课题3 金属资源的利用和保护（举一反三专项训练，广东专用）【上好课】化学新教材人教版九年级下册

课题3 金属资源的利用和保护 题型01 常见的金属矿物及其主要成分 题型02 铁的冶炼 题型03 工业高炉炼铁 题型04 有关含杂质的化学方程式计算 题型05 铁生锈条件的实验探究 题型06 铁的锈蚀条件与防锈方法 题型07 保护金属资源的途径 题型01 常见的金属矿物及其主要成分 1. 金属资源的存在 （1） 大多数金属广泛存在于地壳和海洋中。 （2） 在自然界中以单质形式存在的金属有金、银等，其他金属多以化合物的形式存在。 （3） 人类使用金属的年代与金属的活动性及冶炼难度有关。整体上，金属越活泼，越难冶炼，利用就越晚。 2.（1）工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S （2）我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，矿物储量丰富，钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 （3）铁是目前人类从金属矿石中提炼量最大的金属。 【典例1】炼铁选用的矿石不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少.今有铁矿石：磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)，你认为最不适宜炼铁的矿石是(　　). A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．菱铁矿 D．黄铁矿 【变式1-1】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1-2】下列有关金属材料的说法正确的是（　　） A．铁矿石是一种铁合金 B．金刚石属于金属材料 C．生铁的含碳量高于钢 D．自然界中的金属都以化合物的形式存在 【变式1-3】对比是学习化学的重要方法。下列关于Fe2O3与Fe3O4的比较中正确的是（　　） A．Fe2O3为黑色，Fe3O4为红棕色 B．Fe2O3和Fe3O4都是铁的氧化物 C．Fe2O3可用于炼铁，Fe3O4不可用于炼铁 D．Fe2O3是磁铁矿的主要成分，Fe3O4是赤铁矿的主要成分 题型02 铁的冶炼 反应原理 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 实验装置 实验步骤 ①检查装置的气密性;②装入药品并固定;③点燃酒精灯; ④向玻璃管内通人一段时间一氧化碳;⑤点燃酒精喷灯给氧化铁加热; ⑥反应完成后熄灭酒精喷灯;⑦继续通人一氧化碳至玻璃管冷却; ⑧熄灭酒精灯 实验现象 红棕色粉末逐渐变为黑色; 澄清石灰水变浑浊; 尾气燃烧产生蓝色火焰 注意事项： ①实验开始前,先通入一段时间CO的目的是排出装置内的空气，防止爆炸; ②实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，目的是防止高温下铁与氧气接触重新被氧化，同时也能防止液体倒吸; ③尾气处理方法：气球收集、点燃等（CO有毒气体，会污染空气） 【典例2】（2025九上·广东湛江期末）如图为某同学设计的工业炼铁的模拟装置。下列说法正确的是 A．实验过程中澄清石灰水变浑浊 B．实验中硬质玻璃管内的现象是红色氧化铁变成黑色的铁粉 C．实验中应该先点燃酒精喷灯，再点燃酒精灯 D．实验结束后，先停止通入 CO，再熄灭酒精喷灯 【变式2-1】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是 A．实验时应先点燃酒精灯后通CO B．充分加热，a处固体由黑色变为红色 C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2 D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO 【变式2-2】某课外活动小组的同学们在教师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的主要反应原理．他们设计的实验装置如图所示： 回答下列问题： （1）写出用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式　 　 ，装置A中所看到的现象是　 　 ． （2）在C处看到的现象是　 　 ，说明反应后有　 　 生成． （3）本实验设计中，在B处所采取措施的目的是　 　 ．其反应的化学方程式为　　 　 ． （4）在给氧化铁加热时，要先通人一氧化碳气体后加热，其目的是　 　 ． 【变式2-3】（2025·广东连州模拟）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：如图是模拟工业炼铁的实验，回答： 图甲玻璃管中的化学方程式　 　。 （3）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】①CO与Fe2O3反应的固体生成物与温度的关系如表： 温度 400~500℃ 600~680℃ 700~800℃ 生成物 Fe3O4 FeO Fe ②Fe3O4和Fe能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO4溶液能与铁反应，不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】猜想I：固体成分为Fe；猜想II：固体成分为Fe3O4；猜想III：　 　。 【实验探究】 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体倒出，用磁铁吸引； 固体全部被吸引 猜想　 　不正确 ②向样品中加入足量CuSO4溶液，充分反应。 　 　 猜想I正确 【反思应用】步骤②反应方程式　 　；为了提高铁的产率，温度应不低于　 　。 题型03 工业高炉炼铁 工业高炉炼铁 （1）原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 （2）设备：高炉。 （3）原料及作用。 ①赤铁矿石：主要成分Fe2O3 ，提供铁元素。 ②焦炭：①提供热量（ C+O2CO2）；②转化为CO（C + CO22CO）。③石灰石：铁矿石中的石英(SO2)对生铁产品的品质有严重影响，可与石灰石反应形成炉渣除去。 ④空气：提供氧气。 （4）产物：生铁（含碳量为2%~4.3%的铁合金）。 【典例3】（2025九下·广东越秀期中） 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3-1】（2024九上·广东南海期末）我国汉代炼铁技术已比较成熟，其基本流程如下： ①选址：背靠山岗之处焚烧树木以得木炭； ②筑炉：以石英砂和粘土夯筑而成，设有鼓风管； ③选矿：选赤铁矿(主要成分氧化铁)炼铁，木炭为燃料； ④熔炼：木炭转化为CO，铁矿石还原成铁水； ⑤铸造：将液态铁水倒入模具制作生铁用具。也可将铁水引入方塘(如图)，搅拌，生铁内的硫、锰、硅、碳等元素被氧化，制成熟铁。 （1）木炭在炼铁中有两个作用：燃烧提供热量及　 　。 （2）“熔炼”中，从燃烧角度分析，对炼铁炉鼓风作用是　 　。 （3）“铸造”中搅拌铁水的原因是　 　，试推断生铁比熟铁含碳量　 　(填“高”“低”)。 （4）借助价-类图方便了解含铁物质的转化(如图)： ①B的化学式是　 　，图中过程　 　(填“a”、“b”、“c”或“d”)代表“熔炼”过程。 ②若C为FeSO4，A转化为C溶液的化学反应方程式为　 　，C溶液与金属锌反应转化为A后溶液(不包括固体)的质量　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。 【变式3-2】高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气等，其过程可用下图简要表示： 已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。 （1）如图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的化学方程式为　 　；反应Ⅱ是　 　反应（填“放热”或“吸热”）。 （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣（如图2）的原因是：因为炉渣具有　 　的性质（写一条即可）。 （3）焦炭的作用除了提供热量外，另一作用是　 　；石灰石在炼铁中的作用是　 　。 （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是　 　（填化学式），还含有一种可燃性气体（占）　 　（填化学式）。 【变式3-3】教材中工业炼铁使用的设备是高炉，竖炉炼铁也是一种重要的炼铁方法，其工艺流程如图所示。 回答问题： （1）将赤铁矿石粉碎的目的是　 　。 （2）还原反应室中发生了两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为：Fe2O3+3H22Fe+3H2O和　 　。 （3）下列关于竖炉炼铁说法正确的是______。 A．该工艺流程中，CO2可以循环利用 B．冶炼出来的铁放在潮湿的空气中易生锈 C．赤铁矿属于纯净物 D．催化反应室通入的天然气是可再生能源 题型04 有关含杂质的化学方程式计算 含杂质物质的化学反应计算的一般步骤 （1）将含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。 （2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算。 （3）将计算得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量。 注意事项： ①要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数； ②计算时一般都假定杂质不发生反应； ③换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。 【典例4】改革开放以来，我国钢铁工业飞速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿（主要成分为Fe2O3）炼铁，若该厂日产含铁140t的生铁，至少需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是多少？ 【变式4-1】（2024九上·广东东莞期末）特种钢材需要用富铁矿石(矿石中含铁量高于50%)来冶炼。佩奇为测出某地赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)中的含铁量，取25g赤铁矿样品，如图进行实验，完全反应后测定澄清石灰水增重13.2g(产生的气体被完全吸收，且杂质不参与反应)，请回答下列问题： （1）在加热前，需先通一段时间的一氧化碳气体，目的是：　 　；该实验装置需要作出的改进是　 　。 （2）计算样品中氧化铁的质量分数(写出计算过程)。 （3）通过计算判断出该赤铁矿　 　(填“属于”或“不属于”)富铁矿石。 【变式4-2】为了探究工业炼铁的过程中的固体质量变化，化学师生实验小组在实验室进行了如图甲的炼铁的模拟实验，绘制固体质量随温度变化的曲线如图乙。 （1）硬质玻璃管中的红棕色固体最终变成为　 　色。 （2）写出图甲中试管内发生反应的化学方程式　 　。 （3）根据实验室炼铁原理，计算玻璃管中参加反应的氧化铁的质量。(写出计算过程) （4）已知CO还原Fe2O3的过程大致分为三个阶段： ①3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 ②Fe3O4+CO3FeO+CO2 ③FeO+COFe+CO2 根据已知材料，并结合实验小组绘制的曲线图，判断在装置内的固体在b点时中的铁元素质量为　 　g。 【变式4-3】（2025·广东潮安模拟）传统方法是用一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图，试回答下列问题： （1）中铁、氧元素的质量比　 　。实验开始前要先通入一氧化碳，目的是　 　； （2）氧化铁与一氧化碳反应，固体质量与成分随温度变化的曲线如图所示； ①氧化铁在　 　℃开始生成四氧化三铁。 ②根据总反应方程式：，求出图中x的值　 　(写出计算过程)。 （3）新方法是利用还原氧化铁的化学方程式为：，与上述传统方法对比，新方法更加绿色环保的原因是　 　(写一种)。 题型05 铁生锈条件的实验探究 1. 铁钉生锈条件的实验探究 实验目的 设计对比实验，得出铁钉生锈的条件 实验编号 ① ② ③ 实验图示 一周后的实验现象 铁钉生锈，水面处的铁钉锈蚀最严重，生成了一层红棕色的物质 铁钉表面没有明显现象 铁钉没有生锈 实验分析 ①②对比说明铁生锈需要氧气； ①③对比说明铁生锈需要水。 实验结论 铁钉生锈的条件是铁与空气中的氧气和水蒸气同时接触，发生化学反应 【典例5】（2025九上·广东湛江期末）铁生锈是生活中常见现象如图可探究铁生锈与水有关的是 A．①③ B．①② C．②③ D．② 【变式5-1】（2025·广东肇庆模拟）设计对比性实验是科学探究中常用的方法。对以下实验分析不正确的是 A．甲实验Y型管中白磷和红磷对比说明可燃物燃烧要达到着火点 B．甲实验Y型管中红磷和烧杯底部白磷对比说明可燃物燃烧要接触氧气 C．乙实验中A、C对比说明铁锈蚀要与水接触 D．乙实验中B、C对比说明铁锈蚀要与氧气接触 【变式5-2】（2025九下·广东越秀期中）为了探究铁制品锈蚀的条件，用普通铁钉；纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后，只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是（　　） A．I和II对比说明铁制品锈蚀需要H2O B．I和III对比说明铁制品锈蚀需要O2 C．I和IV对比说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀 D．II和III对比说明铁制品锈蚀需要O2和H2O 【变式5-3】（2025九上·广东惠城期末）金属材料对于促进社会发展、改善人类生活发挥了巨大作用。我校化学小组的同学在老师指导下进行了如下探究。 探究一：探究铁锈蚀的条件 如图，一周后发现，甲乙中铁钉没有明显变化，丙中铁钉明显锈蚀。 （1）图乙中植物油的作用是　 　，对比上图中甲和丙的实验现象，得出的结论是铁生锈需要与　 　接触。 （2）防止炒菜铁锅生锈常采用的方法是　 　。 探究二：探究铬与常见金属铁、铜的活动性强弱。 【作出猜想】 （3）结合已知的金属活动性顺序，小聪同学作出了以下猜想：猜想1：　 　；猜想2：；猜想3：； 【查阅资料】铬为银白色金属，硫酸亚铬溶液显蓝色。 【进行实验】 （4） 实验内容 现象 结论 ①将用砂纸打磨过的铬片浸入盛有适量的　 　溶液的试管中 铬片上有气泡产生，溶液由无色变为蓝色 金属活动性： ②将用砂纸打磨过的铁片浸盛入有适量溶液的试管中 铁片上　 　，溶液由蓝色变为浅绿色 金属活动性： 【结论与解释】 （5）三种金属的活动性顺序为　 　。实验②中发生反应的化学方程式为　 　。 【知识运用】 （6）向盛有和的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，滤液呈无色，滤渣中一定有　 　。（填序号） a. b. c.和 d. 题型06 铁的锈蚀条件与防锈方法 1.铁制品的锈蚀 铁钉生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气等发生化学反应的过程。生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。 2.防止铁制品的锈蚀 （1）原理：破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或水。 （2）方法：保持洁净、干燥；涂保护膜；表面镀锌、镀铬等；烤蓝；制成合金等。 【典例6】下列措施不能在一定程度上防止金属生锈的是（　　） A．在金属表面涂油或刷漆 B．在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬 C．制成耐腐蚀的合金 D．用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜 【变式6-1】（2024九上·广东东莞期末）金属的腐蚀给人们带来了巨大的损失，防止金属的腐蚀方法很多，最常用的是在金属表面形成保护层。下列不属于这种方法的是 A．在铁栅栏的表面涂上油漆 B．在铁中填加金属镍、铬等制成不锈钢 C．在自行车链条上涂油 D．将金属表面氧化成氧化膜 【变式6-2】（2024·广东南海模拟）铁画是铁片和铁丝锻打焊接成图画的一种工艺品，至今已有三百多年的历史，下列关于铁画的生锈与防护的描述中不正确的是 A．表面涂漆防止生锈 B．铁画应悬挂在干燥的环境中 C．铁画生锈后表面会出现黑色固体 D．经常清扫表面的灰尘可以防止生锈 【变式6-3】（2024九上·广东高州期末）为了防止铁制品表面生锈，下列做法中不正确的是 A．保持铁制品表面的干燥与清洁 B．提高铁制品中铁的质量分数 C．给铁制品涂上一层油或喷一层漆 D．给铁制品镀上一层耐腐蚀的其他金属 题型07 保护金属资源的途径 1. 保护金属资源的必要性 （1） 金属资源储量有限，且不能再生。 （2） 随意丢弃废弃金属会造成资源浪费及环境污染。 2. 保护金属资源的途径 （1） 防止锈蚀； （2） 回收利用； （3） 合理开采； （4） 寻找代用品。 【典例7】下列叙述不正确的是(　　). A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵 B．回收铝饮料罐可以节约金属资源 C．回收铝饮料罐可以节约能源 D．回收铝饮料罐可以减小对环境的污染 【变式7-1】下列保护金属资源的措施正确的是 A．废旧金属随意丢弃 B．任意开采矿物资源 C．寻找金属代用品 D．将铁器放置于潮湿的空气中 【变式7-2】（2025九上·广东丰顺期末）两会之后，广东省政府提出“大力推进绿色、循环、低碳发展”的理念，下列做法不符合这一要求的是 A．加强废旧金属的回收利用 B．夏天为了更凉快，把室内空调温度设置到很低 C．循环使用教材书 D．城市道路使用太阳能景观灯 【变式7-3】中铝集团熔铸厂新型高性能铝合金铸锭试制成功。下列有关金属材料的说法正确的是 A．铝合金具有高强度、耐腐蚀性 B．“真金不怕火炼”说明其熔点高 C．不锈钢、氧化铁都属于合金 D．生锈的金属不再具有回收价值 14 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $ 课题3 金属资源的利用和保护 题型01 常见的金属矿物及其主要成分 题型02 铁的冶炼 题型03 工业高炉炼铁 题型04 有关含杂质的化学方程式计算 题型05 铁生锈条件的实验探究 题型06 铁的锈蚀条件与防锈方法 题型07 保护金属资源的途径 题型01 常见的金属矿物及其主要成分 1. 金属资源的存在 （1） 大多数金属广泛存在于地壳和海洋中。 （2） 在自然界中以单质形式存在的金属有金、银等，其他金属多以化合物的形式存在。 （3） 人类使用金属的年代与金属的活动性及冶炼难度有关。整体上，金属越活泼，越难冶炼，利用就越晚。 2.（1）工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 铝土矿 黄铜矿 辉铜矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 Al2O3 CuFeS2 Cu2S （2）我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，矿物储量丰富，钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 （3）铁是目前人类从金属矿石中提炼量最大的金属。 【典例1】炼铁选用的矿石不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少.今有铁矿石：磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)，你认为最不适宜炼铁的矿石是(　　). A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．菱铁矿 D．黄铁矿 【答案】D 【解析】 磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)在自然界中的含量少，不易开采且菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)中的含铁量少，黄铁矿中含有硫元素炼铁时会产生有毒的二氧化硫污染空气，故工业炼铁一般不用磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)三种物质；赤铁矿(Fe2O3)在自然界中的含量高易开采，且该物质中的含铁量为70%也较高，没有有毒元素，故工厂炼铁常悬含有三氧化二铁为矿石的原料。 【变式1-1】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 【解析】A：钠化学性质极活泼，在自然界中以化合物（如氯化钠）形式存在； B：铁化学性质较活泼，在自然界中以化合物（如铁矿石）形式存在； C：铜化学性质较活泼，多数以化合物（如铜矿石）形式存在； D：金化学性质极不活泼，在自然界中主要以单质形式存在。 故答案为D。 【变式1-2】下列有关金属材料的说法正确的是（　　） A．铁矿石是一种铁合金 B．金刚石属于金属材料 C．生铁的含碳量高于钢 D．自然界中的金属都以化合物的形式存在 【答案】C 【解析】A、 铁矿石主要成分为铁的化合物，不是铁合金 ，不符合题意； B、 金刚石属于碳单质，为非金属材料 ，不符合题意； C、 生铁的含碳量高于钢 ，符合题意； D、 自然界中的金属大多以化合物的形式存在 ，但银、金等极少数金属以单质存在，不符合题意； 故答案为：C。 【变式1-3】对比是学习化学的重要方法。下列关于Fe2O3与Fe3O4的比较中正确的是（　　） A．Fe2O3为黑色，Fe3O4为红棕色 B．Fe2O3和Fe3O4都是铁的氧化物 C．Fe2O3可用于炼铁，Fe3O4不可用于炼铁 D．Fe2O3是磁铁矿的主要成分，Fe3O4是赤铁矿的主要成分 【答案】B 【解析】A、Fe2O3为红棕色，Fe3O4为黑色，故A错误； B、由两种元素组成，其中一种元素是氧化元素的化合物叫做氧化物， Fe2O3和Fe3O4都只由铁元素和氧元素组成，所以都是铁的氧化物，故B正确； C、Fe2O3和Fe3O4在高温条件下都可以和CO反应生成Fe和CO2，所以都可以用于炼铁，故C错误； D、 Fe2O3是赤铁矿的主要成分，Fe3O4是磁铁矿的主要成分，故D错误； 故答案为：B。 题型02 铁的冶炼 反应原理 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 实验装置 实验步骤 ①检查装置的气密性;②装入药品并固定;③点燃酒精灯; ④向玻璃管内通人一段时间一氧化碳;⑤点燃酒精喷灯给氧化铁加热; ⑥反应完成后熄灭酒精喷灯;⑦继续通人一氧化碳至玻璃管冷却; ⑧熄灭酒精灯 实验现象 红棕色粉末逐渐变为黑色; 澄清石灰水变浑浊; 尾气燃烧产生蓝色火焰 注意事项： ①实验开始前,先通入一段时间CO的目的是排出装置内的空气，防止爆炸; ②实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，目的是防止高温下铁与氧气接触重新被氧化，同时也能防止液体倒吸; ③尾气处理方法：气球收集、点燃等（CO有毒气体，会污染空气） 【典例2】（2025九上·广东湛江期末）如图为某同学设计的工业炼铁的模拟装置。下列说法正确的是 A．实验过程中澄清石灰水变浑浊 B．实验中硬质玻璃管内的现象是红色氧化铁变成黑色的铁粉 C．实验中应该先点燃酒精喷灯，再点燃酒精灯 D．实验结束后，先停止通入 CO，再熄灭酒精喷灯 【答案】A 【解析】A、一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和水，所以石灰水变浑浊，该说法正确，符合题意； B、实验中氧化铁被还原生成铁粉，硬质玻璃管内的现象是红色固体变黑色，物质名称不是实验现象，该说法错误，不符合题意； C、一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热易爆炸；实验中应该先通一氧化碳排尽装置中的空气，则先点燃酒精灯除去CO，然后再点燃酒精喷灯加热氧化铁，该说法错误，不符合题意； D、实验结束后先熄灭酒精喷灯，继续通入CO至冷却的目的是防止灼热的铁被氧化，该说法错误，不符合题意。 故答案为：A. 【变式2-1】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是 A．实验时应先点燃酒精灯后通CO B．充分加热，a处固体由黑色变为红色 C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2 D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO 【答案】C 【解析】A、CO是可燃性气体，装置内有空气，点燃不纯的CO易发生爆炸，所以实验时要先通CO排出管内空气，再点燃酒精灯，不符合题意； B、a处氧化铁和一氧化碳在加热条件下生成铁和二氧化碳，可观察到固体有红色变为黑色，不符合题意； C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳可以用澄清石灰水，符合题意； D、一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，不能用氢氧化钠溶液吸收CO，不符合题意。 故答案为：C 【变式2-2】某课外活动小组的同学们在教师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的主要反应原理．他们设计的实验装置如图所示： 回答下列问题： （1）写出用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式　 　 ，装置A中所看到的现象是　 　 ． （2）在C处看到的现象是　 　 ，说明反应后有　 　 生成． （3）本实验设计中，在B处所采取措施的目的是　 　 ．其反应的化学方程式为　　 　 ． （4）在给氧化铁加热时，要先通人一氧化碳气体后加热，其目的是　 　 ． 【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；红棕色粉末逐渐变成黑色；澄清的石灰水变浑浊；二氧化碳；既能够提供能量，也能够防止一氧化碳污染环境；2CO+O22CO2；排尽装置中的空气，防止加热发生爆炸 【解析】（1）一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，装置A中所看到的现象是：红棕色粉末逐渐变成黑色， 故填：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；红棕色粉末逐渐变成黑色； （2）在C处看到的现象是澄清的石灰水变浑浊，说明反应后有二氧化碳生成，故填：澄清的石灰水变浑浊；二氧化碳； （3）本实验设计中，在B处所采取措施的目的是既能够提供能量，也能够防止一氧化碳污染环境，其反应的化学方程式为：2CO+O22CO2， 故填：既能够提供能量，也能够防止一氧化碳污染环境；2CO+O22CO2； （4）在给氧化铁加热时，要先通人一氧化碳气体后加热，其目的是排尽装置中的空气，防止加热发生爆炸，故填：排尽装置中的空气，防止加热发生爆炸． 【变式2-3】（2025·广东连州模拟）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：如图是模拟工业炼铁的实验，回答： 图甲玻璃管中的化学方程式　 　。 （3）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】①CO与Fe2O3反应的固体生成物与温度的关系如表： 温度 400~500℃ 600~680℃ 700~800℃ 生成物 Fe3O4 FeO Fe ②Fe3O4和Fe能被磁铁吸引，Fe2O3和FeO不能被磁铁吸引。 ③CuSO4溶液能与铁反应，不与铁的氧化物反应。 【作出猜想】猜想I：固体成分为Fe；猜想II：固体成分为Fe3O4；猜想III：　 　。 【实验探究】 实验步骤 现象 结论 ①玻璃管冷却后，将固体倒出，用磁铁吸引； 固体全部被吸引 猜想　 　不正确 ②向样品中加入足量CuSO4溶液，充分反应。 　 　 猜想I正确 【反思应用】步骤②反应方程式　 　；为了提高铁的产率，温度应不低于　 　。 【答案】（1）Fe3O4；增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分 （2） （3）固体成分为FeO；III；有红色固体析出，溶液由蓝色变成浅绿色(或固体表面有红色物质生成，溶液由蓝色变成浅绿色等)；；700℃ 【解析】（1）磁铁矿主要成分是四氧化三铁，化学式为：Fe3O4；矿石入炉前进行粉碎目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； （2）图甲玻璃管中反应为一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：； （3）作出猜想：由题干信息可知生成的黑色固体可能是Fe、FeO、Fe3O4，故猜想Ⅲ：固体成分为FeO； 实验探究：①玻璃管冷却后，将固体倒出，用磁铁吸引；铁和四氧化三铁能被磁铁吸引，FeO不能被磁铁吸引，固体全部被吸引，则固体成分不是FeO，故猜想III不正确； ②向样品中加入足量CuSO4溶液，充分反应，铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，硫酸铜溶液与铁的氧化物不反应，故有红色固体析出，溶液由蓝色变成浅绿色，说明固体成分是铁，则猜想I正确； 反思应用：步骤②反应为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为：； 由题干信息可知，温度在700~800℃时，一氧化碳与氧化铁反应生成铁，故为了提高铁的产率，温度应不低于700℃。 题型03 工业高炉炼铁 工业高炉炼铁 （1）原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 （2）设备：高炉。 （3）原料及作用。 ①赤铁矿石：主要成分Fe2O3 ，提供铁元素。 ②焦炭：①提供热量（ C+O2CO2）；②转化为CO（C + CO22CO）。 ③石灰石：铁矿石中的石英(SO2)对生铁产品的品质有严重影响，可与石灰石反应形成炉渣除去。 ④空气：提供氧气。 （4）产物：生铁（含碳量为2%~4.3%的铁合金）。 【典例3】（2025九下·广东越秀期中） 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 （5）4 【解析】（1）高炉炼铁需要的赤铁矿的主要成分是氧化铁，在A区中氧化铁和一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳，方程式为： ； （2）在生铁冶炼过程中，铁融合碳时要吸收热量，温度降低，故铁融合碳后，熔点降低； （3）高炉炼出来的生铁中含有较高的碳，古代将生铁反复捶打的目的是降低生铁中的碳元素，将碳元素转换成二氧化碳的过程将碳燃烧生成二氧化碳的反应方程式为： ； （4）金属活泼顺序表中铁比铜活泼，铁能把铜溶液中的铜置换出来，故铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，硫酸铜可以用硝酸铜或氯化铜来代替； （5）由图b可知，当FeSO4·7H2O中的7个结晶水完全失去时，失重比为45.3%，故设当失重比为19.4%时，失去结晶水的数目为n，则。 【变式3-1】（2024九上·广东南海期末）我国汉代炼铁技术已比较成熟，其基本流程如下： ①选址：背靠山岗之处焚烧树木以得木炭； ②筑炉：以石英砂和粘土夯筑而成，设有鼓风管； ③选矿：选赤铁矿(主要成分氧化铁)炼铁，木炭为燃料； ④熔炼：木炭转化为CO，铁矿石还原成铁水； ⑤铸造：将液态铁水倒入模具制作生铁用具。也可将铁水引入方塘(如图)，搅拌，生铁内的硫、锰、硅、碳等元素被氧化，制成熟铁。 （1）木炭在炼铁中有两个作用：燃烧提供热量及　 　。 （2）“熔炼”中，从燃烧角度分析，对炼铁炉鼓风作用是　 　。 （3）“铸造”中搅拌铁水的原因是　 　，试推断生铁比熟铁含碳量　 　(填“高”“低”)。 （4）借助价-类图方便了解含铁物质的转化(如图)： ①B的化学式是　 　，图中过程　 　(填“a”、“b”、“c”或“d”)代表“熔炼”过程。 ②若C为FeSO4，A转化为C溶液的化学反应方程式为　 　，C溶液与金属锌反应转化为A后溶液(不包括固体)的质量　 　(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）提供还原剂一氧化碳 （2）提供更多的空气，使燃烧更充分 （3）使生铁内的硫、锰、硅、碳等元素充分被氧化；高 （4）Fe2O3；b；（合理即可）；增大 【解析】 (1)木炭和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，故木炭在炼铁中有两个作用：燃烧提供热量及提供还原剂一氧化碳； (2)燃烧需要氧气，氧气浓度越高燃烧月剧烈，故 炼铁炉鼓风作用是提供更多的空气，使燃烧更充分； (3)由题意可知，“铸造”中搅拌铁水的原因是使生铁内的硫、锰、硅、碳等元素充分被氧化； 将铁水引入方塘，生铁中碳也会燃烧，故生铁中碳含量比熟铁高； (4) ① B对应铁元素为+3价，且为氧化物，故为氧化铁，化学式为：Fe2O3； 熔炼是将氧化铁还原为铁，铁单质中铁元素化合价为0价，故，图中过程b代表“熔炼”过程； ② C为FeSO4， 则铁可以和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为： ； C溶液与金属锌反应转化为A，说明锌和亚铁的化合物反应生成铁单质和锌的化合物，反应中锌和铁质量比为：65：56，故反应后含亚铁离子溶液变成了含锌离子溶液，故溶液质量增大。 【变式3-2】高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气等，其过程可用下图简要表示： 已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。 （1）如图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的化学方程式为　 　；反应Ⅱ是　 　反应（填“放热”或“吸热”）。 （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣（如图2）的原因是：因为炉渣具有　 　的性质（写一条即可）。 （3）焦炭的作用除了提供热量外，另一作用是　 　；石灰石在炼铁中的作用是　 　。 （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高（占）的是　 　（填化学式），还含有一种可燃性气体（占）　 　（填化学式）。 【答案】（1）；吸热 （2）熔点高、密度比铁水小 （3）生成还原剂一氧化碳；将矿石中的二氧化硅转化为炉渣 （4）； 【解析】（1）图1中反应Ⅲ，铁矿石还原成铁的原理是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；反应Ⅱ是二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，该反应为吸热反应； （2）通过炼铁高炉底部不同高度的出口，分离铁水与炉渣的原因是：炉渣具有熔点高、密度比铁水小的性质； （3）焦炭的作用除了燃烧时提供热量外，另一作用是与二氧化碳在高温条件下反应生成还原剂一氧化碳；石灰石在炼铁中的作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣； （4）高炉气体中含有多种成分，其中含量最高的是空气中不参与反应的氮气，其化学式为；还含有一种可燃性气体是一氧化碳，其化学式为。 【变式3-3】教材中工业炼铁使用的设备是高炉，竖炉炼铁也是一种重要的炼铁方法，其工艺流程如图所示。 回答问题： （1）将赤铁矿石粉碎的目的是　 　。 （2）还原反应室中发生了两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为：Fe2O3+3H22Fe+3H2O和　 　。 （3）下列关于竖炉炼铁说法正确的是______。 A．该工艺流程中，CO2可以循环利用 B．冶炼出来的铁放在潮湿的空气中易生锈 C．赤铁矿属于纯净物 D．催化反应室通入的天然气是可再生能源 【答案】（1）增大反应物的接触面积，加快化学反应速率 （2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （3）A；B 【解析】（1）粉碎机将矿石粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； （2）反应室中氧化铁和氢氧反应生成铁和水，同时一氧化碳与氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，该反应的方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2； （3）A、二氧化碳是某个反应的反应物，又是某个反应的生成物，可循环利用，说法正确，符合题意； B、铁生锈是因为铁与水和氧气共同作用的结果，冶炼出来的铁放在潮湿的空气中易生锈，说法正确，符合题意； C、赤铁矿是由多种物质组成的，主要成分是氧化铁，属于混合物，说法错误，不符合题意； D、天然气属于化石能源，短时间不能生成，属于不可再生能源，说法错误，不符合题意。 故答案为：AB. 题型04 有关含杂质的化学方程式计算 含杂质物质的化学反应计算的一般步骤 （1）将含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。 （2）将纯物质的质量代入化学方程式进行计算。 （3）将计算得到的纯物质的质量换算成含杂质物质的质量。 注意事项： ①要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数； ②计算时一般都假定杂质不发生反应； ③换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。 【典例4】改革开放以来，我国钢铁工业飞速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿（主要成分为Fe2O3）炼铁，若该厂日产含铁140t的生铁，至少需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是多少？ 【答案】解：设需要含Fe2O380%的赤铁矿质量为x， 答：需要含Fe2O380%的赤铁矿质量为250t。 【解析】根据生铁中的铁的质量，带入化学方程式列比例可计算氧化铁的质量，根据氧化铁的质量和赤铁矿中氧化铁的质量分数可计算赤铁矿的质量分析。 【变式4-1】（2024九上·广东东莞期末）特种钢材需要用富铁矿石(矿石中含铁量高于50%)来冶炼。佩奇为测出某地赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)中的含铁量，取25g赤铁矿样品，如图进行实验，完全反应后测定澄清石灰水增重13.2g(产生的气体被完全吸收，且杂质不参与反应)，请回答下列问题： （1）在加热前，需先通一段时间的一氧化碳气体，目的是：　 　；该实验装置需要作出的改进是　 　。 （2）计算样品中氧化铁的质量分数(写出计算过程)。 （3）通过计算判断出该赤铁矿　 　(填“属于”或“不属于”)富铁矿石。 【答案】（1）排尽空气，防止发生爆炸；点燃一盏酒精灯，进行尾气处理 （2）解：设氧化铁质量分数为x x=64% 答：样品中氧化铁的质量分数为64% （3）不属于 【解析】（1）一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热易爆炸，实验在加热前，需先通一段时间的一氧化碳气体，排空空气，防止发生爆炸；一氧化碳有毒，会污染空气，应该点燃一盏酒精灯，进行尾气处理； （2）根据增重13.2g，说明二氧化碳质量为13.2g， 设氧化铁质量分数为x，氧化铁的质量为25g×x，写成化学方程式，列出比例式，可得x=64% ， 即样品中氧化铁的质量分数为64%； （3）该赤铁矿中铁元素的质量分数为64%×44.8%＜50%， 因此该赤铁矿不属于富铁矿石。 【变式4-2】为了探究工业炼铁的过程中的固体质量变化，化学师生实验小组在实验室进行了如图甲的炼铁的模拟实验，绘制固体质量随温度变化的曲线如图乙。 （1）硬质玻璃管中的红棕色固体最终变成为　 　色。 （2）写出图甲中试管内发生反应的化学方程式　 　。 （3）根据实验室炼铁原理，计算玻璃管中参加反应的氧化铁的质量。(写出计算过程) （4）已知CO还原Fe2O3的过程大致分为三个阶段： ①3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 ②Fe3O4+CO3FeO+CO2 ③FeO+COFe+CO2 根据已知材料，并结合实验小组绘制的曲线图，判断在装置内的固体在b点时中的铁元素质量为　 　g。 【答案】（1）黑 （2）CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O （3）解：设参加反应的氧化铁的质量为x。 答：玻璃管中参加反应的氧化铁的质量是24g。 （4）16.8 【解析】（1）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，硬质玻璃管中的红棕色固体最终变为黑色； （2）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O； （3）根据图像分析，生成铁的质量为16.8g，将铁的质量带入化学方程式列比例计算氧化铁的质量； （4）化学反应前后元素种类不变，元素质量不变，装置内的固体在b点时，铁元素的质量为16.8g。 【变式4-3】（2025·广东潮安模拟）传统方法是用一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图，试回答下列问题： （1）中铁、氧元素的质量比　 　。实验开始前要先通入一氧化碳，目的是　 　； （2）氧化铁与一氧化碳反应，固体质量与成分随温度变化的曲线如图所示； ①氧化铁在　 　℃开始生成四氧化三铁。 ②根据总反应方程式：，求出图中x的值　 　(写出计算过程)。 （3）新方法是利用还原氧化铁的化学方程式为：，与上述传统方法对比，新方法更加绿色环保的原因是　 　(写一种)。 【答案】（1）7：3；排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 （2）450；解：设最后生成铁的质量为xx=224g答：最后生成铁，即x的值为224。 （3）新方法产物是水，对环境无污染(合理即可) 【解析】（1）Fe2O3中铁、氧元素质量比为（56×2）：（16×3）=7：3； 一氧化碳为可燃性气体，不纯时点燃会发生爆炸，实验开始前要先通入一氧化碳，能排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。 （2）①由图可知，当在450℃时，氧化铁开始生成四氧化三铁。 ②根据化学方程式的计算。 （3）一氧化碳有毒，为空气污染物，新方法中生成铁和水，对环境无污染。 故答案为：（1） 7：3 ； 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 ； （2）①450 ；② 224 ； （3） 新方法产物是水，对环境无污染(合理即可) 。 题型05 铁生锈条件的实验探究 1. 铁钉生锈条件的实验探究 实验目的 设计对比实验，得出铁钉生锈的条件 实验编号 ① ② ③ 实验图示 一周后的实验现象 铁钉生锈，水面处的铁钉锈蚀最严重，生成了一层红棕色的物质 铁钉表面没有明显现象 铁钉没有生锈 实验分析 ①②对比说明铁生锈需要氧气； ①③对比说明铁生锈需要水。 实验结论 铁钉生锈的条件是铁与空气中的氧气和水蒸气同时接触，发生化学反应 【典例5】（2025九上·广东湛江期末）铁生锈是生活中常见现象如图可探究铁生锈与水有关的是 A．①③ B．①② C．②③ D．② 【答案】A 【解析】试管①铁钉同时与氧气和水接触，一段时间后生锈了。试管②铁钉只与水接触，不生锈。试管③铁钉只与氧气接触，不生锈。对比试管①和试管②，变量是空气，可以探究铁生锈与氧气有关。对比试管①和试管③，变量是水，可以探究铁生锈与水有关。故A符合题意，B、C、D不符合题意。 故答案为：A。 【变式5-1】（2025·广东肇庆模拟）设计对比性实验是科学探究中常用的方法。对以下实验分析不正确的是 A．甲实验Y型管中白磷和红磷对比说明可燃物燃烧要达到着火点 B．甲实验Y型管中红磷和烧杯底部白磷对比说明可燃物燃烧要接触氧气 C．乙实验中A、C对比说明铁锈蚀要与水接触 D．乙实验中B、C对比说明铁锈蚀要与氧气接触 【答案】B 【解析】A、甲实验Y型管中白磷、红磷均能与氧气接触；白磷的着火点低于红磷；因此白磷温度达到着火点发生燃烧，而红磷不发生燃烧，对比说明可燃物燃烧要达到着火点，A不符合题意； B、甲实验Y型管中红磷未达到着火点所以不能燃烧，烧杯底部白磷无法接触氧气所以不能燃烧；该实验存在两个变量，变量不唯一，不能说明可燃物燃烧要接触氧气，B符合题意； C、乙实验的A试管中的铁钉只能与干燥的空气接触，所以无法生锈；C试管中的铁钉能与氧气、水充分接触，铁钉能生锈；二者对比，可用于探究铁生锈条件是与水充分接触，C不符合题意； D、乙实验中B试管中的铁钉只能与水接触，C试管中的铁钉能与氧气、水充分接触，C试管中的铁钉生锈，B试管中的铁钉没有生锈，对比说明铁锈蚀要与氧气接触，D不符合题意。 故答案为：B。 【变式5-2】（2025九下·广东越秀期中）为了探究铁制品锈蚀的条件，用普通铁钉；纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后，只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法正确的是（　　） A．I和II对比说明铁制品锈蚀需要H2O B．I和III对比说明铁制品锈蚀需要O2 C．I和IV对比说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀 D．II和III对比说明铁制品锈蚀需要O2和H2O 【答案】C 【解析】A、I中铁钉生锈，II中铁钉不接触氧气不生锈，说明铁制品锈蚀需要氧气，不符合题意； B、I中铁钉生锈，III中铁钉不接触水不能生锈，说明铁钉锈蚀需要水，不符合题意； C、I中普通铁钉接触氧气和水生锈，IV中纯铁钉接触氧气和水不生锈，说明普通铁钉比纯铁钉更容易锈蚀，符合题意； D、II和III中铁钉都不能生锈，没有对照实验，不能说明铁制品锈蚀需要氧气和水，不符合题意； 故答案为：C。 【变式5-3】（2025九上·广东惠城期末）金属材料对于促进社会发展、改善人类生活发挥了巨大作用。我校化学小组的同学在老师指导下进行了如下探究。 探究一：探究铁锈蚀的条件 如图，一周后发现，甲乙中铁钉没有明显变化，丙中铁钉明显锈蚀。 （1）图乙中植物油的作用是　 　，对比上图中甲和丙的实验现象，得出的结论是铁生锈需要与　 　接触。 （2）防止炒菜铁锅生锈常采用的方法是　 　。 探究二：探究铬与常见金属铁、铜的活动性强弱。 【作出猜想】 （3）结合已知的金属活动性顺序，小聪同学作出了以下猜想：猜想1：　 　；猜想2：；猜想3：； 【查阅资料】铬为银白色金属，硫酸亚铬溶液显蓝色。 【进行实验】 （4） 实验内容 现象 结论 ①将用砂纸打磨过的铬片浸入盛有适量的　 　溶液的试管中 铬片上有气泡产生，溶液由无色变为蓝色 金属活动性： ②将用砂纸打磨过的铁片浸盛入有适量溶液的试管中 铁片上　 　，溶液由蓝色变为浅绿色 金属活动性： 【结论与解释】 （5）三种金属的活动性顺序为　 　。实验②中发生反应的化学方程式为　 　。 【知识运用】 （6）向盛有和的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，滤液呈无色，滤渣中一定有　 　。（填序号） a. b. c.和 d. 【答案】隔绝氧气；水；用完擦干；；稀硫酸；有银白色固体析出；Fe>Cr>Cu；；d 【解析】（1）图乙中植物油的作用能隔绝氧气，防止氧气溶于水，对实验造成影响； 甲中铁钉没有与水接触不生锈，丙中铁钉与水接触生锈，说明铁生锈需要与水接触； （2）炒菜铁锅，清洗后擦干，能防止生锈； （3）铬的金属活动性可能大于铁，也可能小于铁而大于铜，还可能小于铜，故猜想1为：； （4）根据结论：：结合现象：铬片上有气泡产生，溶液由无色变为蓝色，再根据结合：硫酸亚铬溶液显蓝色。实验①为：将用砂纸打磨过的铬片浸入盛有适量的稀硫酸溶液的试管中；实验②将用砂纸打磨过的铁片浸盛入有适量溶液的试管中，根据结论：Fe>Cr，说明铁与溶液发生了反应，故观察到铁片表面有银白色固体出现，溶液由蓝色变为浅绿色； （5）结合铜的活动顺序排在氢后通过，实验①②可以得出Fe>Cr>Cu； ②中发生反应为铁与反应生成硫酸亚铁和铬，方程式为：； （6）锌的活动性比铝弱，比铜强，向盛有和的混合溶液中加入一定量的锌粉，锌与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，不与硫酸铝反应，充分反应后过滤，滤液呈无色，说明硫酸铜被锌完全反应掉，锌有可能恰好完全反应，也可能有剩余，故滤渣中一定含有铜，可能含有锌，一定不含铝。 故选d。 题型06 铁的锈蚀条件与防锈方法 1.铁制品的锈蚀 铁钉生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气等发生化学反应的过程。生成的铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。 2.防止铁制品的锈蚀 （1）原理：破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝空气或水。 （2）方法：保持洁净、干燥；涂保护膜；表面镀锌、镀铬等；烤蓝；制成合金等。 【典例6】下列措施不能在一定程度上防止金属生锈的是（　　） A．在金属表面涂油或刷漆 B．在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬 C．制成耐腐蚀的合金 D．用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜 【答案】D 【解析】A、金属锈蚀与氧气和水有关，在金属表面刷漆或是涂油能防止金属与氧气或水接触，可以防锈； B、在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬能使金属与氧气或水隔绝，能防止生锈； C、制成耐腐蚀的合金，改变了金属的内部结构，有利于防锈； D、用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜，则破坏了保护层，使内部的铝易被腐蚀，不能防锈； 故选D． 【变式6-1】（2024九上·广东东莞期末）金属的腐蚀给人们带来了巨大的损失，防止金属的腐蚀方法很多，最常用的是在金属表面形成保护层。下列不属于这种方法的是 A．在铁栅栏的表面涂上油漆 B．在铁中填加金属镍、铬等制成不锈钢 C．在自行车链条上涂油 D．将金属表面氧化成氧化膜 【答案】B 【解析】A、铁栅栏表面涂油漆，是在金属表面形成保护层，不符合题意。B、铁中加镍、铬制成不锈钢，是改变金属内部结构，不是在表面形成保护层，符合题意。 C、自行车链条涂油，是在金属表面形成保护层，不符合题意。 D、金属表面氧化成氧化膜，是在金属表面形成保护层，不符合题意。 故选B。 【变式6-2】（2024·广东南海模拟）铁画是铁片和铁丝锻打焊接成图画的一种工艺品，至今已有三百多年的历史，下列关于铁画的生锈与防护的描述中不正确的是 A．表面涂漆防止生锈 B．铁画应悬挂在干燥的环境中 C．铁画生锈后表面会出现黑色固体 D．经常清扫表面的灰尘可以防止生锈 【答案】C 【解析】A. 表面涂漆隔绝空气和水，既美观又可以防止生锈，故正确，不符合题意； B. 铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果，铁画应悬挂在干燥的环境中，故正确，不符合题意； C. 铁锈的主要成分是氧化铁，铁画生锈后表面会出现红棕色固体，故错误，符合题意； D. 铁表面的灰尘能够吸收水蒸气，从而促进铁生锈，经常清扫表面的灰尘，能防止生锈，故正确，不符合题意； 故答案为：C。 【变式6-3】（2024九上·广东高州期末）为了防止铁制品表面生锈，下列做法中不正确的是 A．保持铁制品表面的干燥与清洁 B．提高铁制品中铁的质量分数 C．给铁制品涂上一层油或喷一层漆 D．给铁制品镀上一层耐腐蚀的其他金属 【答案】B 【解析】A、保持铁制品表面的干燥与清洁能防锈，故正确； B、提高铁制品中铁的质量分数，不能隔绝氧气和水，不能起到防锈的作用，故错误； C、给铁制品涂上一层油或喷一层漆能起到防锈的作用，故正确； D、给铁制品镀上耐腐蚀的其他金属能起到防锈的作用，故正确； 故选：B。 题型07 保护金属资源的途径 1. 保护金属资源的必要性 （1） 金属资源储量有限，且不能再生。 （2） 随意丢弃废弃金属会造成资源浪费及环境污染。 2. 保护金属资源的途径 （1） 防止锈蚀； （2） 回收利用； （3） 合理开采； （4） 寻找代用品。 【典例7】下列叙述不正确的是(　　). A．回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要贵 B．回收铝饮料罐可以节约金属资源 C．回收铝饮料罐可以节约能源 D．回收铝饮料罐可以减小对环境的污染 【答案】A 【解析】A、回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜，同时节约金属资源并防止了环境污染，该说法错误，符合题意； B、回收铝饮料罐可以节约金属资源，该说法正确，不符合题意； C、回收铝饮料罐可以节约能源，该说法正确，不符合题意； D、回收铝饮料罐可以减小对环境的污染，该说法正确，不符合题意。 故答案为：A. 【变式7-1】下列保护金属资源的措施正确的是 A．废旧金属随意丢弃 B．任意开采矿物资源 C．寻找金属代用品 D．将铁器放置于潮湿的空气中 【答案】C 【解析】A. 废旧金属不能随意丢弃，要回收利用以节约金属资源，故错误； B. 要有计划、合理的开采矿物资源，不能随意开采，故错误； C. 寻找金属代用品可以节约金属资源，故正确； D. 铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于保护金属资源，故错误。 故答案为：C。 【变式7-2】（2025九上·广东丰顺期末）两会之后，广东省政府提出“大力推进绿色、循环、低碳发展”的理念，下列做法不符合这一要求的是 A．加强废旧金属的回收利用 B．夏天为了更凉快，把室内空调温度设置到很低 C．循环使用教材书 D．城市道路使用太阳能景观灯 【答案】B 【解析】A、加强废旧金属的回收利用，可以节约金属资源，减少对环境的污染，符合低碳发展的要求，不符合题意； B、夏天为了更凉快，把室内空调温度设置到很低，会消耗大量的电能，不利于节约能源，不符合低碳发展的要求，符合题意； C、循环使用教材书，可以节约纸张、减少森林的砍伐，符合低碳发展的要求，不符合题意； D、城市道路使用太阳能景观灯，可以节约电能，符合低碳发展的要求，不符合题意。 故答案为：B. 【变式7-3】中铝集团熔铸厂新型高性能铝合金铸锭试制成功。下列有关金属材料的说法正确的是 A．铝合金具有高强度、耐腐蚀性 B．“真金不怕火炼”说明其熔点高 C．不锈钢、氧化铁都属于合金 D．生锈的金属不再具有回收价值 【答案】A 【解析】A. 铝合金属于合金，铝合金是通过在铝中加入其他元素形成的合金，具有比纯铝更高的强度，同时保留了铝的耐腐蚀性，故正确； B. “真金不怕火炼”说明金的化学性质稳定，高温的条件下不与氧气反应，与熔点高无关，故错误； C. 不锈钢是一种铁合金，属于合金，而氧化铁是一种铁的氧化物，不属于合金，故错误； D. 生锈的金属可回收再利用，具有回收价值，这样既可以金属资源，又能防止环境污染，故错误； 故答案为：A。 14 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $