实验操作易错点 ‌操作顺序错误 ‌正确顺序‌：先通CO（排尽空气）→再加热→实验结束先停止加热→继续通CO至冷却。 ‌错误后果‌：未通CO直接加热可能导致爆炸；先停止通CO会使生成的铁被氧化。 ‌尾气处理不当 CO有毒，需点燃或收集处理，直接排放会污染空气。 改进方法：可用NaOH溶液吸收CO₂后收集CO，或直接点燃尾气。 2.实验现象与原理 ‌现象 红棕色氧化铁→黑色铁粉；澄清石灰水变浑浊（生成CO₂）；尾气燃烧呈蓝色火焰。 ‌化学方程式 主反应：3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 检验铁：用盐酸反应生成气体（H₂）。 3.工业炼铁联系 ‌原料‌：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 ‌原理‌：焦炭生成CO还原铁矿石（高炉内反应）。 ‌设备‌：高炉，涉及反应： C＋O2CO2；CO2＋C 2CO 4.安全与细节 ‌CO纯度检查‌：实验前需验纯，防止爆炸。 ‌防倒吸‌：实验后继续通CO可防止石灰水倒吸。 ‌还原剂对比‌：CO与H₂、C均具还原性，但条件不同（如H₂需更高温度）。 ◆能力强化练 1．取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图装置进行试验，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，记录试验数据如表，下列说法错误的是 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 铁钉质量/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18 A．实验是探究铁钉的质量对铁钉腐蚀快慢的影响 B．温度越高，铁腐蚀越快 C．50℃以后，试管中的氧气可能耗尽，铁钉的腐蚀停止 D．每次试验开始时水的质量保持一致 2．（2025·陕西·模拟预测）为验证铁的化学性质和锈蚀过程气态物质的变化，进行如图1实验：恒温下向锥形瓶内加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至完全反应。瓶内压强随时间变化趋势见图2.以下分析正确的是 A．a点时可观察到铁钉表面有气泡，溶液变为浅绿色 B．b点时瓶内溶液的溶质是氯化亚铁和氯化氢 C．b～d段压强减小的主要原因是温度降低 D．c～d段铁钉表面会生成黑色的四氧化三铁 3．（25-26九年级上·黑龙江绥化·期中）请你与兴趣小组的同学一起探究铁制品锈蚀的条件： 实验设计： (1)实验现象：一周后，试管 中的铁钉会生锈。 (2)实验分析： ①A中蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是 。A中加入的蒸馏水要先煮沸，并迅速冷却，其目的是 。 ②对比B、C中的现象可获得的结论是 。由实验 (填字母，下同)和 对比可得到铁生锈需与氧气接触的结论。 (3)实验结论：铁生锈的条件是 。 4．工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的反应过程如图2中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 (1)石灰石在高炉炼铁中主要作用是将矿石中的 转变为炉渣。 (2)过程Ⅱ发生的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 (3)如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程Ⅲ中发生反应的化学方程式为 (4)过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 元素的含量。 (5)炼铁时，炉内的热量是来自于① 能转化而来，该反应中焦炭具有② 性。 (6)进风口通入的是 。 5．“暖宝宝贴”(主要成分为铁粉)发热的原理是铁粉和氧气、水发生反应放热。用“暖宝宝贴”测定空气中氧气的含量，广口瓶容积为270 mL，实验装置如图所示。实验后量筒中水的体积为55 mL，实验前量筒中水的体积为100 mL，参与反应的水的体积忽略不计。 (1)铁的锈蚀属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)下列实验操作会导致测得的氧气含量偏低的是___________(填序号)。 A．铁粉不足 B．未等温度恢复至室温后就打开弹簧夹 C．装置漏气 D．实验前弹簧夹未夹紧 (3)本次实验测得空气中氧气的体积分数为 (计算过程省略)。 (4)与红磷燃烧法相比，此实验测空气中氧气含量的优点有 、 。 6．钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。工程师在高炉炼铁（图甲）的基础上，开发了氢基竖炉炼铁新工艺，其流程如图（图乙）。 (1)冶炼金属会消耗大量金属资源，下列有关保护金属资源的做法正确的有___（填字母）。 A．寻找金属的代用品 B．过度开采金属矿物 C．回收利用废旧金属 (2)甲图A处发生反应的化学方程式是 。B处流出的是 。 (3)甲图石灰石的主要作用是 。 (4)新工艺绿色环保，“还原反应室”中主反应为。X的化学式为 。 (5)若用960t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是 。 (6)图乙中合成气由甲烷和水反应制得，也可由焦炭制得：。消耗相同质量的水时，理论上前者与后者制得的质量比为 。 ◆综合拔高练 7．金属的冶炼和利用，促进了人类的发展。 一、铁的有关知识 (1)明代科学著作《天工开物》记载了中国劳动人民的科技成就。 ①“或用木炭，扇炉风箱，土（铁矿石）化成铁”描述了古代炼铁的方法。用化学方程式表示赤铁矿炼铁的原理 。 ②对生铁炼钢的描述有：“凡钢铁炼法，火力到时生铁先化”。说明钢的熔点 （填“”或“”）生铁的熔点。 ③“烧铁器淬于胆矾（）水中，即成铜色也”，其中涉及的化学反应基本类型是 。 (2)铁器表面通过化学方法可形成致密的保护膜，其组成可用表示。故宫博物院对出土铁器保护的过程如下： ①检测锈蚀产物。铁锈蚀的产物主要是，还有一些其他物质，如FeOOH、FeOCl等，说明铁器在含有 和盐等的环境中容易被腐蚀。 ②化学修复出土铁器可通过脱氯、还原，形成保护层来实现，原理如下： 脱氯过程发生反应的化学方程式为 ，还原时铁元素的化合价会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 二、废铁屑的再利用 用废铁屑制备铁红（主要成分为）的部分流程如图所示： (3)“酸溶”过程中为加快反应速率，可采取的措施有将废铁屑粉碎、 等。 (4)“还原”过程中加入的过量铁粉除了与稀硫酸反应外，还与发生化合反应，写出化合反应的化学方程式 。 (5)“转化”过程中溶液温度不宜过高的原因是 。 (6)在空气中灼烧发生反应的化学方程式为 。 三、铁红样品的成分探究 上述流程制备的铁红样品中混有，称取铁红样品29.8g，用如图装置进行实验。加热时测得剩余固体质量随温度变化如图所示。      【资料】 ① ②用CO还原炼铁的过程大致分为三个阶段： 阶段1： 阶段2： 阶段3： (7)温度控制在0~282℃时，固体质量没有发生变化的原因是 。 (8)样品中的质量分数为 %（保留至0.1%）。 (9)图中A点对应的 ，B点的固体成分及质量比为 。 8．（24-25九年级上·江苏常州·阶段练习）钢铁是现代文明不可缺少的金属材料。 I.铁的冶炼 (1)实验室模拟炼铁的装置如图1所示，其中与中氧元素结合，使其失氧转化为。除了，从左侧通入的物质还可以是________（填字母）。 A．水煤气（和） B． C．木炭 D． (2)工业上炼铁高炉的结构如图2所示。 ①高炉中产生的主要反应为、化学方程式： 。 ②炼铁时加入的 （填名称）可将铁矿石中的杂质转化为与铁水分离除去。 (3)如图3所示的窑炉能够控制窑内的含量，从而实现调节釉色的目的。为了提高窑体内的体积分数，可采用的措施有________（填序号）。 A．相对增加空气鼓入 B．相对增加燃料用量 C．增大烟囱的排气量 D．减小烟囱的排气量 (4)现代工业对优质陶瓷的需求量大幅度提高，“建筑陶瓷工业窑炉氨燃烧（零碳燃料）技术”已应用于示范试产。用做燃料相对于用木炭做燃料的优点是 。 (5)合成氨工艺需要用到氢气，在铁触媒作用下，用体积比为的氮气和氢气合成氨气。是铁触媒的主要成分。合成氨催化过程中因部分与反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用将其“再生”，原理如图4所示。 ①“再生”过程中铁元素的质量分数 （选填“变大、不变”或“变小”）。 ②若开始加入，“失效”一段时间后测得固体中的质量为，则此时所得固体的总质量等于 g。 Ⅱ.铁的锈蚀 实验是化学研究的重要手段。图5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6所示（夹持装置已略去）。 (6)图5实验中，对比 （填序号）可知，铁生锈与氧气有关。 (7)图6实验中，证明铁生锈与水有关的现象为 。 (8)图6实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是 。 (9)图6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）。 【实验探究】如图7所示装置，检查该装置气密性，将铁粉和活性炭粉加入三颈烧瓶，连接仪器，采集数据，绘制出压强随时间变化的曲线如图8所示。时刻利用注射器加入饱和溶液，再将一只装有稀盐酸的注射器插到烧瓶上。 (10)据图8，对比段和段说明 。 (11)据图8，分析段压强突然变大的原因是________。 A．稀盐酸被吸入三颈烧瓶中 B．稀盐酸和铁粉反应生成氢气 C．稀盐酸和铁粉反应放热 9．某小组同学开展项目式学习：探究食品脱氧剂使用过程中发生的反应 【资料信息】①食品脱氧剂的主要成分是铁粉和辅助物质，脱氧原理是铁的生锈。 ②铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。③硫酸铜和碱石灰均可吸收水蒸气 【任务一】探究铁生锈的条件 (1)小组同学进行如图实验，一段时间后实验Ⅰ中铁丝生锈，实验Ⅱ、实验Ⅲ中铁丝没有生锈，据此推理出铁生锈与 有关。请列举生活中防止铁锅锈蚀采取的措施： (任与一种即可)。若铁丝足量并且反应时间足够长，当打开实验Ⅰ中止水夹时，还能观察到的现象是 。 【任务二】探究铁粉锈蚀快慢和程度 (2)小组同学设计了图1探究装置，按照图1连接好实验仪器后，首先需要进行的操作是 。将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，连接压强传感器、数据采集器，采集数据，绘制出压强随时间变化的曲线如图2所示。t1时刻利用注射器加入2 mL饱和NaCl溶液，t3时刻将一只装有稀盐酸的注射器插到烧瓶上并加入稀盐酸。根据图2信息对比AB段和BC段，说明 ，t3时刻压强突然变大，说明铁粉锈蚀的程度属于 (填“部分”“全部”)锈蚀。 【任务三】测定脱氧剂使用后的铁锈主要成分Fe2O3·nH2O中n的数值，写出对应反应的化学方程式。 (3)根据图3进行两步实验，实验相关数据如图4所示。 第一步：取5.0 g使用一段时间的脱氧剂于玻璃管中，持续通入N2，加强热至t1时刻。 第二步：改持续通入H2，加强热至t2时刻，熄灭酒精喷灯后，继续通入H2至固体冷却。 继续通入H2的目的是 。期间检测玻璃管和脱氧剂总质量的变化情况，获得数据经过科学分析绘制成了图4.请你结合数据写出脱氧剂使用后的铁锈主要成分Fe2O3·nH2O中n的数值： 。 10．（2025·四川泸州·二模）某实验小组做了揭秘“暖宝宝”的跨学科实践活动。图一是某品牌的“暖宝宝”贴的标签，将拆除包装的暖贴放入三颈烧瓶中密封，按图二中装置(夹持仪器已略去)采用湿度、氧气浓度、温度传感器收集数据，各数据随时间变化曲线如下(图中I、Ⅱ、Ⅲ)。 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 图一 (1)随着时间推移，从相对湿度，氧气浓度，温度的变化，说明暖贴使用过程中，铁生锈消耗了氧气和 ，并 热量。(填“吸收”或“放出”)。 (2)若将暖贴中的粉末加入稀硫酸发生反应的化学方程式为 。 (3)下列关于暖贴的说法不正确的是_____。 A．利用铁生锈原理，铁粉还可用于食品保鲜 B．铁制品刷油漆、镀铬镍等方式均可防止锈蚀 C．外袋用不透气的塑料袋是为了保温 D．暖贴内袋一般使用透气透气材料的目的是使袋内的物质与氧气接触 (4)根据暖宝宝的成分的性质可以用于测空气中氧气含量的实验，如图三所示，取用足量暖宝宝贴，往150mL集气瓶(温度计和暖宝宝贴所占体积忽略不计)中加入50mL水，右侧连接装有50mL空气的注射器。实验过程中不断缓慢推拉注射器，直到读数不再改变，记录读数。 重复4次上述实验，多次实验的目的是为了减小误差，记录数据如表： 实验次数 1 2 3 4 注射器剩余气体读数 18.7mL 15.1mL 18.9mL 18.8mL 根据实验数据计算，空气中氧气含量为 (用百分数表示，结果精确至0.1%)。 11．钢铁产业是国民经济的重要基础产业。兴趣小组开展了与钢铁相关的探究活动。 (1)选矿：常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿等，其中磁铁矿主要成分的化学式为 ；矿石入炉前进行粉碎，目的是 。 (2)炼铁：图1是模拟工业炼铁的实验，玻璃管中发生的化学反应方程式： 。 (3)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为 （用化学方程式表示）。 探究：加热一段时间后玻璃管中生成的黑色固体是什么？ 【查阅资料】 ①与反应的固体生成物与温度的关系如下表： 温度 生成物 ②为一种黑色固体，和都能被磁铁吸引，和不能被磁铁吸引。 ③溶液不与铁的氧化物反应。 【提出问题】将粉未取出，用磁铁吸引，粉未被完全吸起。黑色粉未是什么？ 【作出猜想】 (4)猜想I：；猜想Ⅱ：；猜想Ⅲ： 。 【实验探究】 (5)完成下列实验并记录 实验操作 实验现象 得出结论 取黑色固体物质于试管中，向其中加入足量的硫酸铜溶液，过滤 滤渣中有红色和黑色固体 猜想 正确 【反思与交流】 (6)①从环保角度考虑，该实验装置存在不完善之处，请指出 。图1中方框内内容为，反应过程中A处导管内存在的气体分子的微观示意图，请补充完整 。为了提高铁的产率，温度应不低于 。 ②实验一段时间后称量盛有氧化铁玻璃管前后质量差为，称量盛有石灰水的烧杯前后的质量差为（即为生成的二氧化碳的质量）。则参加反应的的质量是 （用表示）。 (7)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图2： ①石灰石（主要成分为）在高温下可将铁矿石中的转变为炉渣，同时生成一种氧化物，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为 。高炉气中体积分数最大的气体的名称是 。 ②从物质组成的角度分析，炼钢炉中通入的目的是 。 (8)为测定钢样品中单质铁的质量分数，取的钢样品于烧杯中，将稀硫酸分四次加入，充分反应，测得实验数据如下表所示： 第一次 第二次 第三次 第四次 加入稀硫酸的质量 20 20 20 20 烧杯中剩余物的质量 29.88 49.76 69.65 89.65 计算此钢样品中单质铁的质量分数为 。（写出计算过程） 12．金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题。 Ⅰ．铁与铁的化合物 (1)金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。下图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。 (2)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用，其中碳酸亚铁（）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。 Ⅱ．钢铁的冶炼 《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。 资料：潮泥灰主要成分是石灰石。 (3)在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。 (4)不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 Ⅲ．金属的锈蚀 铁生锈的原理： (5)写出转化为的化学方程式 。 (6)某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图： ①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。 (7)不但铁会生锈，其他金属也会生锈。 自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。请写出铜生锈生成碱式碳酸铜的化学方程式： 。 Ⅳ．拓展：测定还原性铁粉的组成 还原性铁粉中含有少量，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 [资料]：①，在加热时与反应能生成相应氧化物。②不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 [实验1]：取样品，加入足量稀，充分反应后生成。 [实验2]：另取样品，按如图进行实验。 实验后中固体全部变为红棕色，装置的质量增加了。 (8)中红棕色固体的化学式是 。 (9)中， 。 (10)若用空气（过量）替代进行实验，测得的值 （填偏大、偏小或不变），可能的因是 。 13．某兴趣小组对炼铁的相关知识进行了深入研究。 Ⅰ.用磁铁矿冶炼生铁的一种工业流程如图。 (1)高温炼焦主要发生 (选填“物理”、“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 (填化学式)。 (3)如图中的a、b分别是“高温烧结”前后磁铁矿与烧结矿的显微图，其中“5”表示孔洞，对比上述流程可知“高温烧结”主要目的之一是 ，从而增大高炉炼铁的反应速率。 (4)采用喷煤的方法，可以减少高炉炼铁原料中 的用量。 (5)高炉炼铁示意如图所示，C区是生铁的生成区域，请写出用磁铁矿炼铁的化学反应方程式 ，炉内不同区域发生的主要化学反应不同，因此各处温度不同，则温度的大小为：A区 B区。 (6)5 g某钢样在纯氧中完全燃烧，得到0.33 g二氧化碳。求此钢样中碳的质量分数。(写出计算过程) 。 Ⅱ.实验模拟工业炼铁的微型实验： (7)制备CO的原理是： (甲酸HCOOH在常温下为液态，浓硫酸具有吸水性)。 该化学方程式中X的化学式是 。装置A产生的CO气流具有干燥、 (填“快速"或“平稳" )的特点。 (8)模拟炼铁实验开始时应 (排序)。 a.挤压盛放甲酸的胶头滴管        b.点燃酒精灯 (9)尾气处理：分析反应排出的尾气成分，可知装置C用于防倒吸，装置D的作用除了检验反应产生的二氧化碳之外，还有 。 (10)现象的定性分析：反应后固体全部变黑，同学们认为反应后的黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，某同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量疏氰化钾溶液，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 。 (11)现象的定量分析：某同学改交温度后再次用氧化铁还原炼铁，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 (填字母)。 A．FeO B．Fe3O4 C．FeO和Fe3O4 D．Fe3O4和Fe2O3 Ⅲ.其他炼铁方法。 (12)随着中国铁路的发展，高铁时代已经来临、为适应提速要求，需把原有短轨连接成超长轨，工程技术人员常用点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)的方法，使其在高温条件下发生置换反应，放出大量的热，生成熔融状态的铁，从而焊接钢轨间的缝隙.请写出该反应的化学方程式 。 ◆中考真题练 14．（2025·山东淄博·中考真题）实验是科学探究的重要形式和学习化学的重要途径。下列说法正确的是 A．甲实验中，通电一段时间后，a管和b管内产生气体的体积比约为2∶1 B．乙实验通过对比①和②中的现象，探究水对铁钉锈蚀的影响 C．丙实验中若红磷不足，会导致氧气含量的测定结果偏高 D．丁实验通过对比两处白磷的现象探究温度对燃烧的影响 15．（2025·陕西·中考真题）下图实验均可完成空气中氧气含量的测定。关于甲、乙实验下列说法正确的是 A．反应条件相同 B．都会生成黑色固体 C．实验过程中乙实验更环保 D．红磷、铁粉的用量对实验结果不会产生影响 16．（2025·江苏苏州·中考真题）为验证活性炭或食盐能加快铁粉生锈速率，进行实验。下表是铁粉、水与不同质量活性炭、食盐均匀混合后，在10分钟内温度上升的实验记录 实验编号 活性炭质量/g 食盐质量/g 温度上升值/℃ 1 0 0 0.1 2 0.2 0 22.0 3 0.1 3.1 4 0.2 0.1 56.3 下列说法正确的是x A．铁的锈蚀不需要氧气参与 B．表中的值为0.2 C．欲得出结论“活性炭能加快铁粉生锈速率”可以对比实验1和2 D．对比实验1和4得出的结论是“食盐能加快铁粉生锈速率” 17．（2025·四川·中考真题）实验室利用如图装置模拟工业炼铁，有关说法错误的是 A．澄清石灰水可检验生成的 B．将尾气点燃，可防止污染空气 C．“炼铁”的化学方程式为 D．实验得到的固体产物能被磁铁吸引 18．（2025·四川·中考真题）利用赤铁矿石（主要成分为）炼铁的工艺流程示意图如下所示。回答下列问题： (1)将矿石粉碎的目的是 。 (2)还原反应室中发生反应的化学方程式为 （任写一个）。 (3)催化反应室中发生的反应之一为。其中的化学式为 。 (4)燃烧室为还原反应室提供热量，其中的能量转化是将 能转化为热能。 (5)铁具有广泛的用途，举一例 。写出日常生活中防止铁制品生锈的一种方法 。 19．（2025·黑龙江·中考真题）金属矿物是宝贵的自然资源。 (1)图一展示了古代炼铁的过程，其中将生铁炼成熟铁（钢）的原理是 。 (2)图二是现代高炉炼铁的过程，写出反应3的化学方程式 。 (3)世界上每年因腐蚀而报废的金属相当于年产量的20%-40%，请你提出一种预防金属锈蚀的具体方法 。 (4)某化工厂为回收废旧金属，向含有和的废液中加入一定质量的锌粉，充分反应后过滤，得到无色滤液和滤渣，滤渣中可能含有 （填化学式，下同），滤液中的溶质是 。 20．（2025·山东·中考真题）暖身贴可持续发热，能用于身体局部热敷。某品牌暖身贴的发热包内含有铁粉、活性炭、吸水树脂(具有吸水、保水功能)、盐。兴趣小组对发热包的发热原理开展探究活动。 (1)验证发热包中含有铁粉 将未使用的发热包中原料取出，进行实验。 步骤 操作 现象 结论 I 将磁铁靠近原料 部分黑色粉末被磁铁吸引 原料中含有铁粉 II 将磁铁吸引的黑色粉末加入试管内，加入适量 振荡 黑色粉末溶解，产生气泡，溶液变成浅绿色 (2)探究发热包的发热原理 打开使用后的发热包，发现其中有红棕色物质，同学们猜想发热包的发热原理可能与铁钉(含等)生锈的原理相同。利用图1装置(夹持装置已略去)进行实验。 步骤I：组装好仪器后，需进行的操作为 。 步骤II：向三颈烧瓶内加入一定量铁粉、活性炭和氯化钠，向注射器内加入少量蒸馏水。 步骤III：进行以下操作，测得装置内的体积分数和温度变化如图2，正确的操作顺序为 (用①②③④表示) ①推动注射器，向装置内注入蒸馏水，静置1000s。 ②打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的空气，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ③打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 ④打开止水夹a、b，向装置内迅速充满干燥的，关闭止水夹a、b，静置1000s。 由实验可知，发热包的发热原理与铁钉生锈的原理 (选填“相同”或“不同”)。 (3)拓展应用 另取图1装置，加入未使用的发热包中原料，并注入少量蒸馏水。一段时间后，装置内的体积分数降至，由此预测该原料还可用作___________(填标号)。 A．除味剂 B．脱氧剂 C．补铁剂 (4)反思交流 经过本次探究，结合已有知识可知“铁生锈”有利有弊，我们要辩证地看待问题，让科学更好地服务于生活。结合实例谈一谈对“铁生锈”利弊的理解。 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $