9.1 常见的金属材料（8大题型专项训练）化学新教材鲁教版九年级下册

第一节 常见的金属材料 题型01 金属的物理性质及用途 题型02 合金与合金的性质 题型03 金属材料及其应用 题型04 金属元素和常见的金属矿石 题型05 一氧化碳还原氧化铁 题型06 铁的冶炼 题型07 常见金属的冶炼方法 题型08 还原反应 题型01 金属的物理性质及用途 1、金属物理性质 (1)常温下为固体（特殊：汞为 ），有金属光泽，密度较大，熔点较高。 (2)大多数金属呈银白色，特殊：铜 ，金 ，铁粉 (铁片为银白色)。 (3)大多数金属具有优良的导电性、导热性，有 (延：拉成丝；展：压成片)。 2、金属的用途：（性质和用途要对应） 物质的 在很大程度上决定了物质的 ，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。 （1）性质决定用途 铜、铝具有导电性→电线；钨熔点高→灯丝；铬硬度大→做镀层金属；铁硬度大→菜刀、镰刀、锤子等； （2）生活中应用的金属 干电池外皮→ ；“银粉”→ ；水银温度计→ ；“锡箔”纸→ ；保温瓶内胆→ 。 【典例1-1】下列物质的用途中，利用其物理性质的是 A．铜具有导电性，用于制作导线 B．水通电分解能生成氢气和氧气 C．天然气有可燃性，用作燃料 D．氧气有助燃性，用于气焊 【典例1-2】根据所学金属知识填空。 (1)家用铁制锅铲上常装有木柄或塑料柄，这说明铁具有良好的 性。 (2)油罐车内石油振荡会产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部常可见一条拖地的铁链，这是利用了铁的 性。 (3)包装香烟、糖果的银白色金属是铝或锡，这体现了该金属具有良好的 性。 (4)导电性仅次于银，常用作导线的金属是 。 (5)广泛应用于航空工业、造船工业的金属是 。 【变式1-1】下列物质的性质与用途的对应关系中不正确的是 A．铜丝能够导电，可用作导线 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．氧气能支持燃烧，可用作燃料 D．稀有气体通电时能发光，可用于制造电光源 【变式1-2】下列物质的应用错误的是 A．铜合金制造古代钱币 B．锡作灯丝 C．钛镍形状记忆合金制卫星天线 D．作气体肥料 【变式1-3】下列常见金属的用途主要利用的是金属的哪些物理性质？ (1)用铁锅炒菜： 。 (2)古代人将铜打磨成铜镜： 。 (3)将铝拉成丝做电线： 。 (4)用钨制成电阻丝： 。 (5)人们用黄金做项链、耳环、戒指： 。 题型02 合金与合金的性质 1、合金的概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。 （1）合金是 。 （2）形成合金的过程是 变化。 （3）合金各成分的化学性质 。 2、合金的优点：合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般 ，熔点一般 ，抗腐蚀性 。 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 含碳量 铜锌 铜锡 铅锡合金 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是 不同 紫铜是 熔点低 焊接金属 与人体有很好的 ，可用于制造 具有 用于制成人造卫星天线 注意：①“百炼成钢”的原理是降低含碳量，通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。C+O2CO2 【典例2-1】国产大型客机C919在制造过程中使用了铝锂合金、钛合金、超高强度钢等大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是 A．合金中一定只含金属元素 B．金属材料包括纯金属和合金 C．钛合金的硬度比纯钛更大 D．超高强度钢属于一种铁合金 【典例2-2】“嫦娥”揽月、“祝融”探火、“羲和”逐日、“北斗”指路、“天和”遨游星辰……中国从航天大国迈向航天强国。2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十八号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效的减轻飞船的重量。请回答下列问题： (1)铝合金属于 (填“混合物”或“纯净物”)。 (2)铝合金的优良性能有______(填字母)等。 A．密度小、硬度大 B．强度高、抗腐蚀性差 (3)铝除了用于制造合金，还可以和四氧化三铁在高温时通过置换反应制取铁，同时生成氧化铝。此反应的化学方程式为 ，反应前后铝元素化合价变化为 。 【变式2-1】材料与人类生活密切相关。下列物品所用金属材料及性质不正确的是 A．制作轮毂的合金强度大、硬度大 B．钛做人造骨因为钛与人体有很好的相容性 C．自行车架利用锰钢的韧性好，硬度大 D．用钛镍形状记忆合金制成人造卫星天线 A．A B．B C．C D．D 【变式2-2】镁铝合金作为一种优良的金属材料，在航天领域中具备广泛的应用前景。下列有关该合金的描述中涉及化常性质的是 A．密度小为轻量化材料 B．具有优良的耐腐蚀性 C．具有较高的硬度 D．熔点低易加工成各种结构的零部件 【变式2-3】2020年11月，“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，深度10909米，刷新了中国载人深潜纪录。“奋斗者”号由钛合金载人舱、深海锂(Li)电池、机械手臂等部件构成。 (1)深海锂电池在使用时，锂原子因 (填“得到”或“失去”)电子形成 (填微粒符号)。 (2)载人舱钛合金能在航海环境工作，说明钛合金具有很好的 的特点。 (3)工业上常用镁来制备钛(Ti)，在高温条件下，镁与四氯化钛发生了置换反应，该反应的化学方程式为 。 题型03 金属材料及其应用 金属材料包括铁、铝、铜等纯金属和合金，其应用非常广泛，具体例谈如下： （1）金是 色，具有金属光泽，且性质稳定；常用作装饰品等； （2）铝是 色，具有金属光泽，且密度小，导电性、导热性、延展性和抗腐蚀性都很好；常用来制造飞机等航天器，被用作输电线，炊具等，还被制作成铝箔用于包装香烟（过去用锡箔纸，现在铝箔的兴起，价格较锡箔便宜，大部分包装已经是铝箔纸了）、糖果、饮料、巧克力和药片等；还常被用作“银粉漆”（即铝粉）； （3）铜呈 色，由于其 能较好，常被用作电线；古代入还充分利用铜的金属光泽，将铜打磨成铜镜； （4）纯银是一种美丽的 的金属，光泽柔和明亮，它具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的；常用来制作装饰品、灵敏度极高的物理仪器元件（如导体、开关接触器和熔断器等），还有保温瓶的瓶胆内壁表面上真空镀银膜来反射红外热辐射线等； （5）金属钨的 ，用来制灯泡内的灯丝； （6）金属锡的 ，用来焊接金属； （7）保险丝由电阻率 而熔点较低的 制成的； （8）体温计中的液体金属就是 ； （9）铁制品（如水龙头、门把手等）常镀有硬度最高的 ； （10）钛是银 ，质轻和机械性能良好，耐腐蚀性特强，广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中，被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”；医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近，用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨，很容易和人体肌肉长在一起；所以又被称为“亲生物金属”，由于钛在未来科技发展中的前景广阔，又有“未来金属”之称！ 【典例3】移动充电宝又名移动电源，下图是一款充电宝结构和充电示意图，请根据图示回答下列问题。 (1)电路中的导线大都是铜制的．这是利用了铜的延展性和 性。 (2)充电宝外壳使用了耐腐蚀的铝合金，铝合金属于 （填“金属材料”或“合成材料”）。 (3)化学电源从早期的一次性电池到干电池再到现在各种可充电电池，如锂电池、燃料电池等，请说一说化学与生活的关系 。 【变式3-1】下列物质属于金属材料的是 A．Al2O3 B．金刚石 C．青铜 D．大理石 【变式3-2】2025年是故宫博物院建院100周年。故宫博物院藏品总量达186万余件(套)是中华文明源远流长的见证。下列故宫博物院馆藏文物中主要由金属材料制成的是 A．书画之宝：《清明上河图》 B．青铜之宝：亚酗方尊 C．陶瓷之宝：郎窑红釉穿带直口瓶 D．玉器之宝：青玉云龙纹炉 A．A B．B C．C D．D 【变式3-3】化学来源于生活，请回答： (1)冬奥会的场馆建设中使用了大量铝合金，铝合金属于 (填“非金属材料”或“金属材料”)。 (2)铁在潮湿的空气中易生锈，铁生锈过程中生成了FeO(OH)，该化合物中铁的化合价为 价。 (3)发生森林火灾时，在大火蔓延路线前砍掉一片树林，形成隔离带，其灭火原理是 。 题型04 金属元素和常见的金属矿石 1、金属元素：具有金属通性的元素。最外层电子数 ，所以其原子容易 而本身常以 形态存在于 中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈 。 2、金属元素的存在是这样的：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银等）以 形式存在外，其余的都以 的形式存在。 3、地壳中金属元素的含量（质量分数） 3、常见金属矿物主要指以下三种 （1）铁矿石有 （主要成分是Fe2O3）、 （主要成分是Fe3O4）、 （主要成分是FeCO3）和 （主要成分是FeS2）等。 （2）铜矿石有 [主要成分是Cu2（OH）2CO3]、 （主要成分是Cu2O）、 （主要成分是CuFeS2）和 （主要成分是Cu2S）等。 （3）铝矿石有 （主要成分是Al2O3）、 （KAlSO4•12H2O）或 （主要成分是Al2O3•H2O）等。 4、常见的铜矿石图片 【典例4】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。 【变式4-1】常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是 A． B． C． D． 【变式4-2】下列关于金属和金属材料的说法中正确的是 A．生铁和钢的含碳量不同 B．黄铜比纯铜硬度小 C．合金中只含金属元素 D．大多数金属在自然界中以单质形式存在 【变式4-3】用化学用语填空： (1)地壳中含量最高的金属元素 ； (2)磁铁矿的主要成分 ； (3)一种常温下呈液体的金属单质 ； (4)乙醇的化学式 。 题型05 一氧化碳还原氧化铁 1、化学反应方程式： 。 2、实验装置如图所示 ． 3、实验步骤是 （1）反应前， （目的是为了尽可能的 ，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生 ）。 （2）反应后， ，等固体 （目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铁再次被氧化）。 4、实验现象：红棕色的粉末逐渐变为 ，澄清石灰水逐渐变 （如果点燃尾气，能够燃烧并发出蓝色火焰）。 5、尾气处理：由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染；所以在有关一氧化碳的实验时，都需要注意尾气的处理。 常用 的方法有： （1） ，使CO变成无毒的CO2。 （2）在导管末端系一个 起来。 注意：酒精喷灯的作用是 （如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）。 【典例5】为了研究炼铁原理，某综合实践活动小组按如图所示，用一氧化碳与氧化铁反应进行实验，现请你一起参与。 (1)该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是 。 (2)实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ，发生反应的化学方程式是 ；B装置中出现的现象是 ，写出B中反应的化学方程式 。 (3)B处导管口点燃的目的是 。 【变式5-1】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 【变式5-2】请根据下图所示实验，回答问题。 (1)甲中可观察到硫在氧气中燃烧，发出 火焰。 (2)请写出乙中玻璃管中发生反应的化学方程式 。该反应的现象是 。该装置中还存在的不足之处是 。 【变式5-3】利用下图装置做CO还原Fe2O3的实验，并检验该反应生成的气体产物。已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO2。 (1)CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。 (2)高温气体通过装置的顺序是A→ (装置不能重复使用)，实验结尾处要加装尾气处理装置。 题型06 铁的冶炼 1、常见的矿石：赤铁矿: 主要成分 ；磁铁矿: 主要成分 。 2、工业上炼铁 设备：高炉 3、炼铁的原料： 、 、 、 。 4、反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 5、焦炭的作用 （1）提供热量（ C+O2CO2）； （2）生成CO（C + CO22CO）：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。 6、石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为 。 7、生产产物： （具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 8、高炉气体的主要成分：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。 【典例6】我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。 现代工业炼铁所用高炉的结构如图所示， 高炉中发生的过程如下图中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 据此回答下列问题： (1)“淘洗铁砂”说明铁砂(主要成分为) (填“能”或“难”)溶于水。 (2)“生熟炼铁”及“高炉炼铁”得到的产品铁属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (3)进风口鼓入 (填“热空气”或“常温空气”)，目的是避免炉内温度下降，减少能耗。 (4)如果铁矿石是赤铁矿，请写出高炉炼铁过程A区发生的反应方程式 。 (5)“锤锻成钢”或过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中 元素(填元素符号)的含量。 【变式6-1】我国科学家研发了一种闪速炼铁技术，用氢气还原铁矿石粉，只需3～6秒即可完成传统高炉5～6小时的炼铁过程，且还原率大于90%。如图为传统高炉炼铁和闪速炼铁的示意图。下列说法不正确的是 注：“品位”指矿石中有用元素或有用矿物含量的百分率，百分率越大，品位越高。传统高炉炼铁通常使用高品位铁矿石。 A．传统高炉炼铁是用焦炭直接还原铁矿石高温 B．闪速炼铁技术通过将粉状铁矿砂喷入高温还原塔内，实现快速还原 C．与传统高炉炼铁相比，闪速炼铁技术能有效处理低品位铁矿石 D．闪速炼铁技术通入过量氢气，出炉烟气中含有较多的氢气可回收利用 【变式6-2】《天工开物》中记载常见铁矿石：“质有土锭，碎砂数种”，以及炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”，已知“潮泥灰”主要成分是石灰石。该方法的生产过程可用如图表示。下列理解错误的是 A．图甲中的“生铁”属于铁合金，硬度比纯铁大 B．“潮泥灰''主要作用是将二氧化硅转化为炉渣 C．“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量 D．炼铁炉中发生的反应是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑ 【变式6-3】请回答下列问题。 (1)缺“芯”事件震惊国人。芯片是电脑、智能家庭等的核心部件，芯片的主要成分是纯度极高的硅，其运算速率与硅的纯度有关。硅与金刚石结构相似，则硅是由 (填“分子”、“原子”或“离子”)构成。 (2)光伏发电的太阳能电池板需要用高纯硅。在日光下高纯硅的作用主要是将光能转化为 能。 (3)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： 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。该反应的化学方程式为 。 ②炼铁高炉内焦炭的作用是：提供热源，制得还原剂一氧化碳。写出炉内生成一氧化碳的化学方程式 。 ③如果用赤铁矿(主要成分为氧化铁)在炼铁高炉内炼铁，其原理是 (用化学方程式表示)。 题型07 常见金属的冶炼方法 1、电解法：主要使用于 中钠至铝之间的金属的冶炼。 例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑； 2、热还原法：主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。例如 （1）用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuOCu+H2O。 （2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2，C+ZnOZn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 （3）用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 （4）用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融）Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融）Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）。 3、加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法）：主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼；如：2HgOHg+O2↑、HgS+O2Hg+SO2↑、2Ag2O4Ag+O2↑。 4、置换法（湿法冶金）：即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来；例如，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu。 5、物理提取法：主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 【典例7】我国是最早冶炼锌的国家。用锌精矿(主要成分是ZnS)火法炼锌的工艺流程如图所示。 结合图文信息，分析思考，解决问题： (1)还原炉中，焦炭进入还原炉前需粉碎处理，这样做的目的是 。 (2)沸腾炉中，在高温条件下，锌精矿与氧气反应生成氧化锌和另一种有刺激性气味的气体： (填化学式)。 (3)冷凝器中发生 (选填“化学”或“物理”)变化。 【变式7-1】《格物粗谈》中记载：“赤铜入炉甘石，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)。下列说法正确的是 A．中铜元素化合价为+1价 B．黄铜的熔点和硬度比纯铜的高 C．中锌元素的质量分数为65% D．碳原子的核外电子数为4 【变式7-2】《天工开物》中记载了炼锡的场景：“凡煎炼亦用洪炉，入锡砂（主要成份是二氧化锡）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化：火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。下列说法错误的是 A．鼓入空气的目的是提高氧气浓度从而提高炉温 B．加铅能使锡较易熔化流出，其原因是加入铅形成合金后熔点降低 C．炼锡的原理是用铅置换出锡 D．炼锡时，“洪炉”中木炭若转化出CO冶炼效果会更好 【变式7-3】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下图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 (1)炉甘石(ZnCO3)加入炼锌罐之前，先将其粉碎的目的是 。 (2)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，基本反应类型为 。 (3)反应区中，煤炭中的碳与氧化锌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 (选填“还原性”或“氧化性”)。 (4)必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请解释其原因 。 题型08 还原反应 还原反应是指 被夺去的反应，但它 四大基本反应类型之一，因为它只考虑了反应物中的含氧化合物是不是失去氧了，而没有考虑到生成物的问题，其特点是物质失去氧的反应，可以简记为：“物失氧”。例如，C+2CuO2Cu+CO2↑，3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，等等。 【典例8】竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题 (1)赤铁矿石属于 (填“可再生”或“不可再生”)资源。 (2)粉碎机将矿石粉碎的目的是 。 (3)还原反应室中发生的两个还原反应，具有还原性的物质中会有某种元素的化合价 (填“升高”或“降低”)，这两种物质的还原性都可用于 工业。 (4)上述过程中可能会造成空气污染的原因是 。 【变式8-1】制造高铁钢轨使用了锰钢。工业上制备锰的化学方程式为4Al+3MnO23Mn+2Al2O3。下列说法不正确的是 A．MnO2发生了还原反应 B．锰钢比铁的韧性好、硬度大 C．铝是地壳中含量最多的金属元素 D．锰钢中含碳量比生铁中含碳量大 【变式8-2】点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)能释放大量的热量，生成熔融状态的铁可用来修补铁轨，反应如下：，其中发生还原反应的是 A． B． C． D． 【变式8-3】竖炉冶铁工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)该工艺冶炼出的铁水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 (2)用化学方程式表示还原反应室内冶铁的原理为 (写一个即可)。 (3)该工艺流程中，可循环利用的物质是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 常见的金属材料 题型01 金属的物理性质及用途 题型02 合金与合金的性质 题型03 金属材料及其应用 题型04 金属元素和常见的金属矿石 题型05 一氧化碳还原氧化铁 题型06 铁的冶炼 题型07 常见金属的冶炼方法 题型08 还原反应 题型01 金属的物理性质及用途 1、金属物理性质 (1)常温下为固体（特殊：汞为液体），有金属光泽，密度较大，熔点较高。 (2)大多数金属呈银白色，特殊：铜紫红色，金金黄色，铁粉黑色(铁片为银白色)。 (3)大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性(延：拉成丝；展：压成片)。 2、金属的用途：（性质和用途要对应） 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。 （1）性质决定用途 铜、铝具有导电性→电线；钨熔点高→灯丝；铬硬度大→做镀层金属；铁硬度大→菜刀、镰刀、锤子等； （2）生活中应用的金属 干电池外皮→锌/锰；“银粉”→铝；水银温度计→汞；“锡箔”纸→铝或锡；保温瓶内胆→银 【典例1-1】下列物质的用途中，利用其物理性质的是 A．铜具有导电性，用于制作导线 B．水通电分解能生成氢气和氧气 C．天然气有可燃性，用作燃料 D．氧气有助燃性，用于气焊 【答案】A 【详解】A、铜具有导电性，可用于制作导线，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，符合题意； B、水通电分解能生成氢气和氧气，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，不符合题意； C、天然气具有可燃性，可用作燃料，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，不符合题意； D、氧气具有助燃性，可用于气焊，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，不符合题意。 故选：A。 【典例1-2】根据所学金属知识填空。 (1)家用铁制锅铲上常装有木柄或塑料柄，这说明铁具有良好的 性。 (2)油罐车内石油振荡会产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部常可见一条拖地的铁链，这是利用了铁的 性。 (3)包装香烟、糖果的银白色金属是铝或锡，这体现了该金属具有良好的 性。 (4)导电性仅次于银，常用作导线的金属是 。 (5)广泛应用于航空工业、造船工业的金属是 。 【答案】(1)导热 (2)导电 (3)延展 (4)铜/ (5)钛 【详解】（1）家用铁制锅铲上常装木柄或塑料柄来隔热，说明铁具有良好的导热性； （2）油罐车尾部拖地的铁链可以把石油振荡产生的静电导入地下，说明铁具有良好的导电性； （3）铝和锡的延展性很好，通常被压成薄片来包装香烟、糖果； （4）铜的导电性仅次于银，考虑到成本，通常用铜作导线； （5）钛的硬度大，密度小，抗腐蚀性强，广泛应用于航空工业、造船工业。 【变式1-1】下列物质的性质与用途的对应关系中不正确的是 A．铜丝能够导电，可用作导线 B．金刚石硬度大，可用于切割玻璃 C．氧气能支持燃烧，可用作燃料 D．稀有气体通电时能发光，可用于制造电光源 【答案】C 【详解】A、铜丝具有良好的导电性，因此可用作导线，性质与用途对应正确。 B、金刚石硬度大，能够切割玻璃，性质与用途对应正确。 C、氧气能支持燃烧，具有助燃性，但本身不能燃烧，不能用作燃料，性质与用途对应错误。 D、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制造电光源，性质与用途对应正确。 故选C。 【变式1-2】下列物质的应用错误的是 A．铜合金制造古代钱币 B．锡作灯丝 C．钛镍形状记忆合金制卫星天线 D．作气体肥料 【答案】B 【详解】A、铜合金具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，适合制造古代钱币，应用正确。 B、灯丝需要熔点高的金属，锡的熔点较低，不能作灯丝（通常用钨作灯丝），应用错误。 C、钛镍形状记忆合金具有形状记忆功能，可用于制造卫星天线，应用正确。 D、二氧化碳是植物光合作用的原料，可作气体肥料，应用正确。 故选B。 【变式1-3】下列常见金属的用途主要利用的是金属的哪些物理性质？ (1)用铁锅炒菜： 。 (2)古代人将铜打磨成铜镜： 。 (3)将铝拉成丝做电线： 。 (4)用钨制成电阻丝： 。 (5)人们用黄金做项链、耳环、戒指： 。 【答案】(1)导热性好 (2)有金属光泽 (3)延展性好、导电性好 (4)熔点高 (5)有金属光泽、延展性好 【详解】（1）用铁锅炒菜利用了铁良好的导热性； （2）用铜做镜子利用了铜的金属光泽； （3）将铝拉成丝做电线利用了铝良好的延展性和导电性； （4）用钨制电阻丝利用了钨熔点高的性质； （5）用黄金做项链、耳环、戒指利用了金具有良好的金属光泽和延展性。 题型02 合金与合金的性质 1、合金的概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。 （1）合金是混合物。 （2）形成合金的过程是物理变化。 （3）合金各成分的化学性质不变。 2、合金的优点：合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好。 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 铜锌 铜锡 铅锡合金 钛镍合金 备注 铁的合金主要含Fe、C， 区别主要是含碳量不同 紫铜是纯铜 熔点低 焊接金属 与人体有很好的相容性，可用于制造人造骨 具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线 注意：①“百炼成钢”的原理是降低含碳量，通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。C+O2CO2 【典例2-1】国产大型客机C919在制造过程中使用了铝锂合金、钛合金、超高强度钢等大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是 A．合金中一定只含金属元素 B．金属材料包括纯金属和合金 C．钛合金的硬度比纯钛更大 D．超高强度钢属于一种铁合金 【答案】A 【详解】A、合金是在一种金属中加热熔合其他金属或非金属形成的具有金属特征的混合物，则合金中可能含有非金属元素，该选项说法错误； B、金属材料分为纯金属和合金，该选项说法正确； C、合金的硬度比组成的纯金属的大，该选项说法正确； D、超高强度钢属于一种铁合金，该选项说法正确。 故选A。 【典例2-2】“嫦娥”揽月、“祝融”探火、“羲和”逐日、“北斗”指路、“天和”遨游星辰……中国从航天大国迈向航天强国。2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十八号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效的减轻飞船的重量。请回答下列问题： (1)铝合金属于 (填“混合物”或“纯净物”)。 (2)铝合金的优良性能有______(填字母)等。 A．密度小、硬度大 B．强度高、抗腐蚀性差 (3)铝除了用于制造合金，还可以和四氧化三铁在高温时通过置换反应制取铁，同时生成氧化铝。此反应的化学方程式为 ，反应前后铝元素化合价变化为 。 【答案】(1)混合物 (2)A (3) 0变成+3价 【详解】（1）铝合金是由铝和其它物质混合而成，根据混合物的定义，由两种或多种物质混合而成的物质是混合物，所以铝合金属于混合物。 （2）铝合金具有密度小、强度大、硬度大，且具有良好的抗腐蚀性。 A、密度小、硬度大符合铝合金的优良性能，A正确； B、选项中抗腐蚀性差不符合铝合金的性质，B不正确。 （3）铝和四氧化三铁在高温时发生置换反应制取铁同时生成氧化铝，化学方程式为： 反应前后铝由单质变为了化合物，单质中元素化合价为0，化合物中各元素化合价代数和为0，反应前铝元素为0价，反应后在氧化铝中铝元素为 + 3价。 【变式2-1】材料与人类生活密切相关。下列物品所用金属材料及性质不正确的是 A．制作轮毂的合金强度大、硬度大 B．钛做人造骨因为钛与人体有很好的相容性 C．自行车架利用锰钢的韧性好，硬度大 D．用钛镍形状记忆合金制成人造卫星天线 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、制轮毂的合金通常需要高强度、高硬度，A选项正确； B、钛合金与人体相容性好，常用于人造骨，B选项错误； C、自行车架利用锰钢的韧性好，硬度大，C选项正确； D、钛镍形状记忆合金常用于可折叠卫星天线，D选项正确。 故选：B。 【变式2-2】镁铝合金作为一种优良的金属材料，在航天领域中具备广泛的应用前景。下列有关该合金的描述中涉及化常性质的是 A．密度小为轻量化材料 B．具有优良的耐腐蚀性 C．具有较高的硬度 D．熔点低易加工成各种结构的零部件 【答案】B 【详解】A、密度小属于物理性质。密度是物质单位体积的质量，无需化学变化即可测量，属于物理性质。选项不符合题意； B、耐腐蚀性属于化学性质。耐腐蚀性指材料抵抗与周围介质（如氧气、水等）发生化学反应的能力，涉及化学稳定性，需通过是否发生化学反应判断。选项符合题意； C、硬度高属于物理性质。硬度是材料抵抗形变或划痕的能力，通过物理方法即可测定，无需化学变化。选项不符合题意； D、熔点低属于物理性质。熔点是物质从固态变为液态的温度，属于物理性质的范畴。选项不符合题意。 故选B。 【变式2-3】2020年11月，“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，深度10909米，刷新了中国载人深潜纪录。“奋斗者”号由钛合金载人舱、深海锂(Li)电池、机械手臂等部件构成。 (1)深海锂电池在使用时，锂原子因 (填“得到”或“失去”)电子形成 (填微粒符号)。 (2)载人舱钛合金能在航海环境工作，说明钛合金具有很好的 的特点。 (3)工业上常用镁来制备钛(Ti)，在高温条件下，镁与四氯化钛发生了置换反应，该反应的化学方程式为 。 【答案】(1) 失去 Li+ (2)抗腐蚀性能强 (3)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2 【详解】（1）锂原子最外层电子为1，故容易失去电子形成锂离子，符号为Li+； （2）钛合金载人舱能在航海环境工作，而海洋环境中盐度高，腐蚀性强，说明钛合金抗腐蚀性能强； （3）镁和四氯化钛高温下发生置换反应生成钛和氯化镁，方程式为：2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2。 题型03 金属材料及其应用 金属材料包括铁、铝、铜等纯金属和合金，其应用非常广泛，具体例谈如下： （1）金是金黄色，具有金属光泽，且性质稳定；常用作装饰品等； （2）铝是银白色，具有金属光泽，且密度小，导电性、导热性、延展性和抗腐蚀性都很好；常用来制造飞机等航天器，被用作输电线，炊具等，还被制作成铝箔用于包装香烟（过去用锡箔纸，现在铝箔的兴起，价格较锡箔便宜，大部分包装已经是铝箔纸了）、糖果、饮料、巧克力和药片等；还常被用作“银粉漆”（即铝粉）； （3）铜呈紫红色，由于其导电性能较好，常被用作电线；古代入还充分利用铜的金属光泽，将铜打磨成铜镜； （4）纯银是一种美丽的银白色的金属，光泽柔和明亮，它具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的；常用来制作装饰品、灵敏度极高的物理仪器元件（如导体、开关接触器和熔断器等），还有保温瓶的瓶胆内壁表面上真空镀银膜来反射红外热辐射线等； （5）金属钨的熔点高，用来制灯泡内的灯丝； （6）金属锡的熔点比较低，用来焊接金属； （7）保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成的； （8）体温计中的液体金属就是金属汞； （9）铁制品（如水龙头、门把手等）常镀有硬度最高的金属铬； （10）钛是银白色金属，质轻和机械性能良好，耐腐蚀性特强，广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中，被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”；医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近，用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨，很容易和人体肌肉长在一起；所以又被称为“亲生物金属”，由于钛在未来科技发展中的前景广阔，又有“未来金属”之称！ 【典例3】移动充电宝又名移动电源，下图是一款充电宝结构和充电示意图，请根据图示回答下列问题。 (1)电路中的导线大都是铜制的．这是利用了铜的延展性和 性。 (2)充电宝外壳使用了耐腐蚀的铝合金，铝合金属于 （填“金属材料”或“合成材料”）。 (3)化学电源从早期的一次性电池到干电池再到现在各种可充电电池，如锂电池、燃料电池等，请说一说化学与生活的关系 。 【答案】(1)导电 (2)金属材料 (3)化学能够促进社会发展、使生活更美好（合理即可） 【详解】（1）铜能作导线体现了铜的延展性和导电性，故填：导电； （2）铝合金属于属于金属材料，故填：金属材料； （3）充电电池能够提升资源的利用率，制得电池的材料能够充分发挥使用价值，化学能够研发新的材料、提升生活品质等，故填：化学能够促进社会发展、使生活更美好（合理即可）。 【变式3-1】下列物质属于金属材料的是 A．Al2O3 B．金刚石 C．青铜 D．大理石 【答案】C 【详解】A、氧化铝是氧化物，不属于金属材料，此选项错误； B、金刚石是非金属单质，不属于金属材料，此选项错误； C、青铜是一种合金，属于金属材料，此选项正确； D、大理石的主要成分是碳酸钙，其属于盐，不属于金属材料，此选项错误。 故选C。 【变式3-2】2025年是故宫博物院建院100周年。故宫博物院藏品总量达186万余件(套)是中华文明源远流长的见证。下列故宫博物院馆藏文物中主要由金属材料制成的是 A．书画之宝：《清明上河图》 B．青铜之宝：亚酗方尊 C．陶瓷之宝：郎窑红釉穿带直口瓶 D．玉器之宝：青玉云龙纹炉 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A、《清明上河图》是由纸张制成的，纸属于非金属材料，不符合题意； B、青铜属于铜的合金，合金属于金属材料，符合题意； C、郎窑红釉穿带直口瓶由陶瓷制成，陶瓷属于非金属材料，不符合题意； D、青玉云龙纹炉属于玉器，玉石属于非金属材料，不符合题意； 故选B。 【变式3-3】化学来源于生活，请回答： (1)冬奥会的场馆建设中使用了大量铝合金，铝合金属于 (填“非金属材料”或“金属材料”)。 (2)铁在潮湿的空气中易生锈，铁生锈过程中生成了FeO(OH)，该化合物中铁的化合价为 价。 (3)发生森林火灾时，在大火蔓延路线前砍掉一片树林，形成隔离带，其灭火原理是 。 【答案】(1)金属材料 (2)+3 (3)清除可燃物 【详解】（1）铝合金属于金属材料； （2）FeO(OH)中氧元素的化合价为-2价、氢氧根的化合价为-1价，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则FeO(OH)中铁元素的化合价为+3价； （3）发生森林火灾时，在大火蔓延路线前砍掉一片树林，形成隔离带，其灭火原理是清除可燃物。 题型04 金属元素和常见的金属矿石 1、金属元素：具有金属通性的元素。最外层电子数小于4，所以其原子容易失去电子而本身常以阳离子形态存在于化合物中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈碱性。 2、金属元素的存在是这样的：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。 3、地壳中金属元素的含量（质量分数） 3、常见金属矿物主要指以下三种 （1）铁矿石有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等。 （2）铜矿石有孔雀石[主要成分是Cu2（OH）2CO3]、赤铜矿（主要成分是Cu2O）、黄铜矿（主要成分是CuFeS2）和辉铜矿（主要成分是Cu2S）等。 （3）铝矿石有铝土矿（主要成分是Al2O3）、明矾（KAlSO4•12H2O）或水铝石（主要成分是Al2O3•H2O）等。 4、常见的铜矿石图片 【典例4】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。 【变式4-1】常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】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4-2】下列关于金属和金属材料的说法中正确的是 A．生铁和钢的含碳量不同 B．黄铜比纯铜硬度小 C．合金中只含金属元素 D．大多数金属在自然界中以单质形式存在 【答案】A 【详解】A、根据生铁是指含碳量为 2%～4.3% 的铁的合金，钢是指含碳量为 0.03%～2% 的铁的合金可知，二者的主要区别为含碳量不同，故A正确； B、合金的硬度比组成它的纯金属大，因此黄铜是铜锌合金，其硬度比纯铜大，故B不正确； C、合金中可能含有非金属元素，如生铁是铁和碳的合金，故C不正确； D、大多数金属活化学性质较活泼，在自然界中以化合物形式存在；少数金属，如金、银等化学性质稳定，在自然界中以单质形式存在，故D正确。 故选A。 【变式4-3】用化学用语填空： (1)地壳中含量最高的金属元素 ； (2)磁铁矿的主要成分 ； (3)一种常温下呈液体的金属单质 ； (4)乙醇的化学式 。 【答案】(1)Al (2)Fe3O4 (3)Hg (4)C2H5OH/C2H6O 【详解】（1）地壳中含量最高的金属元素是铝元素，元素符号为 Al； （2）磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，化学式为Fe3O4； （3）常温下呈液体的金属单质是汞，化学式为Hg； （4）乙醇的化学式为C2H5OH （或C2H6O）。 题型05 一氧化碳还原氧化铁 1、化学反应方程式：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 2、实验装置如图所示 ． 3、实验步骤是 （1）反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）。 （2）反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铁再次被氧化）。 4、实验现象：红棕色的粉末逐渐变为黑色粉末，澄清石灰水逐渐变浑浊（如果点燃尾气，能够燃烧并发出蓝色火焰）。 5、尾气处理：由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染；所以在有关一氧化碳的实验时，都需要注意尾气的处理。 常用点燃或收集的方法有： （1）点燃，使CO变成无毒的CO2。 （2）在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 注意：酒精喷灯的作用是提供高温（如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）。 【典例5】为了研究炼铁原理，某综合实践活动小组按如图所示，用一氧化碳与氧化铁反应进行实验，现请你一起参与。 (1)该实验开始时，要先通一会儿一氧化碳再加热，其目的是 。 (2)实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为 ，发生反应的化学方程式是 ；B装置中出现的现象是 ，写出B中反应的化学方程式 。 (3)B处导管口点燃的目的是 。 【答案】(1)排尽硬质玻璃管内空气，防止CO与空气混合加热时发生爆炸 (2) 红色粉末变成黑色 澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O (3)处理尾气，防止尾气污染空气 【详解】（1）一氧化碳是可燃性气体，与空气混合加热可能爆炸，所以实验开始时要先通CO以排尽硬质玻璃管内空气，防止CO与空气混合加热时发生爆炸。 （2）CO在高温条件下还原Fe2O3生成Fe和CO2，所以A装置中出现的现象为红色粉末变成黑色，该反应的化学方程式为；生成的CO2进入 B 中，与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀、水，现象是澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 （3）CO有毒，直接排放会污染空气，B处导管口点燃的目的是处理尾气，防止尾气污染空气。 【变式5-1】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。 【变式5-2】请根据下图所示实验，回答问题。 (1)甲中可观察到硫在氧气中燃烧，发出 火焰。 (2)请写出乙中玻璃管中发生反应的化学方程式 。该反应的现象是 。该装置中还存在的不足之处是 。 【答案】(1)蓝紫色 (2) 红棕色粉末逐渐变黑 一氧化碳有毒，没有对尾气（未反应的CO）进行处理，会污染空气 【详解】（1）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，会观察到发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体； （2）乙中玻璃管里是一氧化碳还原氧化铁，在高温条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：； 反应现象是红棕色粉末逐渐变黑；一氧化碳有毒，该装置的不足之处是一氧化碳有毒，没有对尾气（未反应的CO）进行处理，会污染空气。 【变式5-3】利用下图装置做CO还原Fe2O3的实验，并检验该反应生成的气体产物。已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO2。 (1)CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。 (2)高温气体通过装置的顺序是A→ (装置不能重复使用)，实验结尾处要加装尾气处理装置。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）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）已知由A装置制取的CO气体中混有少量的，为了防止制取的CO气体中混有的少量影响产物的检验，需要先将气体通过浓氢氧化钠溶液，除去少量的，然后CO气体进入装置D中与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，检验二氧化碳使用的是澄清石灰水，故高温气体通过装置的顺序是A→，实验结尾处要加装尾气处理装置。 题型06 铁的冶炼 1、常见的矿石：赤铁矿: 主要成分Fe2O3；磁铁矿: 主要成分Fe3O4 。 2、工业上炼铁 设备：高炉 3、炼铁的原料：铁矿石、 焦炭、石灰石、空气。 4、反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。 5、焦炭的作用 （1）提供热量（ C+O2CO2）； （2）生成CO（C + CO22CO）：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。 6、石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。 7、生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 8、高炉气体的主要成分：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。 【典例6】我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。 现代工业炼铁所用高炉的结构如图所示， 高炉中发生的过程如下图中的过程Ⅰ到过程Ⅲ所示。 据此回答下列问题： (1)“淘洗铁砂”说明铁砂(主要成分为) (填“能”或“难”)溶于水。 (2)“生熟炼铁”及“高炉炼铁”得到的产品铁属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (3)进风口鼓入 (填“热空气”或“常温空气”)，目的是避免炉内温度下降，减少能耗。 (4)如果铁矿石是赤铁矿，请写出高炉炼铁过程A区发生的反应方程式 。 (5)“锤锻成钢”或过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中 元素(填元素符号)的含量。 【答案】(1)难 (2)混合物 (3)热空气 (4) (5)C 【详解】（1）“淘洗铁砂”说明铁砂难溶于水，故填：难； （2）“生熟炼铁”及“高炉炼铁”得到的产品铁，主要成分是铁，还含有碳及其他杂质（如硅、锰、磷、硫等），属于混合物，故填：混合物； （3）进风口鼓入热空气，因为热空气可以提高炉内的温度，减少能源消耗，故填：热空气； （4）赤铁矿的主要成分是氧化铁，高炉炼铁过程A区中一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为，故填：； （5）“锤锻成钢”或过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中碳的含量，从而将生铁变成钢，故填：C。 【变式6-1】我国科学家研发了一种闪速炼铁技术，用氢气还原铁矿石粉，只需3～6秒即可完成传统高炉5～6小时的炼铁过程，且还原率大于90%。如图为传统高炉炼铁和闪速炼铁的示意图。下列说法不正确的是 注：“品位”指矿石中有用元素或有用矿物含量的百分率，百分率越大，品位越高。传统高炉炼铁通常使用高品位铁矿石。 A．传统高炉炼铁是用焦炭直接还原铁矿石高温 B．闪速炼铁技术通过将粉状铁矿砂喷入高温还原塔内，实现快速还原 C．与传统高炉炼铁相比，闪速炼铁技术能有效处理低品位铁矿石 D．闪速炼铁技术通入过量氢气，出炉烟气中含有较多的氢气可回收利用 【答案】A 【详解】A、在传统高炉炼铁中，焦炭（C）通过反应最终转化成一氧化碳（CO），然后主要由CO将铁矿石还原成铁，错误，A选项符合题意； B、状铁矿砂接触面积大，喷入高温还原塔内，可实现快速还原，正确，B选项不符合题意； C、闪速炼铁技术，由于其反应条件和工艺特点，能够更有效地处理低品位铁矿石，可以在一定程度上降低对铁矿石品位的依赖，提高低品位铁矿石的利用率，正确，C选项不符合题意； D、闪速炼铁技术，为保证铁矿砂能充分被还原，通入过量氢气，氢气作为还原剂参与反应，反应后未反应的氢气会随着炉烟气排出，由于氢气具有可燃性，可将氢气进行回收利用，正确，D选项不符合题意。 故选：A。 【变式6-2】《天工开物》中记载常见铁矿石：“质有土锭，碎砂数种”，以及炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”，已知“潮泥灰”主要成分是石灰石。该方法的生产过程可用如图表示。下列理解错误的是 A．图甲中的“生铁”属于铁合金，硬度比纯铁大 B．“潮泥灰''主要作用是将二氧化硅转化为炉渣 C．“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量 D．炼铁炉中发生的反应是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑ 【答案】D 【详解】A、甲中的“生铁”属于铁合金，含碳量较高，硬度比纯铁大，故选项说法正确； B、“潮泥灰”主要成分是石灰石，主要作用是将二氧化硅转化为炉渣，故选项说法正确； C、“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量，故选项说法正确； D、炼铁炉中发生的反应是：、，故选项说法错误； 故选：D。 【变式6-3】请回答下列问题。 (1)缺“芯”事件震惊国人。芯片是电脑、智能家庭等的核心部件，芯片的主要成分是纯度极高的硅，其运算速率与硅的纯度有关。硅与金刚石结构相似，则硅是由 (填“分子”、“原子”或“离子”)构成。 (2)光伏发电的太阳能电池板需要用高纯硅。在日光下高纯硅的作用主要是将光能转化为 能。 (3)工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： 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。该反应的化学方程式为 。 ②炼铁高炉内焦炭的作用是：提供热源，制得还原剂一氧化碳。写出炉内生成一氧化碳的化学方程式 。 ③如果用赤铁矿(主要成分为氧化铁)在炼铁高炉内炼铁，其原理是 (用化学方程式表示)。 【答案】(1)原子 (2)电能 (3) 【分析】本题主要考查工业冶炼钢铁过程中的化学反应，涉及碳酸钙与二氧化硅的反应、焦炭生成一氧化碳的反应以及赤铁矿炼铁的反应，通过分析各物质在反应中的变化来书写化学方程式。 【详解】（1）硅与金刚石结构相似，故硅是由原子构成的。 （2）在日光下高纯硅的作用主要是将光能转化为电能。 （3）石灰石主要成分碳酸钙在高温下与铁矿石中的二氧化硅反应生成炉渣硅酸钙和一种氧化物，根据化学反应前后元素种类不变，可知生成的氧化物为二氧化碳，故可以写出反应方程式：；焦炭在炼铁高炉内与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，故可以写出化学方程式：；赤铁矿主要成分是氧化铁，一氧化碳在高温下能将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳，故可以写出化学方程式：。 题型07 常见金属的冶炼方法 1、电解法：主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼。 例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑； 2、热还原法：主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。例如 （1）用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuOCu+H2O。 （2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如 C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuOCu+CO2，C+ZnOZn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 （3）用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 （4）用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融）Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融）Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）。 3、加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法）：主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼；如：2HgOHg+O2↑、HgS+O2Hg+SO2↑、2Ag2O4Ag+O2↑。 4、置换法（湿法冶金）：即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来；例如，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu。 5、物理提取法：主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 【典例7】我国是最早冶炼锌的国家。用锌精矿(主要成分是ZnS)火法炼锌的工艺流程如图所示。 结合图文信息，分析思考，解决问题： (1)还原炉中，焦炭进入还原炉前需粉碎处理，这样做的目的是 。 (2)沸腾炉中，在高温条件下，锌精矿与氧气反应生成氧化锌和另一种有刺激性气味的气体： (填化学式)。 (3)冷凝器中发生 (选填“化学”或“物理”)变化。 【答案】(1)增大接触面积，加快还原炉内反应 (2)SO2 (3)物理 【详解】（1）还原炉中，焦炭进入还原炉前需粉碎处理，这样做的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率； （2）根据质量守恒定律可知，沸腾炉中，锌精矿中的硫化锌与氧气反应生成氧化锌和有刺激性气味的气体二氧化硫，二氧化硫的化学式为：SO2； （3）冷凝器中，只是物质的状态发生变化，没有生成新物质，属于物理变化。 【变式7-1】《格物粗谈》中记载：“赤铜入炉甘石，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)。下列说法正确的是 A．中铜元素化合价为+1价 B．黄铜的熔点和硬度比纯铜的高 C．中锌元素的质量分数为65% D．碳原子的核外电子数为4 【答案】A 【详解】A、中氧元素化合价为-2价，设铜元素化合价为x，根据化合物各元素化合价正负代数和为0，则2x+（-2）=0，x=+1，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、中锌元素的质量分数为，故说法错误； D、碳元素的原子序数为6，核外电子数=质子数=原子序数，故碳原子的核外电子数为6，故说法错误； 故选A。 【变式7-2】《天工开物》中记载了炼锡的场景：“凡煎炼亦用洪炉，入锡砂（主要成份是二氧化锡）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化：火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。下列说法错误的是 A．鼓入空气的目的是提高氧气浓度从而提高炉温 B．加铅能使锡较易熔化流出，其原因是加入铅形成合金后熔点降低 C．炼锡的原理是用铅置换出锡 D．炼锡时，“洪炉”中木炭若转化出CO冶炼效果会更好 【答案】C 【详解】A、鼓入空气能使木炭与氧气充分接触，增加氧气浓度，使木炭燃烧更剧烈，从而提高炉温，该说法正确； B、合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。加入铅后与锡形成合金，熔点降低，所以锡更易熔化流出，该说法正确； C、炼锡的原理是利用还原剂（如木炭等）将二氧化锡中的锡还原出来，而不是用铅置换锡，该说法错误； D、CO具有较强的还原性，且能与二氧化锡充分接触，能更好地还原二氧化锡中的锡，所以 “洪炉” 中木炭转化出CO冶炼效果会更好，该说法正确。 故选C。 【变式7-3】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下图所示，泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。 (1)炉甘石(ZnCO3)加入炼锌罐之前，先将其粉碎的目的是 。 (2)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，基本反应类型为 。 (3)反应区中，煤炭中的碳与氧化锌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 (选填“还原性”或“氧化性”)。 (4)必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，请解释其原因 。 【答案】(1)增大反应物的接触面积，使反应更快更充分 (2)分解反应 (3) 还原性 (4)防止生成的锌在较高的温度下重新被氧化 【详解】（1）炉甘石（ZnCO3）加入炼锌罐之前，先将其粉碎的目的是：增大反应物的接触面积，使反应更快更充分； （2）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，由质量守恒定律可知，另一种氧化物是二氧化碳，该反应符合一变多的特征，基本反应类型为：分解反应； （3）反应区中，煤炭中的碳与氧化锌在高温的条件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，碳夺取了氧化锌中的氧，体现了碳的还原性； （4）必须“冷定”后才能“毁罐”取锌，从化学变化的角度解释其原因是：防止生成的锌在较高的温度下重新被氧化。 题型08 还原反应 还原反应是指含氧化合物里的氧被夺去的反应，但它不是四大基本反应类型之一，因为它只考虑了反应物中的含氧化合物是不是失去氧了，而没有考虑到生成物的问题，其特点是物质失去氧的反应，可以简记为：“物失氧”。例如，C+2CuO2Cu+CO2↑，3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，等等。 【典例8】竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题 (1)赤铁矿石属于 (填“可再生”或“不可再生”)资源。 (2)粉碎机将矿石粉碎的目的是 。 (3)还原反应室中发生的两个还原反应，具有还原性的物质中会有某种元素的化合价 (填“升高”或“降低”)，这两种物质的还原性都可用于 工业。 (4)上述过程中可能会造成空气污染的原因是 。 【答案】(1)不可再生 (2)增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分 (3) 升高 冶金（或金属冶炼） (4)天然气不完全燃烧会产生一氧化碳等污染物 （或高温尾气排放可能含有污染性气体） 【详解】（1）赤铁矿石是一种矿石资源，其形成过程漫长，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生资源。 （2）粉碎机将矿石粉碎，是为了增大矿石与其他反应物的接触面积。根据化学反应原理，接触面积越大，反应物之间的碰撞几率越高，反应速率就越快，反应也能进行得更充分。 （3）在还原反应中，具有还原性的物质（如CO和H2）会失去电子，所含元素的化合价升高； 因为CO和H2具有还原性，能将金属氧化物还原为金属单质，所以在冶金（金属冶炼）工业中广泛应用，例如用还原氧化铁炼铁。 （4）在这个工艺流程中，天然气主要成分是甲烷，如果燃烧不充分，会生成一氧化碳等有毒有害气体，排放到空气中会造成空气污染；另外，高温尾气中也可能含有一些未反应完全的污染性气体，排放后也会对空气造成污染。 【变式8-1】制造高铁钢轨使用了锰钢。工业上制备锰的化学方程式为4Al+3MnO23Mn+2Al2O3。下列说法不正确的是 A．MnO2发生了还原反应 B．锰钢比铁的韧性好、硬度大 C．铝是地壳中含量最多的金属元素 D．锰钢中含碳量比生铁中含碳量大 【答案】D 【详解】A、在该反应中，二氧化锰失去氧，属于氧化剂，发生了还原反应，不符合题意； B、合金比组成它的纯金属熔点低、硬度大， 耐腐蚀，锰钢是铁的合金，锰钢比铁的韧性好、硬度大，不符合题意； C、地壳中元素含量由高到低依次是：O、Si、Al、Fe、其他，故铝是地壳中含量最多的金属元素，不符合题意； D、生铁和钢均是铁的合金，生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%，故锰钢中含碳量比生铁中含碳量小，符合题意。 故选D。 【变式8-2】点燃铝热剂(铝粉和氧化铁粉末的混合物)能释放大量的热量，生成熔融状态的铁可用来修补铁轨，反应如下：，其中发生还原反应的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在中，氧化铁中的氧被夺去，发生还原反应，故选A。 【变式8-3】竖炉冶铁工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)该工艺冶炼出的铁水属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。 (2)用化学方程式表示还原反应室内冶铁的原理为 (写一个即可)。 (3)该工艺流程中，可循环利用的物质是 。 【答案】(1)混合物 (2)或(合理答案均可) (3)和(高温尾气) 【详解】（1）该工艺冶炼出的铁水中除了铁，还含有其他杂质，属于混合物； （2）还原反应室内冶铁的原理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：；氢气和氧化铁在高温下反应生成铁和水，该反应的化学方程式为：； （3）由图可知，该工艺流程中，二氧化碳和水可以循环利用。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $