9.1 常见的金属材料（举一反三专项训练，山东专用）【上好课】化学新教材鲁教版九年级下册

第九单元 金属 第一节 常见的金属材料 题型01 金属材料 题型02 金属的物理通性 题型03 合金的概念 题型04 合金的特性 题型05 工业炼铁 题型06 实验室一氧化碳还原氧化铁 题型01 金属材料 金属材料包括纯金属和合金。 【典例1】(25-26九上·山东东营实验中学·月考)文物记载着中华文明的灿烂成就，下列文物主要由金属材料制成的是 A．圆雕玉舞人 B．透雕重环玉佩 C．朱雀青铜顶饰 D．弦纹贯耳瓷壶 【变式1-1】下列物质中，属于金属材料的是 A．Si B．赤铁矿 C．汞 D．金刚石 【变式1-2】(24-25九上·山东青岛北区·期末)下列水杯所使用材料中，属于金属材料的是 A．不锈钢水杯 B．玻璃水杯 C．塑料水杯 D．陶瓷水杯 【变式1-3】“冬天了，总要去趟哈尔滨吧……”，冬季的尔滨吸引了大批外地游客。如图是我市几处著名的打卡圣地，描述中主要用到金属材料的有 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 题型02 金属的物理通性 大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔点和沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性能。除汞外，金属在常温下都是固体。 不同的金属具有各自的特性和特定的用途。例如，金的展性好，可以压成薄片，常用于制作饰品等；钨的熔点高，被用来制造灯泡中的灯丝；铜的导电性优良，被广泛用于电子制造业（例如印刷电路板）；金属铬的硬度大，耐腐蚀性强，多用于制作特殊钢材。 【典例2】(2025·山东省东营市·)不属于金属物理性质的是 A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．耐腐蚀性 【变式2-1】(24-25九上·山东东营实验中学·月考)打铁花是一种传统的民间焰火表演艺术，在冬天表演更安全，因为铁花会迅速降温，这说明金属材料有良好的 A．延展性 B．导热性 C．导电性 D．耐腐蚀性 【变式2-2】(2025·山东省青岛市·)在国家级非遗珠宝工艺“花丝镶嵌”中，金能被加工成比发丝还细的金丝，体现了金具有的性质是 A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．有金属光泽 【变式2-3】(2025·山东省泰安市·三模)《天工开物》记载“凡金箔每金七厘造方寸金一千片”，说明黄金具有良好的 A．延展性 B．稳定性 C．导电性 D．可燃性 题型03 合金的概念 常见的金属材料大多数不是组成单一的纯金属，而是合金，即以某种金属为基础，添加其他金属或非金属，通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有金属特性的材料。青铜（即铜锡合金）是人类最早使用的合金。 合金的种类很多。青铜、黄铜（铜锌合金）都属于铜合金，生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金（生铁含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%）。常用的合金还有铝合金、钛合金等。 【典例3】(2025九·山东省东营市·)下列物质中属于合金的是 A．四氧化三铁 B．黄铜 C．磁铁矿 D．铁和碳的混合物 【变式3-1】(2025·山东省滕州市·二模)我国古代文物呈现了瑰丽的历史文化。下列文物中，其主要成分属于合金的是 A．明纯金皇冠 B．元青花瓷瓶 C．唐兽首玛瑙杯 D．商青铜纵目面具 【变式3-2】汉字是中华文化的瑰宝，兽骨、青铜、丝绸、竹木都曾为汉字的记录载体，其中属于合金的是 A．兽骨 B．青铜 C．丝绸 D．竹木 【变式3-3】(24-25九上·山东威海环翠区·期末)下列关于合金的叙述，不正确的是 A．合金中至少含有两种金属 B．合金中一定含有金属元素 C．合金依然具有金属特性 D．金属变成合金之后组成和结构发生改变 题型04 合金的特性 合金相比纯金属具有的优点：硬度大，熔点低，抗腐蚀性能更强，密度小。 【典例4】(25-26九上·山东烟台芝罘区·月考)下列关于合金的描述错误的是 A．合金一般具有良好的机械性能 B．合金的熔点比其成分金属高 C．合金一定含有金属元素 D．合金的硬度一般比其成分金属大 【变式4-1】(24-25九上·山东淄博张店区外语实验学校·月考)下列关于金属的说法正确的是 A．目前世界上年产量最多的金属是铝 B．武德合金的熔点高，可用于制造保险丝 C．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制造人造骨 D．金刚石和不锈钢都金属材料 【变式4-2】(2025·山东省济南市·三模)《吕氏春秋》中记载“金（铜单质）柔锡（锡单质）柔，合两柔则刚”。