6.1 金属矿物及铁的冶炼专项练习--2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

6.1 金属矿物及铁的冶炼（专项练习） 题型01 金属元素的分布及常见的金属矿物 题型02实验室模拟炼铁 题型03 工业炼铁 题型04 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 题型05 其他金属的冶炼 题型06 金属冶炼的相关计算 题型01 金属元素的分布及常见的金属矿物 1．金属在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属如 金等以单质形式存在，人类使用最早的金属是铜，目前，人类从矿石中提取量最大的金属是 铁。 2．地壳中含量位于前3位的金属元素：铝、铁、钙。 3．常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 Fe2O3 Fe2O3·xH2O FeS2 Cu2(OH)2CO3 Al(OH)3 【典例1】地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是 A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au) 【变式1-1】．常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是 A． B． C． D． 【变式1-2】炼铁选用的铁矿石，不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少，有以下几种铁矿石：磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）、黄铁矿（），你认为最不适宜炼铁的是 A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．褐铁矿 D．黄铁矿 【变式1-3】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） 题型02 实验室模拟炼铁 装置图 实验现象 红棕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。 实验注意事项 (1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。 【典例2】如图为实验室模拟工业炼铁的装置图，相关说法正确的是 A．实验时先点燃酒精喷灯，再通CO B．实验中可观察到黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊 C．该装置缺少尾气处理，会产生污染 D．该实验体现了CO的氧化性 【变式2-1】如图所示进行有关碳及其氧化物的性质实验，下列说法正确的是 A．甲处发生的是放热反应 B．该装置的不足之处是未进行尾气处理 C．丙装置的作用是收集二氧化碳 D．甲处现象是黑色粉末减少，乙处现象是黑色粉末逐渐变红 【变式2-2】利用图甲所示装置进行CO还原氧化铁的实验，实验过程中硬质玻璃管内某物质或元素质量变化量如图乙所示。下列说法错误的是 A．图甲实验过程中氧化铁粉末由红棕色变为黑色 B．图乙可表示铁粉的质量变化 C．图乙可表示硬质玻璃管中氧化铁的质量变化 D．图甲实验缺少尾气处理装置 【变式2-3】某同学设计如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铁的实验。试回答： (1)该装置存在的一个主要问题是 ，你的改进方法是 。 (2)实验开始时，是先给氧化铁加热，还是先通入一氧化碳？ 。 (3)①实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 ②B处观察到的实验现象是 。 ③B装置中澄清石灰水的作用是 。 题型03 工业炼铁 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 高炉 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 【典例3】工业上将赤铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行炼铁。下列有关炼铁的说法正确的是 A．赤铁矿石的主要成分为Fe3O4 B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣 C．工业炼铁得到的是生铁，其含碳量比钢低 D．炼铁的原理是：在高温下，利用焦炭将铁从铁的氧化物中还原出来 【变式3-1】高炉炼铁是现代钢铁生产的重要环节。下列描述错误的是 A．原料中焦炭的作用是提供热量和提供CO B．用赤铁矿炼铁的主要原理为 C．炼制出的生铁变成钢需降低含碳量 D．将原料粉碎后投入高炉是为了增大反应物间的接触面积 【变式3-2】竖炉炼铁的工艺流程如图所示。催化反应室中发生的反应之一为：。下列分析正确的是 A．赤铁矿石粉碎后可以增加铁元素的含量 B．原料是赤铁矿石、天然气、高温尾气 C．合成气中X的化学式为 D．赤铁矿石和天然气的主要成分都属于化合物 【变式3-3】钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。 (1)工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2所示。 ①过程Ⅰ主要发生在高炉的 （填“A”“B”或“C”）区域。 ②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为 。 ③过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 的含量。 (2)某化学兴趣小组的同学利用如图装置模拟工业炼铁。 ①实验时装置A中的现象是 。 ②B中发生反应的化学方程式为 。 ③实验过程中，CO的作用有 （填序号）。 A．CO气体作为反应物 B．实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 C．停止加热后，防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化 D．停止加热后，防止试管中的液体倒吸入玻璃管中 题型04 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 【典例4】金属铁是当今用途最广的金属，现研究铁的冶炼。 【研究一】工业炼铁（装置如图1） (1)焦炭（主要成分是碳）是高炉铁的重要原料。高炉内主要化学反应如图1。反应①的化学方程式为 ，反应②为炼铁提供还原剂CO，该反应 热（填“放”或“吸”），反应③在高炉炼铁中的作用是 。 【研究二】实验室模拟炼铁（装置如图2） 已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。 请回答下列问题： (2)实验过程中A处玻璃管中现象： ，写出B处反应的化学方程式： （任写一个）。 (3)实验装置图中虚线框内装置起到的作用有 （填字母序号）。 a．收集一氧化碳        b．吸收二氧化碳        c．检验二氧化碳 【变式4-1】钢铁是使用最多的金属材料。如图1是炼铁高炉的结构图，图2是同学们在实验室模拟炼铁的装置图。 (1)高炉炼铁时，焦炭的作用除了为炼铁提供能量外，还可以提供反应所需原料，相关的化学方程式为 。 (2)将矿物加入高炉前进行粉碎的目的是 。 (3)图2中，实验开始前要先通入，目的是 。硬质玻璃管内发生反应的现象为 。 (4)老师认为该装置存在一定的问题，请你帮他们进行改正： 。 【变式4-2】《天工开物》是我国古代一部综合性的科技巨著，被誉为是“中国17世纪的工艺百科全书”。详细记载了我国古代炼铁和锌的冶炼方法。 (1)锌的冶炼方法∶将炉甘石（主要成分为ZnCO3）与煤炭饼混合后装入炼锌罐，罐口用泥密封（杂质不参与反应），[提示∶ZnCO3受热分解可生成ZnO等]。 ①流程中“粉碎”属于 变化。（填“物理”还是“化学”） 。 ②将矿石粉碎的目的是：增大接触面积，使反应更充分，并 。 ③炉甘石与煤炭饼混合后高温，写出其中置换反应的化学方程式 。 (2)根据下图回答问题： ①写出图A中右侧试管内发生反应的实验现象：澄清石灰水变 。 ②写出图B中直玻璃管内发生反应的化学方程式 。 ③图C中高炉炼铁的原料是赤铁矿石、石灰石、 和热空气。 ④若图A和图B中澄清石灰水中产生白色沉淀的质量相等，则图A和图B中参加反应氧化铁的质量比为 。 【变式4-3】金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，我们应该从多角度了解。 I．铁的冶炼 (1)实验室模拟炼铁的装置如图1所示，其中CO与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe．除了CO，从左侧通入的物质还可以是___________(填字母)。 A．CO2 B．H2 C．木炭 (2)工业上炼铁高炉的结构如图2所示。 ①高炉中产生CO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CaSiO3与铁水分离除去。 ③加入的赤铁矿石通常需要粉碎，粉碎的目的是 。 ④某钢铁厂每天消耗4000t含Fe2O3 80%的赤铁矿石，该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是 t。(计算结果保留到0.1) Ⅱ．金属的性质探究 为探究Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱，某兴趣小组做了如下实验： (3)甲实验中发生反应的化学方程式为 ；乙实验中观察到的现象为 。 (4)通过甲、乙实验探究，可得出三种金属活动性由强到弱的顺序为 。 (5)若采用丙实验方案也可得出相同结论，则金属C是 ，A溶液与B溶液分别是 、 。 Ⅲ．铁的锈蚀 世界上每年都有将近总产量十分之一的钢铁锈蚀，造成了巨大的经济损失。同学们为了探究铁锈蚀的原因，分别进行如图所示的四个实验。 编号 ① ② ③ ④ 实验装置 【实验现象】 (6)实验①中 处的锈蚀最严重。 【实验分析】 (7)对比实验①和实验②能得到的实验结论是 。 (8)欲设计实验验证金属锈蚀与水有关，则需进行的实验是 (填序号)。 (9)设计对比实验①和④的目的是 。 【实验结论】 (10)对比上述实验①②③可得到的实验结论是 。 【实验反思】 (11)为防止铁生锈造成金属资源的浪费，可采取的措施有 。 题型05 其它金属的冶炼 1、许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。 2、有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。如： 3、通常把金属（如铁）跟氧生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。 4、金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化成金属的过程，称为是金属氧化物的还原。 【典例5】下列变化过程不属于金属冶炼的是 A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧 C．金属氧化物与焦炭在高温下反应 D．高温下CO还原CuO 【变式5-1】《天工开物》中记载中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜：“凡铜砂入炉，与木炭同煅，火力到时，铜质如流，泻出成砣”。氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。 (1)铜砂的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，受热时发生反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2↑，该反应的基本类型是 。 (2)木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，装置如图所示。写出反应的化学方程式： 。试管中观察到的现象是 。实验过程中还可能生成一氧化碳的原因是： 。 (3)“火力到时，铜质如流，泻出成砣”，此法冶炼得到的铜不是粉末状而是块状的原因是 。 【变式5-2】铜是人类最早使用的金属之一。商代就能铸造精美的青铜礼器，现代铜在新能源汽车制造等领域有重要应用。 任务一：认识铜制品 (1)深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因可能是 。（写一条即可） 任务二：古代制铜 (2)《大冶赋》中记载了用孔雀石制得CuO，再用CuO和木炭在高温下反应得到Cu，该反应的化学方程式为 。 任务三：现代制铜 (3)制铜前，需将铜原料进行粉碎处理，目的是 。 (4)制铜原理：。计算投入160kgCuSO4，理论上可制得Cu的质量为多少？（根据化学方程式计算，并写出计算过程） (5)制得的铜可压成薄片，是利用了铜具有良好的 。 【变式5-3】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石(主要成分为)十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅(金属锌)也。” 已知：锌的熔点为，沸点为。 (1)泥罐外围用颗粒较小的块状煤进行加热，而不用粉状煤的原因是 (从燃烧条件的角度进行分析)。 (2)冶炼锌的过程中，泥罐内发生如下化学反应：       (气态) ①对泥罐进行泥封是炼锌的关键步骤，若冶炼时未进行泥封处理，可能造成的后果是 (写一点)。 ②“锌火”主要是罐内产生的燃烧所致，避免直接排到空气中的原因是 。 ③冷凝区中收集到的是 (填物质名称)，为了获得更多的该物质，冷凝区应控制的温度范围为 。 (3)“每十耗去其二”即每十斤炉甘石会损耗两斤(不考虑炉甘石中其他成分的影响)，请分析该说法是否准确，并说明原因： 。 题型06 金属冶炼的相关计算 1.不纯物质的计算公式 2.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） 【典例6】用足量的一氧化碳还原氧化铜和氧化铁的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了2.4g。则原固体混合物的质量可能为 A． B． C． D． 【变式6-1】我国钢铁年产量已连续29年稳居全球第一。其中，炼铁高炉中主要是利用一氧化碳在高温条件下将铁从铁矿石中还原出来。计算：用含的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁量的生铁的质量。（结果精确到） 【变式6-2】工业炼铁是把赤铁矿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。根据赤铁矿的质量可以计算炼出的铁的质量。 (1)工业炼铁中焦炭的作用是 。 (2)冶炼112t含杂质5%的生铁，需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是多少？(写出完整的计算步骤) 【变式6-3】赤铁矿是重要的炼铁原料，其中的含量直接影响到炼铁的效率和成本。某兴趣小组用一氧化碳与100g赤铁矿样品，充分反应后得到56g铁。 (1)该赤铁矿样品中的质量分数是多少（写出计算过程）？ (2)工业炼铁所用的原料是空气、赤铁矿石、焦炭和石灰石，炼铁时得到的是生铁而不是纯铁，原因是 。 答案与解析 题型01 金属元素的分布及常见的金属矿物 1． 金属在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属如 金等以单质形式存在，人类使用最早的金属是铜，目前，人类从矿石中提取量最大的金属是 铁。 2． 地壳中含量位于前3位的金属元素：铝、铁、钙。 3． 常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 Fe2O3 Fe2O3·xH2O FeS2 Cu2(OH)2CO3 Al(OH)3 【典例1】地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是 A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au) 【答案】D 【分析】地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中，大多数金属在自然界中以化合物的形式存在，但少数不活泼金属如金、银等能以单质形式存在。 【解析】A.钠是非常活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，例如氯化钠等，故A错误； B.铁是比较活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，如氧化铁等，故B错误； C.铜虽然相对不那么活泼，但在自然界中也大多以化合物形式存在，如硫酸铜等，故C错误； D.金是很不活泼的金属，在自然界中主要以单质的形式存在，故D正确； 故选: D。 【变式1-1】．常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A、Fe2O3是赤铁矿的主要成分，俗称铁红，可用于炼铁等，该选项错误； B、Fe3O4是磁铁矿的主要成分，具有磁性，也可用于炼铁等，该选项正确； C、FeCO3是菱铁矿的主要成分，在一定条件下可用于提取铁元素，该选项错误； D、Al2O3是铝土矿等含铝矿石的主要成分，是冶炼铝的重要原料，该选项错误。 故选B。 【变式1-2】炼铁选用的铁矿石，不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少，有以下几种铁矿石：磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）、黄铁矿（），你认为最不适宜炼铁的是 A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．褐铁矿 D．黄铁矿 【答案】D 【解析】化学反应前后元素的种类不变，磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）中含有Fe、O、H元素，生成物不会产生含硫、氮元素的污染物，黄铁矿（）含有硫元素，会产生二氧化硫等污染物，所以最不适宜炼铁的是黄铁矿，故选D。 【变式1-3】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 【解析】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 。 题型02 实验室模拟炼铁 装置图 实验现象 红棕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。 实验注意事项 (1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。 【典例2】如图为实验室模拟工业炼铁的装置图，相关说法正确的是 A．实验时先点燃酒精喷灯，再通CO B．实验中可观察到黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊 C．该装置缺少尾气处理，会产生污染 D．该实验体现了CO的氧化性 【答案】C 【解析】A、一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热可能会发生爆炸，实验开始时要先通入一氧化碳排尽装置内的空气，再点燃酒精喷灯。否则可能引起爆炸，故A错误； B、氧化铁是红棕色的，铁是黑色的，反应生成了二氧化碳，可以使澄清石灰水变浑浊，所以可以观察到红色固体变黑，澄清石灰水变浑浊，故B错误； C、实验的尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，应在末端加装尾气处理装置，如放一盏燃着的酒精灯将一氧化碳点燃，故C正确； D、一氧化碳在反应中夺取了氧化铁中的氧，被氧化，体现了还原性，故D错误； 故选C。 【变式2-1】如图所示进行有关碳及其氧化物的性质实验，下列说法正确的是 A．甲处发生的是放热反应 B．该装置的不足之处是未进行尾气处理 C．丙装置的作用是收集二氧化碳 D．甲处现象是黑色粉末减少，乙处现象是黑色粉末逐渐变红 【答案】D 【解析】A、甲处发生的反应是碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应是吸热反应，不是放热反应，错误； B、丁装置可以收集未反应的一氧化碳，已经对尾气进行了处理，该装置不需要另外增 加尾气处理装置，错误； C、丙装置作用是停止加热后，防止丁装置中的液体倒吸入玻璃管中，不是收集二氧化 碳，错误； D、甲处发生的反应是二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，现象是黑色粉末减少；乙处发生的是一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，乙处现象是黑色粉末逐渐变红，正确。 故选D。 【变式2-2】利用图甲所示装置进行CO还原氧化铁的实验，实验过程中硬质玻璃管内某物质或元素质量变化量如图乙所示。下列说法错误的是 A．图甲实验过程中氧化铁粉末由红棕色变为黑色 B．图乙可表示铁粉的质量变化 C．图乙可表示硬质玻璃管中氧化铁的质量变化 D．图甲实验缺少尾气处理装置 【答案】C 【解析】A、氧化铁是红棕色粉末，铁粉是黑色粉末，在一氧化碳还原氧化铁的实验中，氧化铁被还原为铁，所以硬质玻璃管内红棕色粉末会逐渐变为黑色，正确，不符合题意； B、在反应中，随着反应的进行，生成的铁粉质量会逐渐增加，当反应完全后铁粉质量不再变化，这与图乙的曲线变化相符，所以图乙可表示铁粉的质量变化，正确，不符合题意； C、反应中，氧化铁是反应物，随着反应的进行，氧化铁的质量会逐渐减少，而图乙是质量逐渐增加的曲线，所以图乙不可表示硬质玻璃管中氧化铁的质量变化，错误，符合题意； D、一氧化碳是有毒的气体，直接排放到空气中会污染环境，所以该实验需要进行尾气处理，而图甲中没有尾气处理装置，正确，不符合题意。 故选：C。 【变式2-3】某同学设计如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铁的实验。试回答： (1)该装置存在的一个主要问题是 ，你的改进方法是 。 (2)实验开始时，是先给氧化铁加热，还是先通入一氧化碳？ 。 (3)①实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是 ，发生反应的化学方程式为 。 ②B处观察到的实验现象是 。 ③B装置中澄清石灰水的作用是 。 【答案】(1) 没有尾气处理装置 在B后面的导管处加一个气球或放一个燃着的酒精灯 (2)先通入一氧化碳 (3) 红棕色固体逐渐变为黑色 澄清石灰水变浑浊 检验并吸收 【解析】（1）一氧化碳还原氧化铁的反应中，一氧化碳是有毒气体，反应后未反应的一氧化碳直接排放到空气中，会污染环境，该装置缺少尾气处理装置； 改进方法是：在B后面的导管处加一个气球或放一个燃着的酒精灯。 （2）因为装置内有空气，一氧化碳是可燃性气体，与空气混合加热可能会发生爆炸。先通入一氧化碳，能排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。 （3）①一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，现象是红棕色固体逐渐变为黑色，该反应的化学方程式为。 ②反应生成的二氧化碳进入B装置，与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，即，现象是澄清石灰水变浑浊。 ③B装置利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的特性检验二氧化碳；同时，石灰水与二氧化碳反应，将其吸收，避免排放到空气中。 题型03 工业炼铁 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 高炉 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 【典例3】工业上将赤铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行炼铁。下列有关炼铁的说法正确的是 A．赤铁矿石的主要成分为Fe3O4 B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣 C．工业炼铁得到的是生铁，其含碳量比钢低 D．炼铁的原理是：在高温下，利用焦炭将铁从铁的氧化物中还原出来 【答案】B 【解析】A. 赤铁矿石的主要成分是氧化铁（），而是磁铁矿的主要成分。A错误。 B. 石灰石（主要成分）在高温下分解生成生石灰（）和二氧化碳（）。生石灰（）与矿石中的杂质二氧化硅（SiO2）反应，形成硅酸钙（CaSiO3），即炉渣。炉渣可被分离，从而去除杂质。B正确。 C. 工业炼铁得到的产品是生铁，生铁的含碳量为2%～4.3%，而钢的含碳量为0.02%～2%。生铁含碳量更高，C错误。 D. 炼铁的本质是还原反应。焦炭（主要成分碳）在高温下燃烧，首先生成二氧化碳（），二氧化碳再与碳反应生成一氧化碳（）。一氧化碳（）作为还原剂，将铁的氧化物（如赤铁矿）还原为铁。焦炭提供还原剂CO和热量， D错误。 故选B。 【变式3-1】高炉炼铁是现代钢铁生产的重要环节。下列描述错误的是 A．原料中焦炭的作用是提供热量和提供CO B．用赤铁矿炼铁的主要原理为 C．炼制出的生铁变成钢需降低含碳量 D．将原料粉碎后投入高炉是为了增大反应物间的接触面积 【答案】B 【解析】A、焦炭在高炉炼铁中主要有两个作用，一是作为燃料燃烧提供热量，二是在高温下与二氧化碳反应生成一氧化碳（CO），CO作为还原剂还原铁矿石中的铁氧化物，故选项说法正确； B、赤铁矿的主要成分是Fe2O3，用赤铁矿炼铁的化学方程式为：，故选项说法错误； C、生铁含碳量（2%~4.3%）高于钢（0.03%~2%），炼制钢需降低含碳量，故选项说法正确； D、将原料粉碎后投入高炉，可以增大反应物间的接触面积，使反应更充分，故选项说法正确； 故选：B。 【变式3-2】竖炉炼铁的工艺流程如图所示。催化反应室中发生的反应之一为：。下列分析正确的是 A．赤铁矿石粉碎后可以增加铁元素的含量 B．原料是赤铁矿石、天然气、高温尾气 C．合成气中X的化学式为 D．赤铁矿石和天然气的主要成分都属于化合物 【答案】D 【解析】A.赤铁矿石粉碎后可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，并不能增加铁元素的含量，故A错误； B.由流程图可知，原料是赤铁矿石、天然气，高温尾气可循环使用，但不是原料，故B错误； C.根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中C、H、O原子的个数分别为2、4、2，生成物中C、O原子的个数分别为2、2，所以2X中应有4个氢原子，X的化学式为H2，故C错误； D.赤铁矿石的主要成分氧化铁（），天然气的主要成分是甲烷（），它们都是由不同种元素组成的纯净物，都属于化合物，故D正确。 故选：D。 【变式3-3】钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。 (1)工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2所示。 ①过程Ⅰ主要发生在高炉的 （填“A”“B”或“C”）区域。 ②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为 。 ③过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中 的含量。 (2)某化学兴趣小组的同学利用如图装置模拟工业炼铁。 ①实验时装置A中的现象是 。 ②B中发生反应的化学方程式为 。 ③实验过程中，CO的作用有 （填序号）。 A．CO气体作为反应物 B．实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 C．停止加热后，防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化 D．停止加热后，防止试管中的液体倒吸入玻璃管中 【答案】(1) A 碳元素 (2) 红棕色固体变成黑色 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O ABCD 【解析】（1）①过程Ⅰ发生的是焦炭燃烧，为炼铁提供热量和还原剂，主要发生在高炉的A区域。 ②过程Ⅱ发生的是碳和二氧化碳高温生成一氧化碳的反应，化学方程式为。 ③生铁和钢含碳量不同，过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中碳元素的含量。 （2）①实验时装置A中发生的是一氧化碳与氧化铁高温生成铁和二氧化碳的反应，现象是红棕色固体变成黑色。 ②B中发生的是二氧化碳与氢氧化钙生成碳酸钙和水的反应，方程式为。 ③A、实验中CO气体为还原剂，作为反应物，A正确； B、CO具有可燃性，实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，B正确； C、停止加热后，CO可防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化，C正确； D、停止加热后，装置内压强因温度降低而减小，CO可防止试管中的液体倒吸入玻璃管中，D正确。 故选：ABCD。 题型04 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 【典例4】金属铁是当今用途最广的金属，现研究铁的冶炼。 【研究一】工业炼铁（装置如图1） (1)焦炭（主要成分是碳）是高炉铁的重要原料。高炉内主要化学反应如图1。反应①的化学方程式为 ，反应②为炼铁提供还原剂CO，该反应 热（填“放”或“吸”），反应③在高炉炼铁中的作用是 。 【研究二】实验室模拟炼铁（装置如图2） 已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。 请回答下列问题： (2)实验过程中A处玻璃管中现象： ，写出B处反应的化学方程式： （任写一个）。 (3)实验装置图中虚线框内装置起到的作用有 （填字母序号）。 a．收集一氧化碳        b．吸收二氧化碳        c．检验二氧化碳 【答案】(1) 吸 产生高温/为产生一氧化碳提供原料 (2) 玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑 / (3)abc 【解析】（1）工业炼铁中，一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为； 该反应需要持续高温，说明是吸热反应； 碳燃烧放出大量的热，为炼铁反应提供所需的高温条件，同时可以生成一氧化碳（），一氧化碳作为炼铁的还原剂。 （2）一氧化碳还原氧化铁，化学方程式为，氧化铁是红棕色，被还原为黑色的铁单质，所以实验过程中A处玻璃管中现象是：玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑； B 装置中的氢氧化钠和氢氧化钙都能与一氧化碳还原氧化铁生成的二氧化碳反应，分别生成碳酸钠和水、碳酸钙沉淀和水，即、。 （3）B 装置中氢氧化钙溶液可以检验二氧化碳，若有二氧化碳，溶液会变浑浊；另外，氢氧化钠和氢氧化钙可吸收二氧化碳，同时一氧化碳不溶于水且不与溶液反应，在装置内积聚，将 B 中液体压入 C 中，起到收集一氧化碳的作用，所以虚线框内装置还能起到收集一氧化碳和吸收二氧化碳的作用。 故选abc。 【变式4-1】钢铁是使用最多的金属材料。如图1是炼铁高炉的结构图，图2是同学们在实验室模拟炼铁的装置图。 (1)高炉炼铁时，焦炭的作用除了为炼铁提供能量外，还可以提供反应所需原料，相关的化学方程式为 。 (2)将矿物加入高炉前进行粉碎的目的是 。 (3)图2中，实验开始前要先通入，目的是 。硬质玻璃管内发生反应的现象为 。 (4)老师认为该装置存在一定的问题，请你帮他们进行改正： 。 【答案】(1)、 (2)增大反应物的接触面积，使反应更充分 (3) 排出装置内的空气，防止爆炸 红棕色粉末逐渐变黑 (4)增加尾气处理装置/在导管末端放置点燃的酒精灯/用气球收集尾气（合理即可） 【解析】（1）焦炭在高炉炼铁中的作用，一是在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳，释放大量热，为炼铁提供能量，化学方程式为；二是生成的二氧化碳在高温下与焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁的还原剂，化学方程式为。 （2）将矿物加入高炉前进行粉碎，是通过增大反应物的接触面积，从而加快反应速率，让反应进行得更充分。 （3）一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热时可能会发生爆炸。实验开始前先通入一氧化碳，就是为了排尽装置内的空气，避免加热时引发爆炸； 硬质玻璃管内发生的反应是一氧化碳还原氧化铁，化学方程式为，氧化铁是红棕色粉末，被还原成的铁粉是黑色的，所以现象是红棕色粉末逐渐变黑。 （4）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境。所以需要在装置末端添加尾气处理装置，比如将尾气点燃，使其转化为二氧化碳，或者用气球收集尾气，避免一氧化碳排放到空气中。 【变式4-2】《天工开物》是我国古代一部综合性的科技巨著，被誉为是“中国17世纪的工艺百科全书”。详细记载了我国古代炼铁和锌的冶炼方法。 (1)锌的冶炼方法∶将炉甘石（主要成分为ZnCO3）与煤炭饼混合后装入炼锌罐，罐口用泥密封（杂质不参与反应），[提示∶ZnCO3受热分解可生成ZnO等]。 ①流程中“粉碎”属于 变化。（填“物理”还是“化学”） 。 ②将矿石粉碎的目的是：增大接触面积，使反应更充分，并 。 ③炉甘石与煤炭饼混合后高温，写出其中置换反应的化学方程式 。 (2)根据下图回答问题： ①写出图A中右侧试管内发生反应的实验现象：澄清石灰水变 。 ②写出图B中直玻璃管内发生反应的化学方程式 。 ③图C中高炉炼铁的原料是赤铁矿石、石灰石、 和热空气。 ④若图A和图B中澄清石灰水中产生白色沉淀的质量相等，则图A和图B中参加反应氧化铁的质量比为 。 【答案】(1) 物理 增大反应速率 (2) 澄清石灰水变浑浊 焦炭 2∶1 【解析】（1）①流程中“粉碎”只是形状的变化，没有新物质生成，属于物理变化。 ②将矿石粉碎的目的是增大接触面积，使反应更充分，并增大反应速率。 ③置换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，结合题中所给提示可知，高温条件下炉甘石（主要成分为ZnCO3）与煤炭饼混合，碳酸锌在高温条件下先发生分解反应产生氧化锌和二氧化碳，然后碳与氧化锌在高温条件下发生置换反应生成锌和二氧化碳，则置换反应的化学方程式为。 （2）①图A中木炭和氧化铁高温条件下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳进入右侧试管内与澄清石灰水反应产生白色沉淀，则发生反应的实验现象是澄清石灰水变浑浊。 ②图B中直玻璃管内发生的是一氧化碳与氧化铁高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为。 ③图C中高炉炼铁的原料是赤铁矿石、石灰石、焦炭和热空气。 ④若图A和图B中澄清石灰水中产生白色沉淀的质量相等，则图A和图B中生成二氧化碳质量相等，图A和图B中氧化铁发生反应的方程式及氧化铁和二氧化碳质量关系为： 、，则澄清石灰水中产生等质量白色沉淀时图A和图B中参加反应氧化铁的质量比为2：1。 【变式4-3】金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，我们应该从多角度了解。 I．铁的冶炼 (1)实验室模拟炼铁的装置如图1所示，其中CO与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe．除了CO，从左侧通入的物质还可以是___________(填字母)。 A．CO2 B．H2 C．木炭 (2)工业上炼铁高炉的结构如图2所示。 ①高炉中产生CO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CaSiO3与铁水分离除去。 ③加入的赤铁矿石通常需要粉碎，粉碎的目的是 。 ④某钢铁厂每天消耗4000t含Fe2O3 80%的赤铁矿石，该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是 t。(计算结果保留到0.1) Ⅱ．金属的性质探究 为探究Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱，某兴趣小组做了如下实验： (3)甲实验中发生反应的化学方程式为 ；乙实验中观察到的现象为 。 (4)通过甲、乙实验探究，可得出三种金属活动性由强到弱的顺序为 。 (5)若采用丙实验方案也可得出相同结论，则金属C是 ，A溶液与B溶液分别是 、 。 Ⅲ．铁的锈蚀 世界上每年都有将近总产量十分之一的钢铁锈蚀，造成了巨大的经济损失。同学们为了探究铁锈蚀的原因，分别进行如图所示的四个实验。 编号 ① ② ③ ④ 实验装置 【实验现象】 (6)实验①中 处的锈蚀最严重。 【实验分析】 (7)对比实验①和实验②能得到的实验结论是 。 (8)欲设计实验验证金属锈蚀与水有关，则需进行的实验是 (填序号)。 (9)设计对比实验①和④的目的是 。 【实验结论】 (10)对比上述实验①②③可得到的实验结论是 。 【实验反思】 (11)为防止铁生锈造成金属资源的浪费，可采取的措施有 。 【答案】(1)B (2) 石灰石 增大接触面积，使反应更充分 2285.7 (3) 铁丝的表面有红色物质析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 (4) (5) 硝酸亚铁溶液（合理即可） 硝酸银溶液 (6)乙 (7)铁钉生锈需要有氧气参与 (8)①③ (9)验证食盐水对铁锈蚀影响 (10)铁钉生锈需要与氧气(或空气)和水同时接触 (11)刷漆或涂油或保持表面干燥等 【解析】（1）A、二氧化碳不能与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe，故错误； B、氢气能与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe，故正确； C、木炭能与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe，但木炭是固体，故错误； 故选B。 （2）①高炉中产生CO的主要反应为焦炭与氧气反应生成二氧化碳，生成的二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，故反应的另一个化学方程式为； ②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为了增大接触面积，使反应更充分，加入的赤铁矿石通常需要粉碎； ④设该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是x。 故该钢铁厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量2285.7t。 （3）甲实验中铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，反应的化学方程式为；乙实验中铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，故观察到的现象为铁丝的表面有红色物质析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。 （4）甲实验中铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，说明铜比银活泼，乙实验中铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，说明铁比铜活泼，故通过甲、乙实验探究，可得出三种金属活动性由强到弱的顺序为Fe>Cu>Ag。 （5）铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，说明铜比银活泼，铜不能与硝酸亚铁反应，说明铁比铜活泼，故若采用丙实验方案也得出相同结论，则金属C是铜，A溶液与B溶液可分别是硝酸亚铁溶液和硝酸银溶液。 （6）铁生锈是铁与氧气、水分共同存在时发生化学反应的过程；实验①中铁钉的乙处与水和空气同时接触，最易生锈； （7）实验①铁与氧气（或空气）、水同时接触，铁生锈；实验②中植物油的作用是隔绝氧气，铁在只和水接触的条件下不能生锈；对比实验①和实验②能得到的实验结论是铁钉生锈需要有氧气参与； （8）实验③中铁钉只和氧气（空气）接触，实验①中铁钉和氧气（或空气）以及水同时接触，一段时间后，实验③中铁钉没有锈蚀，而实验①中铁钉锈蚀，通过实验①③对比说明铁钉锈蚀的条件之一是铁与水接触。 （9）实验①铁与氧气（或空气）、水同时接触；实验④中铁与水、氧气（或空气）和食盐接触，铁钉表面出现红色锈迹，且速度较实验①快；设计对比实验①和④的目的是验证食盐水对铁锈蚀影响； （10）实验①铁与氧气（空气）、水同时接触，铁生锈；实验②中植物油的作用是隔绝氧气或空气），铁在只和水接触的条件下不能生锈；实验③中铁钉只和空气接触，不生锈；对比上述实验①②③可得到的实验结论是铁钉生锈需要与氧气（或空气）和水同时接触； （11）根据实验结论铁钉生锈需要与氧气（或空气）和水同时接触；为防止铁生锈造成金属资源的浪费，可采取的措施有在铁制品表面刷漆或涂油等，隔绝铁与氧气（空气）接触。 题型05 其它金属的冶炼 1、许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。 2、有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。如： 3、通常把金属（如铁）跟氧生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。 4、金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化成金属的过程，称为是金属氧化物的还原。 【典例5】下列变化过程不属于金属冶炼的是 A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧 C．金属氧化物与焦炭在高温下反应 D．高温下CO还原CuO 【答案】B 【分析】金属冶炼就是把金属从金属化合物中提炼出来的过程，形成金属单质。常见的方法有：1、还原法：金属氧化物（与还原剂共热）；2、置换法：金属盐溶液（加入活泼金属）；除此以外还有电解法和热分解法。 【解析】A.电解氧化铝：，故A符合金属冶炼的原理； B.铁在氧气中燃烧，生成四氧化三铁，故B不符合金属冶炼的原理； C.焦炭具有还原性，可以在高温条件下，把金属从金属氧化物中还原出来，故C符合金属冶炼的原理； D.高温下CO夺走CuO中的O，生成Cu，故D符合金属冶炼的原理； 故选B。 【变式5-1】《天工开物》中记载中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜：“凡铜砂入炉，与木炭同煅，火力到时，铜质如流，泻出成砣”。氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。 (1)铜砂的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，受热时发生反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2↑，该反应的基本类型是 。 (2)木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，装置如图所示。写出反应的化学方程式： 。试管中观察到的现象是 。实验过程中还可能生成一氧化碳的原因是： 。 (3)“火力到时，铜质如流，泻出成砣”，此法冶炼得到的铜不是粉末状而是块状的原因是 。 【答案】(1)分解反应 (2) 黑色固体逐渐变为红色 反应生成的二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳 (3)氧气充足时，炭火温度高于铜的熔点，反应过程中铜熔化成液体，冷却至室温后凝固成块状 【解析】（1）该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应； （2）木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； 木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，故试管中观察到的现象是：黑色固体逐渐变为红色； 反应生成的二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳，故实验过程中还可能生成一氧化碳； （3）氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。故“火力到时，铜质如流，泻出成砣”，是因为氧气充足时，炭火温度高于铜的熔点，反应过程中铜熔化成液体，冷却至室温后凝固成块状，故此法冶炼得到的铜不是粉末状而是块状。 【变式5-2】铜是人类最早使用的金属之一。商代就能铸造精美的青铜礼器，现代铜在新能源汽车制造等领域有重要应用。 任务一：认识铜制品 (1)深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因可能是 。（写一条即可） 任务二：古代制铜 (2)《大冶赋》中记载了用孔雀石制得CuO，再用CuO和木炭在高温下反应得到Cu，该反应的化学方程式为 。 任务三：现代制铜 (3)制铜前，需将铜原料进行粉碎处理，目的是 。 (4)制铜原理：。计算投入160kgCuSO4，理论上可制得Cu的质量为多少？（根据化学方程式计算，并写出计算过程） (5)制得的铜可压成薄片，是利用了铜具有良好的 。 【答案】(1)铜的活泼性弱不易反应（合理即可） (2) (3)增大物质间的接触面积，使反应更充分 (4)设投入160kgCuSO4，理论上可制得Cu的质量为x， x=64kg， 答：投入160kgCuSO4，理论上可制得Cu的质量为64kg。 (5)延展性 【解析】（1）深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因可能是：铜的活泼性弱不容易参加化学反应；深埋于地下，隔绝空气，变得不容易生锈； （2）CuO和木炭在高温下反应得到Cu和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （3）需将铜原料进行粉碎处理，目的是：增大物质间的接触面积，使反应更充分； （4）见答案； （5）制得的铜可压成薄片，是利用了铜具有良好的延展性。 【变式5-3】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石(主要成分为)十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅(金属锌)也。” 已知：锌的熔点为，沸点为。 (1)泥罐外围用颗粒较小的块状煤进行加热，而不用粉状煤的原因是 (从燃烧条件的角度进行分析)。 (2)冶炼锌的过程中，泥罐内发生如下化学反应：       (气态) ①对泥罐进行泥封是炼锌的关键步骤，若冶炼时未进行泥封处理，可能造成的后果是 (写一点)。 ②“锌火”主要是罐内产生的燃烧所致，避免直接排到空气中的原因是 。 ③冷凝区中收集到的是 (填物质名称)，为了获得更多的该物质，冷凝区应控制的温度范围为 。 (3)“每十耗去其二”即每十斤炉甘石会损耗两斤(不考虑炉甘石中其他成分的影响)，请分析该说法是否准确，并说明原因： 。 【答案】(1)粉状煤之间空隙小，堆积在内部的粉状煤无法充分燃烧，难以达到冶炼锌所需的温度(合理即可) (2) 冶炼的金属锌不纯(合理即可) 一氧化碳有毒，直接排放会污染空气 锌 (3)不准确，冶炼锌的过程中转化为，损耗的量为中C、O的质量，即每消耗10份质量的会损失4.8份质量的C和O，若消耗10斤理论上损耗量为4.8斤，远大于2斤(合理即可) 【解析】（1）由于粉状煤之间空隙小，堆积在内部的粉状煤，因与氧气接触不充分而无法充分燃烧，难以使温度达到炼锌所需的温度：而块状煤之间的空隙较大，较多的空气与煤充分接触使煤充分燃烧，为炼锌提供充足的热量，因此泥罐外围要用颗粒较小的块状煤而不用粉状煤。 （2）①若冶炼时未进行泥封处理，则会导致外界空气进入泥罐氧化其中生成的锌，导致炼制的锌不纯或产率偏低或产生的逸出污染空气，或使冶炼所得气态锌外逸等。②有毒，直接排放到空气会导致空气污染，因此要避免直接排放到空气中。③冷凝区收集到的是锌，为收集到更多的锌，冷凝区应控制温度在锌的熔点之上、沸点之下，即温度应控制在。 （3）炉甘石的主要成分是，经冶炼后制得，则损耗的是中的碳、氧两种元素的质量；若10斤完全转化为，则制得的质量为10斤斤，损耗的质量为，因此“每十耗去其二”的说法是不准确的。 题型06 金属冶炼的相关计算 1.不纯物质的计算公式 2.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） 【典例6】用足量的一氧化碳还原氧化铜和氧化铁的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了2.4g。则原固体混合物的质量可能为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】假设固体为氧化铜，设CuO的质量为m， m=12g； 假设固体为氧化铁，设Fe2O3的质量为n， n=8g； 由于为氧化铜和氧化铁的固体混合物，所以混合物的质量应在8g和12g之间。 故选B。 【变式6-1】我国钢铁年产量已连续29年稳居全球第一。其中，炼铁高炉中主要是利用一氧化碳在高温条件下将铁从铁矿石中还原出来。计算：用含的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁量的生铁的质量。（结果精确到） 【答案】解：设用含的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁量的生铁的质量为x x≈57.7t 答：用含的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁量的生铁的质量为57.7t。 【解析】见答案。 【变式6-2】工业炼铁是把赤铁矿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。根据赤铁矿的质量可以计算炼出的铁的质量。 (1)工业炼铁中焦炭的作用是 。 (2)冶炼112t含杂质5%的生铁，需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是多少？(写出完整的计算步骤) 【答案】(1)燃烧提供热量并生成一氧化碳来还原氧化铁 (2)解：设冶炼112t含杂质5%的生铁，需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是答：冶炼112t含杂质5%的生铁，需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是190t。 【解析】（1）焦炭燃烧能够为工业炼铁提供热量，同时会生成一氧化碳，一氧化碳能还原氧化铁生成铁，故焦炭的作用是燃烧提供热量并生成一氧化碳来还原氧化铁； （2）见答案。 【变式6-3】赤铁矿是重要的炼铁原料，其中的含量直接影响到炼铁的效率和成本。某兴趣小组用一氧化碳与100g赤铁矿样品，充分反应后得到56g铁。 (1)该赤铁矿样品中的质量分数是多少（写出计算过程）？ (2)工业炼铁所用的原料是空气、赤铁矿石、焦炭和石灰石，炼铁时得到的是生铁而不是纯铁，原因是 。 【答案】(1)解：设100g该赤铁矿样品中的质量为x。 该赤铁矿样品中的质量分数是 答：该赤铁矿样品中的质量分数是80%。 (2)部分焦炭与铁相互熔合（合理即可） 【解析】（1）根据质量守恒定律来利用化学方程式进行计算： 解：设100g该赤铁矿样品中的质量为x。 该赤铁矿样品中的质量分数是 （2）工业炼铁所用的原料是空气、赤铁矿石、焦炭和石灰石，炼铁时得到的是生铁而不是纯铁，原因是：炼铁的过程中，焦炭会与铁矿石中的一些杂质反应生成炉渣除去，但同时焦炭中的碳元素等会有部分进入铁中，所以得到的是含有碳等杂质的生铁，而不是纯铁。 学科网（北京）股份有限公司 $