这句话说明合金具有的特性是 A．熔点一般比其组成金属的低 B．硬度一般比其组成金属的大 C．抗腐蚀性一般比其组成金属的强 D．耐磨性一般比其组成金属的好 【变式4-3】(24-25九上·山东淄博高新区·期末)下列有关合金的说法中，不正确的是 A．合金中至少包含一种金属 B．合金的熔点比其成分金属高 C．合金依然具有金属特性 D．青铜、黄铜的硬度大于铜 题型05 工业炼铁 实验证明，氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。反应的化学方程式为： 钢铁工业中就是利用这一原理来炼铁的。将赤铁 矿（主要成分是Fe2O3 ）、焦炭和石灰石一起加入高炉， 在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来。此时炼出的铁为生铁，仍含有少量杂质。 【典例5】(25-26九上·山东潍坊诸城·月考)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)。 【变式5-1】(25-26九上·山东临沂·期中)我国有着悠久的炼铁史，古今方法对比，差异之间，更能体现民族的传承与进步。 I：古代：《天工开物》中记载：“凡铁一炉载土(指铁矿石，下同)二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。”根据文本和图一内容回答下列问题： （1）常见的“土”有赤铁矿和 (答1种即可)。 （2）从燃烧的角度分析，“扇炉风箱”的作用是 。 II：近代：近代炼铁方法采用高炉炼铁，如图二所示： （3）写出C区发生反应的化学方程式 。 （4）B区发生的反应在能量变化上属于 反应(填“吸热”或“放热”)。 III：现代：“双碳”背景下“以氢减碳”的氢冶金成为优化能源结构、实现绿色低碳的有效途径之一，竖炉炼铁如图三： （5）炼铁时，常会把铁矿石粉碎，粉碎的目的是： ，提高反应速率，使反应充分进行。 （6）炼制生铁经过处理可制成锰钢，常用于坦克装甲、挖掘机铲斗，应用中主要体现锰钢的物理性质有___________(填字母)。 A．硬度大、熔点低 B．韧性好、硬度大 C．抗腐蚀性好 【变式5-2】(2025·山东省淄博市·二模)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5-3】(2025·山东省聊城市临清市·模拟)竖炉冶铁工艺流程如图所示。回答下列问题： （1）将赤铁矿石粉碎后加入还原反应室的目的是 。 （2）还原反应室中发生反应的化学方程式分别为和 。 （3）下列说法正确的是______（填字母）。 A．还原反应室中发生的反应都是置换反应 B．该工艺流程中，可循环利用的物质有高温尾气和 C．燃烧室内进行的反应为炼铁提供了大量热量 D．赤铁矿石经过还原反应室反应后产生的高温尾气对环境有害 （4）100t含80％的赤铁矿石理论上可以炼出含铁96％的生铁质量是多少？（写出计算过程，结果保留到0.1） 题型06 实验室一氧化碳还原氧化铁 【典例6】(2025·山东省滨州市·模拟)如图为实验室模拟一氧化碳还原氧化铁的实验装置。下列说法中不正确的是 A．开始时应先通入一氧化碳，后点燃酒精喷灯 B．该实验的原理为 C．参加反应的一氧化碳具有还原性 D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气 【变式6-1】(2025·山东省德州市·二模)《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，如图是模拟工业炼铁的微型实验装置。 （1）工业炼铁时，将赤铁矿粉碎后投入炼铁炉，将赤铁矿粉碎的目的是 。 （2）A装置中发生的化学反应方程式为 ，此反应中化合价发生变化的元素有 （填元素符号）。B中的化学反应方程式为是 （写1个）。 （3）基于环境和安全方面的考虑，此微型实验装置的不足之处是 。 【变式6-2】(24-25九下·山东滨州·月考)王宏同学在分组实验中组装了如图的实验装置，模拟一氧化碳还原氧化铁，并检验部分产物。 （1）图中硬质玻璃管中现象为 ，发生反应的化学方程式为 。 （2）氧化铁中的氧被一氧化碳夺去，这一反应属于 。 （3）装置中澄清石灰水的作用是 。该同学实验完成后，测得C装置中过量的澄清石灰水增重0.44g，则整个实验过程中通入装置的CO质量 （填“＞”、“＜”或“=”）0.28g。 （4）下列对该实验的分析正确的是 （选填编号）。 ①实验开始时先点燃B处的酒精喷灯，再点燃D处的酒精灯 ②A装置的作用是吸收空气中的CO2，防止对C装置产物CO2检验造成干扰 ③实验结束需等到玻璃管内物质冷却至室温才停止通CO，可防止高温下铁粉被重新氧化 【变式6-3】(24-25九上·山东淄博张店区第九中学·期中)金属及金属材料在生产、生活中应用广泛。铁是年产量最高的金属。 （1）实验室可用如图所示的装置进行模拟炼铁。在加热前，应向往玻璃管中通入一氧化碳气体的原因是 ，A中发生反应的化学方程式为 。 （2）B装置中反应的化学方程式为 。 （3）从环保的角度来看，该装置缺少了什么？ 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第九单元 金属 第一节 常见的金属材料 题型01 金属材料 题型02 金属的物理通性 题型03 合金的概念 题型04 合金的特性 题型05 工业炼铁 题型06 实验室一氧化碳还原氧化铁 题型01 金属材料 金属材料包括纯金属和合金。 【典例1】(25-26九上·山东东营实验中学·月考)文物记载着中华文明的灿烂成就，下列文物主要由金属材料制成的是 A．圆雕玉舞人 B．透雕重环玉佩 C．朱雀青铜顶饰 D．弦纹贯耳瓷壶 【答案】C 【解析】A、圆雕玉舞人主要材料是玉石，属于无机非金属材料，该选项不符合题意。 B、透雕重环玉佩主要材料是玉石，属于无机非金属材料，该选项不符合题意。 C、朱雀青铜顶饰主要材料是青铜，属于金属材料，该选项符合题意。 D、弦纹贯耳瓷壶主要材料是陶瓷，属于无机非金属材料，该选项不符合题意。 故选C。 【变式1-1】下列物质中，属于金属材料的是 A．Si B．赤铁矿 C．汞 D．金刚石 【答案】C 【解析】A.金属材料包括金属单质和合金，合金是由金属和金属或金属和非金属熔合在一起具有金属特性的混合物。硅属于非金属单质，属于非金属材料，不属于金属材料； B.赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁是化合物，赤铁矿属于冶炼金属铁的矿石原料，即不是金属单质，也不属于合金，所以赤铁矿不属于金属材料； C.汞是金属单质，属于金属材料； D.金刚石是非金属单质，属于非金属材料； 故选C。 【变式1-2】(24-25九上·山东青岛北区·期末)下列水杯所使用材料中，属于金属材料的是 A．不锈钢水杯 B．玻璃水杯 C．塑料水杯 D．陶瓷水杯 【答案】A 【解析】A、不锈钢是一种铁合金，属于金属材料，选项正确； B、玻璃属于无机非金属材料，选项错误； C、塑料属于有机合成材料，选项错误； D、陶瓷属于无机非金属材料，选项错误； 故选A。 【变式1-3】“冬天了，总要去趟哈尔滨吧……”，冬季的尔滨吸引了大批外地游客。如图是我市几处著名的打卡圣地，描述中主要用到金属材料的有 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 【答案】D 【解析】①新艺术铁艺站台的主要材料是铁及其合金，属于金属材料； ②土木结构的圣索菲亚教堂主要使用的材料是木材和泥土等，木材属于天然材料，泥土属于天然无机材料； ③钢结构铁路跨江大桥的主要结构材料是钢，钢是铁合金，属于金属材料； ④中央大街的铜马车的主要材料是铜或铜合金，属于金属材料； 综上可知，主要用到金属材料的有①③④。 故选：D。 题型02 金属的物理通性 大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔点和沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性能。除汞外，金属在常温下都是固体。 不同的金属具有各自的特性和特定的用途。例如，金的展性好，可以压成薄片，常用于制作饰品等；钨的熔点高，被用来制造灯泡中的灯丝；铜的导电性优良，被广泛用于电子制造业（例如印刷电路板）；金属铬的硬度大，耐腐蚀性强，多用于制作特殊钢材。 【典例2】(2025·山东省东营市·)不属于金属物理性质的是 A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．耐腐蚀性 【答案】D 【解析】A、金属通常具有良好的导电性，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故选项不符合题意； B、金属通常具有良好的导热性，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故选项不符合题意； C、金属通常具有良好的延展性，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故选项不符合题意； D、耐腐蚀性指金属抵抗腐蚀（如生锈）的能力，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故选项符合题意。 故选D。 【变式2-1】(24-25九上·山东东营实验中学·月考)打铁花是一种传统的民间焰火表演艺术，在冬天表演更安全，因为铁花会迅速降温，这说明金属材料有良好的 A．延展性 B．导热性 C．导电性 D．耐腐蚀性 【答案】B 【解析】A、延展性指金属能被锻打成薄片或拉成细丝的性质（如金箔的制作）。但题干强调的是铁花“迅速降温”，与热传递相关，而非形状改变，不符合题意； B、导热性指材料传导热量的能力。金属原子排列紧密，且存在自由电子，能快速传递热能。题干中，铁花是高温熔融金属液滴，在空气中因导热性好而快速散热；冬天环境温度低，散热更快，表演更安全，符合题意； C、导电性指材料传导电流的能力，。但题干讨论的是温度变化，而非电流传递，不符合题意； D、耐腐蚀性指材料抵抗锈蚀或化学腐蚀的能力。题干未涉及锈蚀或化学变化，仅强调温度下降，不符合题意。 故选B。 【变式2-2】(2025·山东省青岛市·)在国家级非遗珠宝工艺“花丝镶嵌”中，金能被加工成比发丝还细的金丝，体现了金具有的性质是 A．导电性 B．导热性 C．延展性 D．有金属光泽 【答案】C 【解析】A、导电性是指金属能传导电流的性质，如铜用于电线。但题干中金被加工成细丝，强调的是形状变化，而不是导电功能，因此不体现导电性。结论：错误。 B、导热性是指金属能传递热量的性质，如铝用于锅具。题干中金丝的加工过程不涉及热量传递，只涉及物理变形，因此不体现导热性。结论：错误。 C、延展性是指金属能被拉伸成细丝或压成薄片的性质。题干中金被加工成比发丝还细的金丝，正是金在受力时被拉伸而不破裂的体现，这直接对应延展性。结论：正确。 D、金属光泽是指金属表面有闪亮的光泽，如金首饰的外观。但题干强调的是加工过程（拉成细丝），而不是最终产品的外观，因此不体现金属光泽。结论：错误。 故选C。 【变式2-3】(2025·山东省泰安市·三模)《天工开物》记载“凡金箔每金七厘造方寸金一千片”，说明黄金具有良好的 A．延展性 B．稳定性 C．导电性 D．可燃性 【答案】A 【解析】题干描述“用七厘黄金制成一千片方寸大小的金箔”，表明黄金能被锤打成极薄的片状，这直接体现了金属的延展性，故选：A。 题型03 合金的概念 常见的金属材料大多数不是组成单一的纯金属，而是合金，即以某种金属为基础，添加其他金属或非金属，通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有金属特性的材料。青铜（即铜锡合金）是人类最早使用的合金。 合金的种类很多。青铜、黄铜（铜锌合金）都属于铜合金，生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金（生铁含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%）。常用的合金还有铝合金、钛合金等。 【典例3】(2025九·山东省东营市·)下列物质中属于合金的是 A．四氧化三铁 B．黄铜 C．磁铁矿 D．铁和碳的混合物 【答案】B 【解析】A、四氧化三铁（Fe3O4）是铁的氧化物，属于纯净物，而非合金，故A错误； B、黄铜是铜（Cu）和锌（Zn）的合金，属于合金，故B正确； C、磁铁矿主要成分是Fe3O4，属于天然矿石（混合物），并非合金，故C错误； D、 铁与碳的混合物若未熔合（如简单混合粉末），则不属于合金；若熔合（如生铁、钢），则为合金。但题目未明确“熔合”，描述不严谨，故D错误。 故选B。 【变式3-1】(2025·山东省滕州市·二模)我国古代文物呈现了瑰丽的历史文化。下列文物中，其主要成分属于合金的是 A．明纯金皇冠 B．元青花瓷瓶 C．唐兽首玛瑙杯 D．商青铜纵目面具 【答案】D 【解析】A、纯金属于纯净物，不属于合金，该选项不符合题意； B、元代青花瓷瓶属于无机非金属材料，不属于合金，该选项不符合题意； C、唐兽首玛瑙杯的主要成分为二氧化硅，不属于合金，该选项不符合题意； D、青铜是由铜锡组成的合金，该选项符合题意。 故选D。 【变式3-2】汉字是中华文化的瑰宝，兽骨、青铜、丝绸、竹木都曾为汉字的记录载体，其中属于合金的是 A．兽骨 B．青铜 C．丝绸 D．竹木 【答案】B 【解析】A、兽骨属于天然材料，不属于合金，不符合题意； B、青铜是铜锡合金，属于合金，符合题意； C、丝绸属于天然材料，不属于合金，不符合题意； D、竹木属于天然材料，不属于合金，不符合题意。 故选B。 【变式3-3】(24-25九上·山东威海环翠区·期末)下列关于合金的叙述，不正确的是 A．合金中至少含有两种金属 B．合金中一定含有金属元素 C．合金依然具有金属特性 D．金属变成合金之后组成和结构发生改变 【答案】A 【解析】A、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，合金中至少含有1种金属，故A错误； B、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，因此合金中一定含有金属元素，故B正确； C、合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，合金具有金属特性，故C正确； D、金属变成合金后，其组成和结构会发生改变，从而导致合金的性能与纯金属不同，故D正确； 故选：A。 题型04 合金的特性 合金相比纯金属具有的优点：硬度大，熔点低，抗腐蚀性能更强，密度小。 【典例4】(25-26九上·山东烟台芝罘区·月考)下列关于合金的描述错误的是 A．合金一般具有良好的机械性能 B．合金的熔点比其成分金属高 C．合金一定含有金属元素 D．合金的硬度一般比其成分金属大 【答案】B 【解析】A、合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，说法正确； B、合金的熔点比其各成分金属要低，说法错误； C、合金是将金属和其他金属或非金属熔合而成的混合物，合金一定含有金属元素，说法正确； D、合金的硬度比其各成分金属大，说法正确； 答案：B。 【变式4-1】(24-25九上·山东淄博张店区外语实验学校·月考)下列关于金属的说法正确的是 A．目前世界上年产量最多的金属是铝 B．武德合金的熔点高，可用于制造保险丝 C．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制造人造骨 D．金刚石和不锈钢都金属材料 【答案】C 【解析】A、目前世界上年产量最多的金属是铁，说法错误，不符合题意； B、武德合金的熔点低，可用于制造保险丝，说法错误，不符合题意； C、钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制造人造骨，说法正确，符合题意； D、金属材料包括合金和纯金属，不锈钢是铁的合金，属于金属材料；金刚石由碳元素组成，属于非金属材料，说法错误，不符合题意。 故选：C。 【变式4-2】(2025·山东省济南市·三模)《吕氏春秋》中记载“金（铜单质）柔锡（锡单质）柔，合两柔则刚”。这句话说明合金具有的特性是 A．熔点一般比其组成金属的低 B．硬度一般比其组成金属的大 C．抗腐蚀性一般比其组成金属的强 D．耐磨性一般比其组成金属的好 【答案】B 【解析】合金与其组分相比：硬度大、熔点低和抗腐蚀性增强。“金（铜单质）柔锡（锡单质）柔，合两柔则刚”，这句话说明合金具有的特性是硬度一般比其组成金属的大，故选B。 【变式4-3】(24-25九上·山东淄博高新区·期末)下列有关合金的说法中，不正确的是 A．合金中至少包含一种金属 B．合金的熔点比其成分金属高 C．合金依然具有金属特性 D．青铜、黄铜的硬度大于铜 【答案】B 【解析】A、合金是由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。所以合金中至少包含一种金属，故A选项正确； B、合金的熔点一般比其成分金属低，例如，焊锡是锡和铅的合金，其熔点比锡和铅都低，故B选项错误； C、合金是由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。合金依然具有金属特性，如具有金属光泽、良好的导电性、导热性、延展性等，故C选项正确； D、青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，所以青铜、黄铜的硬度大于铜，故D选项正确； 故选：B。 题型05 工业炼铁 实验证明，氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。反应的化学方程式为： 钢铁工业中就是利用这一原理来炼铁的。将赤铁 矿（主要成分是Fe2O3 ）、焦炭和石灰石一起加入高炉， 在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来。此时炼出的铁为生铁，仍含有少量杂质。 【典例5】(25-26九上·山东潍坊诸城·月考)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。 【解析】（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：。 【变式5-1】(25-26九上·山东临沂·期中)我国有着悠久的炼铁史，古今方法对比，差异之间，更能体现民族的传承与进步。 I：古代：《天工开物》中记载：“凡铁一炉载土(指铁矿石，下同)二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭或用木炭，南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后，从炉腰孔流出。”根据文本和图一内容回答下列问题： （1）常见的“土”有赤铁矿和 (答1种即可)。 （2）从燃烧的角度分析，“扇炉风箱”的作用是 。 II：近代：近代炼铁方法采用高炉炼铁，如图二所示： （3）写出C区发生反应的化学方程式 。 （4）B区发生的反应在能量变化上属于 反应(填“吸热”或“放热”)。 III：现代：“双碳”背景下“以氢减碳”的氢冶金成为优化能源结构、实现绿色低碳的有效途径之一，竖炉炼铁如图三： （5）炼铁时，常会把铁矿石粉碎，粉碎的目的是： ，提高反应速率，使反应充分进行。 （6）炼制生铁经过处理可制成锰钢，常用于坦克装甲、挖掘机铲斗，应用中主要体现锰钢的物理性质有___________(填字母)。 A．硬度大、熔点低 B．韧性好、硬度大 C．抗腐蚀性好 【答案】（1）磁铁矿、菱铁矿 （2）提供充足的氧气 （3） （4）吸热 （5）增大反应物间接触面积 （6）B 【解析】（1）常见的铁矿石除赤铁矿外，还有磁铁矿、菱铁矿等 。 （2） 燃烧需要氧气，“扇炉风箱” 能鼓入空气，提供充足的氧气，促进燃料充分燃烧，提高炉温。 （3） 一氧化碳具有还原性，在高温条件下能还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，化学方程式为。 （4）B区发生的反应是焦炭还原二氧化碳，属于吸热反应； （5）炼铁时，将铁矿石等粉碎的目的是增大反应物间接触面积，加快反应速率，使反应更充分； （6）坦克装甲应用的材料主要是锰钢，则该金属材料应具有的物理性质是韧性好、硬度大，故选：B。 【变式5-2】(2025·山东省淄博市·二模)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5-3】(2025·山东省聊城市临清市·模拟)竖炉冶铁工艺流程如图所示。回答下列问题： （1）将赤铁矿石粉碎后加入还原反应室的目的是 。 （2）还原反应室中发生反应的化学方程式分别为和 。 （3）下列说法正确的是______（填字母）。 A．还原反应室中发生的反应都是置换反应 B．该工艺流程中，可循环利用的物质有高温尾气和 C．燃烧室内进行的反应为炼铁提供了大量热量 D．赤铁矿石经过还原反应室反应后产生的高温尾气对环境有害 （4）100t含80％的赤铁矿石理论上可以炼出含铁96％的生铁质量是多少？（写出计算过程，结果保留到0.1） 【答案】（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分 （2） （3）CD （4） 100t赤铁矿石中的质量为 中含铁元素的质量为 理论上炼出含铁96%的生铁质量为 /解：设炼出生铁的质量为x。 解得x≈58.3t 答：可以炼出含铁96％的生铁质量是58.3t。 【解析】（1）将赤铁矿石粉碎，能增加反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分。 （2）赤铁矿的主要成分为氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为。 （3）A、置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另两一种单质和另一种化合物的反应，一氧化碳和氧化铁均为化合物，不属于置换反应，该选项说法不正确； B、还原反应室中产生高温尾气，而催化反应室中，高温尾气为反应物，则高温尾气可循环使用，但甲烷不能循环使用，该选项说法不正确； C、燃烧放出大量的热，则燃烧室内进行的反应为炼铁提供了大量热量，该选项说法正确； D、高温尾气中可能含有未反应的一氧化碳（有毒）和二氧化碳（温室气体），若未经处理直接排放，对环境有害，该选项说法正确 。 故选CD。 （4）见答案。 题型06 实验室一氧化碳还原氧化铁 【典例6】(2025·山东省滨州市·模拟)如图为实验室模拟一氧化碳还原氧化铁的实验装置。下列说法中不正确的是 A．开始时应先通入一氧化碳，后点燃酒精喷灯 B．该实验的原理为 C．参加反应的一氧化碳具有还原性 D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气 【答案】B 【解析】A、开始时应先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸，后点燃酒精喷灯，该操作正确，不符合题意； B、一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，该化学方程式没有注明反应条件 “高温”，正确的化学方程式是，符合题意； C、在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，使氧化铁被还原为铁，所以参加反应的一氧化碳具有还原性，不符合题意； D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染空气，将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气，不符合题意。 故选B。 【变式6-1】(2025·山东省德州市·二模)《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，如图是模拟工业炼铁的微型实验装置。 （1）工业炼铁时，将赤铁矿粉碎后投入炼铁炉，将赤铁矿粉碎的目的是 。 （2）A装置中发生的化学反应方程式为 ，此反应中化合价发生变化的元素有 （填元素符号）。B中的化学反应方程式为是 （写1个）。 （3）基于环境和安全方面的考虑，此微型实验装置的不足之处是 。 【答案】（1）增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，从而提高反应速率和原料的利用率 （2） C、Fe/Fe、C CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O （3）没有尾气处理装置 【解析】（1）将赤铁矿粉碎后投入炼铁炉，目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，从而提高反应速率和原料的利用率； （2）A 装置中是一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，化学反应方程式为； 在这个反应中，碳元素的化合价由CO中的+2价变为CO2中的+4价；铁元素的化合价由Fe2O3中的+3价变为Fe单质的0价，氧元素在这反应前后显-2价，所以化合价发生变化的元素有C、Fe。 B 中二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学反应方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ； （3）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境。此微型实验装置没有对尾气进行处理，所以不足之处是没有尾气处理装置。 【变式6-2】(24-25九下·山东滨州·月考)王宏同学在分组实验中组装了如图的实验装置，模拟一氧化碳还原氧化铁，并检验部分产物。 （1）图中硬质玻璃管中现象为 ，发生反应的化学方程式为 。 （2）氧化铁中的氧被一氧化碳夺去，这一反应属于 。 （3）装置中澄清石灰水的作用是 。该同学实验完成后，测得C装置中过量的澄清石灰水增重0.44g，则整个实验过程中通入装置的CO质量 （填“＞”、“＜”或“=”）0.28g。 （4）下列对该实验的分析正确的是 （选填编号）。 ①实验开始时先点燃B处的酒精喷灯，再点燃D处的酒精灯 ②A装置的作用是吸收空气中的CO2，防止对C装置产物CO2检验造成干扰 ③实验结束需等到玻璃管内物质冷却至室温才停止通CO，可防止高温下铁粉被重新氧化 【答案】（1） 红棕色粉末逐渐变黑 （2）还原反应 （3）检验生成的二氧化碳 ＞ （4）②③ 【解析】（1）一氧化碳具有还原性，在高温条件下能将红棕色的氧化铁还原为黑色的铁，同时生成二氧化碳，所以硬质玻璃管中现象为红棕色粉末逐渐变黑； 反应的化学方程式为。 （2）氧化铁中的氧被一氧化碳夺去，这一反应属于还原反应。 （3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，装置中澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳； 根据，若一氧化碳完全反应，设生成0.44g二氧化碳时参加反应的一氧化碳质量为x，则，解得x=0.28g。但实验开始前要先通一氧化碳排尽装置内空气，实验结束后要继续通一氧化碳防止生成的铁被氧化，所以整个实验过程中通入装置的CO质量大于0.28g。 （4）①实验开始时应先点燃D处酒精灯，再点燃B处酒精喷灯，目的是防止一氧化碳排放到空气中污染空气，①错误； ②A装置的作用是吸收空气中的CO2，防止对C装置产物检验造成干扰，②正确； ③实验结束需等到玻璃管内物质冷却至室温才停止通CO，可防止高温下铁粉被重新氧化，③正确。 故选②③。 【变式6-3】(24-25九上·山东淄博张店区第九中学·期中)金属及金属材料在生产、生活中应用广泛。铁是年产量最高的金属。 （1）实验室可用如图所示的装置进行模拟炼铁。在加热前，应向往玻璃管中通入一氧化碳气体的原因是 ，A中发生反应的化学方程式为 。 （2）B装置中反应的化学方程式为 。 （3）从环保的角度来看，该装置缺少了什么？ 。 【答案】（1）排出装置中的空气，防止加热时一氧化碳和空气混合可能发生爆炸 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 （2）CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O （3）尾气处理装置 【解析】（1）在加热前，应向往玻璃管中通入一氧化碳气体的原因是：排出装置中的空气，防止加热时一氧化碳和空气混合可能发生爆炸；A中发生的反应是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2； （2）B装置中的反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O； （3）从环保的角度来看，该装置缺少了尾气处理装置。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $