8.3金属资源的利用和保护（第一课时）讲义--2025-2026学年九年级化学人教版下册

本讲义聚焦金属资源的利用，系统梳理金属矿物的主要成分（如赤铁矿Fe₂O₃、磁铁矿Fe₃O₄），铁冶炼的原理（CO还原氧化铁）、原料与设备，实验室与工业炼铁的差异及含杂质物质的计算，构建从金属存在形式到冶炼应用的完整知识支架。 资料以科学探究为主线，通过实验室CO还原氧化铁实验分析（现象、操作顺序及注意事项）培养科学思维与探究能力，结合工业炼铁流程及我国炼铁史渗透科学态度与责任。课中对比表格助学生明晰知识联系，课后分层练习（检测、作业）有效巩固重点、突破难点（如氧化还原反应、含杂质计算）。

2025-2026学年人教版九年级化学 《第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护（第一课时）》精品讲义 ( 学习 目标 1.   了解常见金属矿物的主要成分；掌握铁冶炼的原理、原料、设备及反应过程；能正确书写工业炼铁的化学方程式，区分工业炼铁与实验室炼铁的差异。 2.   通过观察实验室炼铁实验、分析工业炼铁流程，提升实验观察、对比分析和归纳总结的能力；通过习题探究，掌握金属冶炼相关计算与原理应用方法。 3.   认识金属资源的有限性，树立合理利用金属资源、节约金属的意识；感受化学在工业生产中的实际应用，激发学习化学的兴趣。 4.   建立 “ 物质转化 ” 的化学观念，理解金属从化合物到单质的还原原理；培养证据推理与科学探究素养，基于实验现象分析冶炼原理。 ) ( 二 ．重点难点 （一）重点 1.常见金属矿物的种类及主要成分，如赤铁矿、磁铁矿、铝土矿等核心成分的识记。 2.工业炼铁的原料、原理、设备、主要反应，一氧化碳还原氧化铁的化学方程式书写与反应现象。 3.实验室一氧化碳还原氧化铁的实验操作、现象、注意事项及原理应用。 （二）难点 1.理解一氧化碳还原氧化铁的氧化还原反应本质，区分氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应。 2.实验室炼铁实验中先通一氧化碳、后加热，实验结束先停加热、继续通一氧化碳至冷却的操作原因分析。 3.工业炼铁中各原料的作用，以及炉内多步反应的逻辑关系；结合实验和工业生产分析金属冶炼的实际问题。 4.   利用炼铁原理进行含杂质物质的化学方程式计算（杂质不参与反应）。 ) 三．课前预习 阅读教材，完成下列问题： 1.地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，少数很不活泼的金属如______、______等以单质形式存在，其余金属都以______的形式存在。 2.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做______，常见的铁矿物有赤铁矿（主要成分______）、磁铁矿（主要成分______）；铝的矿物主要是铝土矿（主要成分______）。 3.工业炼铁的主要设备是______，原料有______、______、______和空气。 4.工业炼铁的原理：在高温下，利用炉内生成的______把铁从铁矿石中______出来，反应的化学方程式为______。 5.实验室用一氧化碳还原氧化铁时，氧化铁粉末的颜色由______色逐渐变为______色，澄清石灰水变______，尾气需要______处理，原因是______。 四．课堂探秘 我们使用的金属材料都可以从自然界直接获得吗？ 探究一：金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界里，主要以单质和化合物两种形式存在，跟金属活泼性直接相关： 1.不活泼金属：化学性质稳定，以单质形式存在。 例：银（Ag）、铂（Pt）、金（Au）等。 2.较活泼活泼金属：易与氧气、水等反应，以化合物形式存在，常见： （1）氧化物：如 Fe2O3、Al2O3 （2）碳酸盐：如 CaCO3 （3）硫酸盐、氯化物等 3.地壳中含量最高的金属元素是铝（Al），主要以铝硅酸盐、氧化铝等化合物存在。 一句话总结：越不活泼越容易以单质存在，越活泼越以化合物存在。 探究二：金属矿物的种类与存在形式 大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。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，矿物储量也很丰富，其中钨、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。 1.铁矿石（铁的主要矿物） 赤铁矿（Fe2O3） 褐铁矿（Fe2O3·XH2O） 磁铁矿（Fe3O4） 黄铁矿（FeS2） （1）赤铁矿（Fe2O3）褐铁矿（Fe2O3·XH2O）红棕色，炼铁常用原料。 （2）磁铁矿（Fe3O4）黑色，有磁性，含铁量高。 （3）菱铁矿（FeCO3）碳酸盐矿物。 2、铝矿石 铝土矿（Al2O3） 明矾石（KAl3(SO4)2(OH)6 水铝石（AI2O3·H2O） 铝土矿（Al2O3·nH2O）工业炼铝的唯一主要原料，主要成分氧化铝。 3、铜矿石 黄铜（CuFeS2） 赤铜矿 （Cu2O） 斑铜（Cu5FeS4） 孔雀石（Cu2(OH)2CO3） （1）黄铜矿（CuFeS2）最常见、最重要的炼铜矿物。 （2）赤铜矿（Cu2O）红色，氧化铜矿物。 （3）孔雀石（Cu2(OH)2CO3）绿色，碱式碳酸铜。 4、其他常考金属矿物 金红石(TiO2) 软锰矿(MnO2) 方解石（CaCO3） 菱镁矿（MgCO3） 探究三：金属冶炼 1.金属冶炼原理：把金属从其化合物（矿石）中还原出来，得到金属单质。利用氧化还原反应，让金属离子得到电子，从化合态变成游离态（金属单质）： 金属化合物 金属单质 2.三大冶炼方法（按金属活泼性分） （1）电解法（极活泼金属：K、Ca、Na、Mg、Al） 原理：通电强制给金属离子提供电子。例：电解熔融氧化铝制铝 2Al2O3（熔融） 4Al + 3O2↑ （2）热还原法（较活泼金属：Zn、Fe、Sn、Pb、Cu） 原理：用还原剂（C、CO、H₂、Al）夺取金属氧化物中的氧；例：高炉炼铁 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （3）热分解法（不活泼金属：Hg、Ag） 原理：加热金属化合物，自身分解出金属；例：氧化汞受热分解 2HgO 2Hg + O2↑ 探究四：工业炼铁的原理与流程 1.我国的炼铁史 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 1996年中国钢产产量突破1亿吨，居世界第一位。 2011年我国钢产量达6.8亿吨，2012年突破7亿吨。已超过世界其他前十个国家的总和。 2.工业炼铁的原理 在高温下，利用还原剂CO把铁从铁矿石中还原出来： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 3.原料：铁矿石（提供铁元素，如赤铁矿Fe2O3）；焦炭（供热、制CO）；石灰石（造渣，除去脉石SiO2）；空气（助燃）。 4.设备：高炉 5.主要流程（高炉内三步） （1）焦炭燃烧供热 C + O2 CO2↑(放热，提高炉温) （2）生成还原剂CO C + CO2 2CO （3） CO还原铁矿石 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （4）除杂（造渣） 石灰石分解 → 与SiO2形成炉渣，浮在铁水上方，便于分离。 ( 生铁出口为什么低于炉渣出口？ 生铁（铁水 ）密度比炉渣密度大 ) ( 提供热量 ) ( 产生CO ) ( ①燃烧放热提高炉温； ②生成CO ) ( 将杂质转化为炉渣 ) ( 提供铁元素 ) 探究五：实验室模拟炼铁---一氧化碳还原氧化铁实验 1.原理：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 2.实验装置：铁架台、硬质玻璃管、酒精喷灯、导管、试管、酒精灯（尾气处理） 3.实验步骤 （1）检查装置气密性；（2）先通一段时间一氧化碳，排尽装置内空气；（3）点燃酒精喷灯加热氧化铁；（4）实验结束，先停止加热，继续通一氧化碳至玻璃管冷却；⑤ 停止通一氧化碳，处理尾气。 4.实验现象：红棕色粉末变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。 5.注意事项探究 （1）先通CO后加热：防止一氧化碳与空气混合加热发生爆炸； （2）冷却后停通CO：防止生成的铁被空气中的氧气重新氧化； （3）尾气处理：CO有毒，直接排放污染空气，采用点燃或收集法处理。 6.实验结论：一氧化碳具有还原性，能将氧化铁还原为铁单质。 7.实验室炼铁和工业炼铁比较 对比维度 实验室炼铁 工业炼铁（高炉） 主要原料 氧化铁（如Fe2O3）、一氧化碳（CO） 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 反应原理 在高温条件下，用CO还原氧化铁 焦炭提供热量与CO，还原铁矿石 核心设备 硬质玻璃管 高炉 气体作用 CO作还原剂，需先通后停防爆炸 空气助燃、焦炭产热、造渣除杂 产物特点 较纯净的铁（铁粉） 生铁（含碳量2%-4.3%，含杂质） 实验注意 尾气需点燃处理（有毒CO） 废气需净化（含CO、粉尘） 探究六：含杂质的物质的化学方程式的计算 计算含杂质的化学方程式，核心是必须用纯净物的质量代入计算。杂质不参加反应，不能直接带入方程式。 1. 必备公式 （1）纯净物质量 = 不纯物质总质量 × 纯度 （2）纯度 = （纯净物质量 / 不纯物质总质量）× 100% 2. 解题三步法 （1） 换算：将题目给出的含杂质物质的质量，换算成纯净物质量。 （2）计算：用纯净物质量，代入化学方程式进行计算。 （3） 还原：将计算出的纯净物质量，根据要求换算回不纯物质的质量（如果需要）。 例题：炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。根据化学方程式计算：用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t，理论上可炼出纯铁多少吨？ 【经典例题】 例1.2026年我国捷龙三号火箭“一箭七星”成功发射，火箭外壳使用高强度铁合金。下列可用于工业炼铁的矿石是（ ） A. 铝土矿（Al2O3） B. 赤铁矿（Fe2O3） C. 炉甘石（ZnCO3） D. 孔雀石（Cu2(OH)2CO3） 例2.2026年央视春晚人形机器人采用特种钢铁部件，工业炼铁核心设备是（ ） A. 试管 B. 高炉 C. 烧杯 D. 蒸发皿 例3.2026年宋词主题演艺铁制道具，炼铁反应Fe2O32Fe＋3CO2属于（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 非基本反应类型 例4.2026年醒狮表演铁制锣鼓，下列关于金属矿物说法错误的是（ ） A. 金属矿物是不可再生资源 B. 赤铁矿主要成分为Fe2O3 C. 所有矿石都可用于炼铁 D. 合理开采保护金属资源 例5.2026年快递铁制物流箱防锈，实验室炼铁实验中，澄清石灰水作用是（ ） A. 吸收CO B. 检验CO2 C. 干燥气体 D. 加热药品 例6.2026年汽车铁制外壳冶炼，下列关于铁的冶炼说法正确的是（ ） A. 炼铁过程只有物理变化 B. 高炉气体可直接排放 C. 炼铁最终得到纯铁 D. 炼铁需高温条件 例7. 下列自然资源的利用过程中，发生化学变化的是（　　） A. 海水晒盐 B. 风力发电 C. 铁矿石炼铁 D. 太阳能取暖 例8. 工业上用赤铁矿炼铁是一个复杂的过程，炼铁高炉中发生的主要反应有(　　) ①②③ ④⑤ A. ②③⑤ B. ①③⑤ C. ①④⑤ D. ②③ 例9. 铝土矿的主要成分是氧化铝，常用来炼制铝合金。若要炼制含铝95%的铝合金108 t，假设在炼制过程中损失5%铝元素，则理论上需要含杂质40%的铝土矿的质量是(假设铝土矿的杂质中不含铝元素)（ ） A. 340 t B. 204 t C. 108 t D. 120 t 例10. 炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示： 请根据题图和所学知识判断下列说法错误是（　　） A. 生铁属于混合物 B. 反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C. 原料中焦炭作用是提供能量和制取一氧化碳 D. 工业炼铁的设备是高炉 例11.人类的生活和生产都离不开金属。 (1)下列矿石的主要成分属于氧化物的_______(填序号)。 (2)铁是应用最广泛的金属，下图是实验室模拟工业炼铁的装置图。 分别写出硬质玻璃管和试管内产生的现象：__________________。硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为：__________________________； 例12. 如下图所示的炼铁高炉中发生了许多化学反应，其中就涉及到碳及其化合物的相互转化。请回答下列问题。 (1)空气通过进风口与原料中的焦炭充分反应，其化学方程式为______________。 (2)由(1)中产生的气体与炽热的焦炭会继续反应，其化学方程式为_________。 (3)其中生成铁的主要反应为，该反应中发生氧化反应的物质是________。(填序号) A．Fe2O3　　B．CO　　C．Fe　　D．CO2 例13. 为了测定石灰石中碳酸钙的质量分数，某兴趣小组的同学称取石灰石样品12.5g，高温煅烧至质量不再改变，称得剩余固体质量为8.1g（假设杂质不参加反应）试计算： （1）生成二氧化碳质量是多少g。 （2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数是多少？（写出计算过程） 例14.2026年全国推进乡村振兴，农用铁制农具广泛使用，铁制农具由铁矿石冶炼加工而来。请结合化学知识回答： （1）磁铁矿的主要成分是__________，赤铁矿中铁元素的化合价为__________。 （2）工业炼铁过程中，焦炭转化为还原剂的两步反应依次为： C＋O2 CO、，第二步反应属于__________反应（填基本类型）。 （3）下列物质不能用于炼铁的是（ ） A.Fe3O4 B. FeCO3 C. CuO D. Fe2O3 （4）实验室模拟炼铁结束后，要继续通CO至玻璃管冷却，目的是（ ） A. 节约药品 B. 防止生成的铁被氧化 C. 除去多余氧化铁 D. 使反应更充分 （5）炼铁时鼓入热空气的主要作用是，提高炉温并__________。 （6）下列关于生铁的说法错误的是（） A. 生铁是铁的合金 B. 生铁的硬度比纯铁大 C. 生铁是纯净的铁 D. 生铁可用于铸造铁锅 例15.2026年，我国新一代载人运载火箭完成关键试车，箭体大量使用铁基合金结构件。工业上以赤铁矿为原料冶炼生铁是获得铁材料的重要途径。结合铁的冶炼知识，回答下列问题。 (1) 赤铁矿的主要成分化学式为________，该物质由________元素组成。 (2) 工业炼铁的核心设备是（ ） A. 电炉 B. 高炉 C. 电解槽 D. 回转窑 (3) 炼铁原料中，焦炭的两个主要作用是提供热量和________，反应生成还原剂________。(4) 炼铁过程中，石灰石的主要作用是除去矿石中的（ ） A. 铁 B. 二氧化硅（脉石） C. 一氧化碳 D. 二氧化碳 (5) 高炉内一氧化碳还原氧化铁的化学方程式中，反应条件是________，还原剂是________。 (6) 下列关于炼铁产物的说法正确的是（ ） A. 得到纯铁 B. 得到生铁，属于合金 C. 得到钢 D. 得到氧化铁 (7) 实验室用CO还原Fe2O3时，要先通CO再加热，目的是排尽装置内的________，防止加热时发生________。 (8) 下列矿石中，不适合用于工业炼铁的是（ ） A. 磁铁矿 B. 赤铁矿 C. 铝土矿 D. 菱铁矿 五．课堂检测 （一）选择题 1.2026年6G光通信技术突破，设备铁制零件需防锈。炼铁原理：Fe2O32Fe＋3CO2，该反应中还原剂是（ ） A. Fe2O3 B. CO C. Fe D. CO2 2.2026年深圳华强北电子设备铁制外壳防锈，工业炼铁原料不包括（ ） A. 铁矿石 B. 焦炭 C. 氧气 D. 石灰石 3.2026年朱雀三号火箭回收试验，箭体铁合金冶炼中，焦炭作用是（ ） ①产生CO ②提供热量 ③作还原剂 ④除杂质 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④ 4.2026年闽式福年铁制香炉，下列金属在自然界以单质形式存在的是（ ） A. 铁 B. 铝 C. 金 D. 锌 5.2026年非遗英歌舞铁制兵器，工业炼铁中石灰石作用是（ ） A. 制CO B. 作还原剂 C. 除脉石（SiO2）造渣 D. 作燃料 6.2026年敦煌飞天铁制饰品，实验室CO还原Fe2O3现象描述正确的是（ ） A. 红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊 B. 黑色粉末变红，澄清石灰水变浑浊 C. 红棕色粉末变蓝，澄清石灰水无变化 D. 黑色粉末变蓝，澄清石灰水无变化 7.2026年家用铁锅冶炼原料，下列物质不能作为炼铁原料的是（ ） A. FeSO4 B. 赤铁矿 C. 磁铁矿 D. 菱铁矿 8.下图是甲是初中化学炼铁的基本原理。乙是工业炼铁高炉的结构图。下列说法错误的是 A.由甲图加热装置可知炼铁需要高温 B.乙图中焦炭燃烧产生高温也可以反应产生一氧化碳 C.乙图中出铁口应该比出渣口高一些 D.甲图中b处在操作时应该接尾气处理装置 9. 下列金属主要以单质形式存在于自然界中的是( ) A. Fe、Cu B. Au、Ag C. Hg、Cu D. Al、Cu 10．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．a处固体减少的质量等于生成的CO2的质量 11. 下图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是( ) A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO+ COFe+ CO2 D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 12. 某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是( ) A. 120 t B. 108 t C. 96 t D. 84 t 13．化学兴趣小组的同学模仿工业炼铁原理，设计如图实验，下到有关说法不正确的是 A．实验开始先通入CO，再点燃酒精灯 B．实验结束后，观察到有黑色固体被磁铁吸引，证明有铁生成 C．关闭止水夹一段时间后注射器内溶液变浑浊 D．装置中气球的作用是收集CO2，防污染空气 14. 把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物是（ ） A. 钢 B. 生铁 C. 纯铁 D. 锰钢 15. 工业上煅烧硫铁矿用来生产硫酸，用X表示硫铁矿中主要成分。煅烧反应的化学方程式为：4X + 11O2 2Fe2O3+ 8SO2，则x为( ) A. FeS2 B. Fe2S3 C. FeSO4 D. FeS （二）非选择题 16. 实验室模拟炼铁的实验装置如图所示． 试回答下列问题： （1）写出有标号仪器的名称：a ______ ，b _____ 。 （2）实验中看到的实验现象为：玻璃管中的粉末 _______ ，试管里的澄清石灰水 ___________ 。 （3）玻璃管中反应的化学方程式为 _____________________ 。 （4）加热氧化铁之前，先通一会儿一氧化碳的作用是 ____________ 。 （5）该实验设计装置C的目的是 ______________ 。 17.2026年正月十五元宵节，全国多地举办非遗铁制花灯展，铁制花灯骨架由生铁打造，美观坚固。结合工业炼铁知识，回答下列问题： （1）工业上炼铁的核心设备是__________，炼铁的原料中用于提供还原剂和热量的是__________。 （2）下列矿石中，最适合用于工业炼铁的是（ ） A. 赤铁矿（Fe2O3） B. 铝土矿 C. 孔雀石 D. 方解石 （3）工业炼铁的主要反应原理是一氧化碳还原氧化铁，该反应的化学方程式为__________，反应中发生还原反应的物质是__________。 （4）实验室模拟炼铁时，先通入一氧化碳再加热的目的是（ ） A. 加快反应速率 B. 排尽装置内空气，防止爆炸 C. 提高铁的纯度 D. 防止石灰水倒吸 （5）炼铁得到的生铁属于__________（填“纯净物”或“混合物”），生铁和钢的本质区别是__________不同。 （6）下列关于金属矿物的说法正确的是（ ） A. 金属矿物是可再生资源 B. 金在自然界中以单质形式存在 C. 所有矿石都能用来炼铁 D. 黄铁矿是最理想的炼铁原料 18.2026年我国自主研发的C929大型客机完成关键试飞，机身大量使用铁合金部件。铁合金由生铁进一步炼制而成，结合铁的冶炼知识完成问题： （1）工业炼铁原料中，石灰石的作用是将矿石中的脉石转化为__________，高炉炼铁得到的产品是__________。 （2）炼铁反应3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2中，还原剂是（） A. Fe2O3 B. CO C. Fe D. CO2 （3）实验室用CO还原氧化铁时，观察到的实验现象：红棕色粉末变为__________色，澄清石灰水__________。 （4）下列关于炼铁过程的说法，正确的是（ ） A. 反应属于置换反应 B. 反应在常温下即可进行 C. 尾气需要进行处理 D. 炼铁只发生物理变化 （5）铁元素在自然界中主要以__________（填“单质”或“化合物”）形式存在，原因是__________。 （6）保护金属资源的途径不包括（ ） A. 回收废旧金属 B. 合理开采矿物 C. 大量使用金属制品 D. 寻找金属代用品 19.2026年元宵节期间，多地举办非遗打铁花、传统冶铁技艺展演。古代冶铁与现代工业炼铁原理相似，都利用还原剂将铁从其氧化物中还原出来。请结合知识回答： (1) 古代用木炭炼铁，木炭与现代炼铁中的________作用相似，都可提供热量并生成________。 (2) 下列铁的矿石中，铁元素质量分数最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 (3) 铁在自然界中大多以________（填“单质”或“化合物”）形式存在，原因是铁的化学性质比较________。 (4) 冶铁反应：3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2 ，该反应不属于（ ） A. 氧化还原反应 B. 化学变化 C. 置换反应 D. 炼铁核心反应 (5) 实验中观察到红棕色粉末变为________色，生成的气体能使澄清石灰水变________。 (6) 下列金属在自然界以单质形式存在的是（） A. Fe B. Al C. Au D. Zn (7) 炼铁尾气中含有毒气体________，必须进行________处理后才能排放。 (8) 保护金属资源的有效途径不包括（ ） A. 回收废旧金属 B. 合理开采矿物 C. 大量开采、无节制使用 D. 防止金属锈蚀 六．课后作业 （一）完成知识清单 1.地球上金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除______、______等少数不活泼金属以单质形式存在外，其余金属都以______形式存在。 2.赤铁矿的主要成分是______，磁铁矿的主要成分是______，铝土矿的主要成分是______。 3.人类每年从矿石中提炼量最大的金属是______。 4.实验室一氧化碳还原氧化铁的实验原理：在高温下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为______。 5.实验室一氧化碳还原氧化铁实验，实验开始先______，目的是排尽装置内空气，防止加热时发生爆炸。 6.实验室一氧化碳还原氧化铁实验，实验结束后先______，继续______至玻璃管冷却，防止生成的铁被空气中氧气重新氧化。 7.实验室一氧化碳还原氧化铁实验中，硬质玻璃管内的现象是______粉末逐渐变为______色；澄清石灰水的作用是______，现象为______；尾气需处理，原因是______。 8.工业炼铁的主要设备是______。 9.工业炼铁的原料有______、______、______和热空气。 10.工业炼铁中，焦炭的作用：一是燃烧______，提供高温；二是与二氧化碳反应生成______（作还原剂）。 11.工业炼铁中，石灰石的作用是将矿石中的______转化为炉渣。 12.工业炼铁炉内，碳与氧气反应生成二氧化碳的化学方程式为______；二氧化碳与碳在高温下生成一氧化碳的化学方程式为______。 13.工业炼铁的核心反应原理（一氧化碳还原氧化铁）的化学方程式为______。 14.工业炼铁得到的产品是______，属于______（填“纯净物”或“混合物”）。 15.实验室炼铁用______提供高温，若用酒精灯需加______，以集中火焰、提高温度。 （二）强化训练 一．选择题 1.2026年国产机器人齿轮用生铁制造，生铁与钢的主要区别是（ ） A. 颜色不同 B. 含碳量不同 C. 形状不同 D. 导电性不同 2.2026年敦煌灯会铁制灯架防锈，实验室CO还原Fe2O3实验操作顺序正确的是（ ） ①加热 ②通CO ③停止加热 ④停止通CO A. ①②③④ B. ②①③④ C. ①②④③ D. ②①④③ 3.2026年国产芯片铁制支架冶炼，下列关于炼铁说法正确的是（ ） A. 炼铁产物是纯铁 B. 炼铁属于物理变化 C. 磁铁矿主要成分为Fe3O4 D. 尾气可直接排放 4.2026年元宵非遗铁制花灯，我国春秋时期已炼铁。下列矿石含铁量最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 5.2026年陇西社火铁制道具，《天工开物》记载炼铁：“扇炉风箱必用四人”，鼓风目的是（ ） A. 降低温度 B. 提供充足O2，提高炉温 C. 减少CO生成 D. 增加矿石质量 6.2026年故宫十二花神文物铁制构件，古代炼铁用木炭，现代用焦炭。焦炭与木炭相同作用是（ ） A. 作催化剂 B. 供热、制还原剂 C. 作装饰品 D. 除杂 7. 把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物是( ) A. 钢 B. 生铁 C. 纯铁 D. 锰钢 8. 炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁　②高温煅烧石灰石　③灼热的焦炭和二氧化碳反应　④焦炭充分燃烧 ；其中属于化合反应的是( ) A. ①和④ B. ②和③ C. ③和④ D. 只有④ 9．如图是模拟炼铁的实验装置。下列说法正确的是( ) A．反应中铁元素的化合价由+2变为0价 B．实验过程中，a处固体由黑色变为红棕色 C．可用水吸收尾气中的CO D．参加反应的CO和氧化铁的质量比为21:40 10．用如图所示的实验装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。下列说法不正确的是 A．开始时应先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热 B．装置A处的现象为固体粉末由红棕色逐渐变为黑色 C．参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为40：7 D．实验装置中澄清石灰水的作用是吸收和检验二氧化碳并收集一氧化碳 11．利用甲酸( HCOOH)与浓硫酸制备CO，并用如下实验装置验证CO的有关性质。已知：HCOOHCO↑+H2O，下列说法不正确的是 A．操作时，先点燃乙处酒精灯，再滴加HCOOH B．装置丙的作用是防止倒吸 C．装置丁既可检验CO2，又可收集CO D．充分加热，乙处固体由红色变为黑色 12．下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（ ） A．赤铁矿的主要成分是Fe2O3 B．硬质玻璃管中红色固体变为黑色 C．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气 D．实验时应先点燃酒精喷灯后再通CO 13．CO、H2还原Fe2O3的过程相似，大致分为三个阶段。向4.8gFe2O3中不断地通入H2，不断加热，实验测得固体残留率随温度的变化曲线如图所示。 （已知：固体残留率=） 下列叙述错误的是（ ） A．从a到d点，固体中的氧元素的含量逐渐变小 B．从a到d点，固体减少的质量等于生成的水的质量 C．bc段发生反应的化学方程式为Fe3O4+H23FeO+H2O D．d点对应固体为Fe，其质量为3.36g 14．某混合气体中可能含有H2、CO和CO2中的一种或几种，为检验其成分，小明同学按照下图装置进行实验时观察到红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊，由此可知混合气体的组成情况可能有（ ） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 15．已知：，。用下图装置研究炼铁原理。下列说法正确的是（ ） A．实验时，先加热Fe2O3，后加热CaC2O4 B．装置②中粉末由红变黑，取黑色粉末溶于稀盐酸，有气泡产生，说明有Fe生成 C．装置③中澄清石灰水变浑浊，也能说明装置②中有Fe生成 D．若装置①中CaC2O4质量为12.8g，经充分加热分解，将所得残留固体加入100.0g水中，搅拌，得到105.6g澄清石灰水，无固体剩余 二．非选择题 16. 物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。 (1)请写出下列反应的化学方程式： ①木炭还原氧化铜______________________； ②一氧化碳还原氧化铁________________。 (2)A、B装置中澄清石灰水的作用是________________________________。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是________________________________。 (4)在A装置中，当观察到________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。 17.2026年爱知亚运会中国场馆配套工程大量使用钢铁材料，钢铁的生产核心是铁的冶炼。依据所学知识完成下列问题： （1）工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，反应条件是__________，该反应__________（填“是”或“不是”）置换反应。 （2）下列金属在自然界中以单质形式存在的是（ ） A. Fe B. Al C. Au D. Zn （3）炼铁高炉尾气中含有毒气体__________，因此必须进行__________处理。 （4）下列矿石中铁元素质量分数最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 （5）金属矿物属于__________（填“可再生”或“不可再生”）资源，因此我们要__________金属资源。 （6）实验室CO还原Fe2O3实验中，澄清石灰水的作用是（ ） A. 吸收一氧化碳 B. 检验二氧化碳 C. 干燥气体 D. 提供热量 18.钢铁工业是国家工业的基础。 (1)下图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题。 若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式： A区：___________________________________， B区：___________________________________。 (2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理实验，对固体产物成分等进行探究。 [设计实验] 用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如下图。 [进行实验] 该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据： ①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0 g(玻璃管的质量为60.0 g) ②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8 g(冷却到室温称量) [分析与讨论] 本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。 [查阅资料] ①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。 ②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。 ③ 四氧化三铁 氧化亚铁 氧化铁 铁粉 颜色 黑色 黑色 红色 黑色 能否被磁铁吸引 能 不能 不能 能 [实验与猜想] ①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和_________________。 ②进行猜想：黑色固体粉末可能 a．全部为铁； b．_________________； c．_________________； [得出结论] 通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为_________(写名称)。 [反思与评价] ①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。 ②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_________。 A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳 19.2026年，全国城市更新行动持续推进，共享单车、桥梁栏杆、地铁构件等大量使用钢铁制品。钢铁的生产与防护是化学在生活中的重要应用。 (1) 工业炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、________和________。 (2) 生铁和钢都是铁的合金，主要区别是________不同，生铁含碳量比钢________。 (3) 下列物质可用来炼铁的是（ ） A. CuO B. Fe3O₄ C. Al2O3 D. MnO2 (4) CO还原Fe2O3时，氧化铁发生________反应，CO发生________反应。 (5) 实验室模拟炼铁装置中，澄清石灰水的作用是检验（ ） A. CO B. CO2 C. O2 D. H2O (6) 实验结束后，先停止加热，继续通CO至冷却，目的是防止生成的铁被空气中的________氧化，同时防止石灰水________。 (7) 下列做法不利于保护金属资源的是（ ） A. 铁制品表面刷漆 B. 废旧金属随意丢弃 C. 寻找金属代用品 D. 合理开采矿石 (8) 炼铁过程中，既能提高炉温又能提供还原剂的物质是（ ） A. 铁矿石 B. 石灰石 C. 焦炭 D. 纯铁 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年人教版九年级化学 《第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护（第一课时）》精品讲义 ( 学习 目标 1.   了解常见金属矿物的主要成分；掌握铁冶炼的原理、原料、设备及反应过程；能正确书写工业炼铁的化学方程式，区分工业炼铁与实验室炼铁的差异。 2.   通过观察实验室炼铁实验、分析工业炼铁流程，提升实验观察、对比分析和归纳总结的能力；通过习题探究，掌握金属冶炼相关计算与原理应用方法。 3.   认识金属资源的有限性，树立合理利用金属资源、节约金属的意识；感受化学在工业生产中的实际应用，激发学习化学的兴趣。 4.   建立 “ 物质转化 ” 的化学观念，理解金属从化合物到单质的还原原理；培养证据推理与科学探究素养，基于实验现象分析冶炼原理。 ) ( 二 ．重点难点 （一）重点 1.常见金属矿物的种类及主要成分，如赤铁矿、磁铁矿、铝土矿等核心成分的识记。 2.工业炼铁的原料、原理、设备、主要反应，一氧化碳还原氧化铁的化学方程式书写与反应现象。 3.实验室一氧化碳还原氧化铁的实验操作、现象、注意事项及原理应用。 （二）难点 1.理解一氧化碳还原氧化铁的氧化还原反应本质，区分氧化剂、还原剂、氧化反应、还原反应。 2.实验室炼铁实验中先通一氧化碳、后加热，实验结束先停加热、继续通一氧化碳至冷却的操作原因分析。 3.工业炼铁中各原料的作用，以及炉内多步反应的逻辑关系；结合实验和工业生产分析金属冶炼的实际问题。 4.   利用炼铁原理进行含杂质物质的化学方程式计算（杂质不参与反应）。 ) 三．课前预习 阅读教材，完成下列问题： 1.地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，少数很不活泼的金属如______、______等以单质形式存在，其余金属都以______的形式存在。 2.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做______，常见的铁矿物有赤铁矿（主要成分______）、磁铁矿（主要成分______）；铝的矿物主要是铝土矿（主要成分______）。 3.工业炼铁的主要设备是______，原料有______、______、______和空气。 4.工业炼铁的原理：在高温下，利用炉内生成的______把铁从铁矿石中______出来，反应的化学方程式为______。 5.实验室用一氧化碳还原氧化铁时，氧化铁粉末的颜色由______色逐渐变为______色，澄清石灰水变______，尾气需要______处理，原因是______。 【答案】1.金；银；化合物 2.金属矿物；Fe2O3；Fe3O₄；Al2O3 3.高炉；铁矿石；焦炭；石灰石 4.一氧化碳；还原；3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 5.红棕；黑；浑浊；点燃；一氧化碳有毒，会污染空气 四．课堂探秘 我们使用的金属材料都可以从自然界直接获得吗？ 探究一：金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界里，主要以单质和化合物两种形式存在，跟金属活泼性直接相关： 1.不活泼金属：化学性质稳定，以单质形式存在。 例：银（Ag）、铂（Pt）、金（Au）等。 2.较活泼活泼金属：易与氧气、水等反应，以化合物形式存在，常见： （1）氧化物：如 Fe2O3、Al2O3 （2）碳酸盐：如 CaCO3 （3）硫酸盐、氯化物等 3.地壳中含量最高的金属元素是铝（Al），主要以铝硅酸盐、氧化铝等化合物存在。 一句话总结：越不活泼越容易以单质存在，越活泼越以化合物存在。 探究二：金属矿物的种类与存在形式 大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。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，矿物储量也很丰富，其中钨、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。 1.铁矿石（铁的主要矿物） 赤铁矿（Fe2O3） 褐铁矿（Fe2O3·XH2O） 磁铁矿（Fe3O4） 黄铁矿（FeS2） （1）赤铁矿（Fe2O3）褐铁矿（Fe2O3·XH2O）红棕色，炼铁常用原料。 （2）磁铁矿（Fe3O4）黑色，有磁性，含铁量高。 （3）菱铁矿（FeCO3）碳酸盐矿物。 2、铝矿石 铝土矿（Al2O3） 明矾石（KAl3(SO4)2(OH)6 水铝石（AI2O3·H2O） 铝土矿（Al2O3·nH2O）工业炼铝的唯一主要原料，主要成分氧化铝。 3、铜矿石 黄铜（CuFeS2） 赤铜矿 （Cu2O） 斑铜（Cu5FeS4） 孔雀石（Cu2(OH)2CO3） （1）黄铜矿（CuFeS2）最常见、最重要的炼铜矿物。 （2）赤铜矿（Cu2O）红色，氧化铜矿物。 （3）孔雀石（Cu2(OH)2CO3）绿色，碱式碳酸铜。 4、其他常考金属矿物 金红石(TiO2) 软锰矿(MnO2) 方解石（CaCO3） 菱镁矿（MgCO3） 探究三：金属冶炼 1.金属冶炼原理：把金属从其化合物（矿石）中还原出来，得到金属单质。利用氧化还原反应，让金属离子得到电子，从化合态变成游离态（金属单质）： 金属化合物 金属单质 2.三大冶炼方法（按金属活泼性分） （1）电解法（极活泼金属：K、Ca、Na、Mg、Al） 原理：通电强制给金属离子提供电子。例：电解熔融氧化铝制铝 2Al2O3（熔融） 4Al + 3O2↑ （2）热还原法（较活泼金属：Zn、Fe、Sn、Pb、Cu） 原理：用还原剂（C、CO、H₂、Al）夺取金属氧化物中的氧；例：高炉炼铁 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （3）热分解法（不活泼金属：Hg、Ag） 原理：加热金属化合物，自身分解出金属；例：氧化汞受热分解 2HgO 2Hg + O2↑ 探究四：工业炼铁的原理与流程 1.我国的炼铁史 早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。 1996年中国钢产产量突破1亿吨，居世界第一位。 2011年我国钢产量达6.8亿吨，2012年突破7亿吨。已超过世界其他前十个国家的总和。 2.工业炼铁的原理 在高温下，利用还原剂CO把铁从铁矿石中还原出来： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 3.原料：铁矿石（提供铁元素，如赤铁矿Fe2O3）；焦炭（供热、制CO）；石灰石（造渣，除去脉石SiO2）；空气（助燃）。 4.设备：高炉 5.主要流程（高炉内三步） （1）焦炭燃烧供热 C + O2 CO2↑(放热，提高炉温) （2）生成还原剂CO C + CO2 2CO （3） CO还原铁矿石 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 （4）除杂（造渣） 石灰石分解 → 与SiO2形成炉渣，浮在铁水上方，便于分离。 ( 生铁出口为什么低于炉渣出口？ 生铁（铁水 ）密度比炉渣密度大 ) ( 提供热量 ) ( 产生CO ) ( ①燃烧放热提高炉温； ②生成CO ) ( 将杂质转化为炉渣 ) ( 提供铁元素 ) 探究五：实验室模拟炼铁---一氧化碳还原氧化铁实验 1.原理：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 2.实验装置：铁架台、硬质玻璃管、酒精喷灯、导管、试管、酒精灯（尾气处理） 3.实验步骤 （1）检查装置气密性；（2）先通一段时间一氧化碳，排尽装置内空气；（3）点燃酒精喷灯加热氧化铁；（4）实验结束，先停止加热，继续通一氧化碳至玻璃管冷却；⑤ 停止通一氧化碳，处理尾气。 4.实验现象：红棕色粉末变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。 5.注意事项探究 （1）先通CO后加热：防止一氧化碳与空气混合加热发生爆炸； （2）冷却后停通CO：防止生成的铁被空气中的氧气重新氧化； （3）尾气处理：CO有毒，直接排放污染空气，采用点燃或收集法处理。 6.实验结论：一氧化碳具有还原性，能将氧化铁还原为铁单质。 7.实验室炼铁和工业炼铁比较 对比维度 实验室炼铁 工业炼铁（高炉） 主要原料 氧化铁（如Fe2O3）、一氧化碳（CO） 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 反应原理 在高温条件下，用CO还原氧化铁 焦炭提供热量与CO，还原铁矿石 核心设备 硬质玻璃管 高炉 气体作用 CO作还原剂，需先通后停防爆炸 空气助燃、焦炭产热、造渣除杂 产物特点 较纯净的铁（铁粉） 生铁（含碳量2%-4.3%，含杂质） 实验注意 尾气需点燃处理（有毒CO） 废气需净化（含CO、粉尘） 探究六：含杂质的物质的化学方程式的计算 计算含杂质的化学方程式，核心是必须用纯净物的质量代入计算。杂质不参加反应，不能直接带入方程式。 1. 必备公式 （1）纯净物质量 = 不纯物质总质量 × 纯度 （2）纯度 = （纯净物质量 / 不纯物质总质量）× 100% 2. 解题三步法 （1） 换算：将题目给出的含杂质物质的质量，换算成纯净物质量。 （2）计算：用纯净物质量，代入化学方程式进行计算。 （3） 还原：将计算出的纯净物质量，根据要求换算回不纯物质的质量（如果需要）。 例题：炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。根据化学方程式计算：用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t，理论上可炼出纯铁多少吨？ 【答案】解：设理论上可炼出纯铁的质量为x。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 160 112 800 t×60% x 　x＝336 t 答：理论上可炼出纯铁336 t。 【解析】先计算出800 t矿石中Fe2O3的质量＝800 t×60%＝480 t，根据化学方程式可求出生成纯铁的质量。 【经典例题】 例1.2026年我国捷龙三号火箭“一箭七星”成功发射，火箭外壳使用高强度铁合金。下列可用于工业炼铁的矿石是（ ） A. 铝土矿（Al2O3） B. 赤铁矿（Fe2O3） C. 炉甘石（ZnCO3） D. 孔雀石（Cu2(OH)2CO3） 【答案】：B 【解析】：炼铁需选含铁元素的矿石，赤铁矿主要成分为Fe₂O₃，是工业炼铁常用原料；铝土矿炼铝、炉甘石炼锌、孔雀石炼铜。 例2.2026年央视春晚人形机器人采用特种钢铁部件，工业炼铁核心设备是（ ） A. 试管 B. 高炉 C. 烧杯 D. 蒸发皿 【答案】：B 【解析】：工业炼铁在高炉中进行，利用高温下CO还原铁矿石制得生铁。 例3.2026年宋词主题演艺铁制道具，炼铁反应Fe2O32Fe＋3CO2属于（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 非基本反应类型 【答案】：D 【解析】：反应物均为化合物，不符合置换反应“单质+化合物→单质+化合物”，不属于四大基本反应类型。 例4.2026年醒狮表演铁制锣鼓，下列关于金属矿物说法错误的是（） A. 金属矿物是不可再生资源 B. 赤铁矿主要成分为Fe2O3 C. 所有矿石都可用于炼铁 D. 合理开采保护金属资源 【答案】：C 【解析】：只有含铁元素且含量较高的矿石才可炼铁，不含铁的矿石不能炼铁。 例5.2026年快递铁制物流箱防锈，实验室炼铁实验中，澄清石灰水作用是（ ） A. 吸收CO B. 检验CO2 C. 干燥气体 D. 加热药品 【答案】：B 【解析】：CO2能使澄清石灰水变浑浊，用于检验生成的CO2。 例6.2026年汽车铁制外壳冶炼，下列关于铁的冶炼说法正确的是（ ） A. 炼铁过程只有物理变化 B. 高炉气体可直接排放 C. 炼铁最终得到纯铁 D. 炼铁需高温条件 【答案】：D 【解析】：炼铁是化学变化，需高温；高炉气体含CO需处理；产物为生铁非纯铁。 例7. 下列自然资源的利用过程中，发生化学变化的是（　　） A. 海水晒盐 B. 风力发电 C. 铁矿石炼铁 D. 太阳能取暖 【答案】C 【解析】A、海水晒盐是水分蒸发，溶质氯化钠结晶析出，没有生成新的物质，属于物理变化，错误；B、风力发电没有生成新的物质，属于物理变化，错误；C、铁矿石炼铁是利用一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应，生成了新的物质，属于化学变化，正确；D、太阳能取暖没有生成新的物质，属于物理变化，错误。故选C。 例8. 工业上用赤铁矿炼铁是一个复杂的过程，炼铁高炉中发生的主要反应有(　　) ①②③ ④⑤ A. ②③⑤ B. ①③⑤ C. ①④⑤ D. ②③ 【答案】B 【解析】把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下焦炭与过量空气生成CO2，同时放出大量热供给炼铁使用，在高温条件下，二氧化碳与过量焦炭反应生成CO，一氧化碳与赤铁矿(主要成分是Fe2O3)反应生成铁。炼铁高炉中发生的主要反应有①③⑤。故选B。 例9. 铝土矿的主要成分是氧化铝，常用来炼制铝合金。若要炼制含铝95%的铝合金108 t，假设在炼制过程中损失5%铝元素，则理论上需要含杂质40%的铝土矿的质量是(假设铝土矿的杂质中不含铝元素)（ ） A. 340 t B. 204 t C. 108 t D. 120 t 【答案】A 【解析】设理论上需要含杂质40%的铝土矿的质量为x，则[x×（1-40%）××100%]×（1-5%）=108t×95% x=340t 故选A。 例10. 炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示： 请根据题图和所学知识判断下列说法错误是（　　） A. 生铁属于混合物 B. 反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C. 原料中焦炭作用是提供能量和制取一氧化碳 D. 工业炼铁的设备是高炉 【答案】B 【解析】A、生铁是铁和碳的合金，属于混合物，不符合题意； B、①焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳；化学方程式为：；②二氧化碳在高温条件下，与焦炭继续发生化合反应生成具有还原性的气体一氧化碳；化学方程式为：；③一氧化碳在高温条件下，与赤铁矿石中的氧化铁发生氧化还原反应，生成铁和二氧化碳；化学方程式为：。故反应过程①②③中，属于化合反应的有①②，③既不是置换反应，也不是化合反应，符合题意； C、焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳，放出大量的热，原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，不符合题意； D、工业炼铁的设备是高炉，不符合题意。故选B。 例11.人类的生活和生产都离不开金属。 (1)下列矿石的主要成分属于氧化物的_______(填序号)。 (2)铁是应用最广泛的金属，下图是实验室模拟工业炼铁的装置图。 分别写出硬质玻璃管和试管内产生的现象：__________________。硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为：__________________________； 【答案】（1） AC （2） 红色粉末变黑色(红色粉末中有黑色物质生成)、澄清石灰水变浑浊 ③. Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 【解析】（1）、赤铁矿、铝土矿的主要成分分别是Fe2O3、Al2O3，均是由两种元素组成的且有一种是氧元素的化合物，均属于氧化物。孔雀石中主要成分是Cu2(OH)2CO3是由四种元素组成的化合物，不属于氧化物；（2）在高温的条件下，一氧化碳将红色的氧化铁还原为黑色的铁粉，同时生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 例12. 如下图所示的炼铁高炉中发生了许多化学反应，其中就涉及到碳及其化合物的相互转化。请回答下列问题。 (1)空气通过进风口与原料中的焦炭充分反应，其化学方程式为______________。 (2)由(1)中产生的气体与炽热的焦炭会继续反应，其化学方程式为_________。 (3)其中生成铁的主要反应为，该反应中发生氧化反应的物质是________。(填序号) A．Fe2O3　　B．CO　　C．Fe　　D．CO2 【答案】 ①. C＋O2 CO2 ②. C＋CO2 2CO ③. B 【解析】根据所学知识和题中信息知，(1)空气通过进风口与原料中的焦炭充分反应，其化学方程式为C＋O2 CO2(或C＋O2 CO2) 。(2)由(1)中产生的气体与炽热的焦炭会继续反应，其化学方程式为C＋CO2 2CO。 (3)生成生铁的主要反应为Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2，该反应中发生氧化反应的物质是B．CO，一氧化碳中碳化合价升高。 例13. 为了测定石灰石中碳酸钙的质量分数，某兴趣小组的同学称取石灰石样品12.5g，高温煅烧至质量不再改变，称得剩余固体质量为8.1g（假设杂质不参加反应）试计算： （1）生成二氧化碳质量是多少g。 （2）石灰石样品中碳酸钙的质量分数是多少？（写出计算过程） 【答案】 （1）4.4g （2） 80% 【解析】（1）据质量守恒定律可知反应前后物质的总质量不变，所以生成二氧化碳质量为：12.5g-8.1g =4.4g； （2）解：设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钙的质量为x x=10g 石灰石样品中碳酸钙的质量分数是10g÷12.5g×100%=80% 答：石灰石样品中碳酸钙的质量分数是80% 例14.2026年全国推进乡村振兴，农用铁制农具广泛使用，铁制农具由铁矿石冶炼加工而来。请结合化学知识回答： （1）磁铁矿的主要成分是__________，赤铁矿中铁元素的化合价为__________。 （2）工业炼铁过程中，焦炭转化为还原剂的两步反应依次为： C＋O2 CO、，第二步反应属于__________反应（填基本类型）。 （3）下列物质不能用于炼铁的是（ ） A.Fe3O4 B. FeCO3 C. CuO D. Fe2O3 （4）实验室模拟炼铁结束后，要继续通CO至玻璃管冷却，目的是（ ） A. 节约药品 B. 防止生成的铁被氧化 C. 除去多余氧化铁 D. 使反应更充分 （5）炼铁时鼓入热空气的主要作用是，提高炉温并__________。 （6）下列关于生铁的说法错误的是（） A. 生铁是铁的合金 B. 生铁的硬度比纯铁大 C. 生铁是纯净的铁 D. 生铁可用于铸造铁锅 【答案】 （1）Fe3O4 ；+3（2）C＋CO2 2CO ；化合（3）C（4）B（5）使焦炭充分燃烧；生成还原剂一氧化碳（6）C 【解析】（1）磁铁矿为四氧化三铁，赤铁矿中Fe为+3价。（2）二氧化碳与碳高温生成一氧化碳，属于化合反应。（3）氧化铜不含铁元素，不能炼铁。（4）高温铁易被氧气氧化，冷却前需持续通CO保护。（5）热空气提供氧气，使焦炭充分燃烧放热并生成CO。（6）生铁含碳等杂质，是混合物，不是纯铁。 例15.2026年，我国新一代载人运载火箭完成关键试车，箭体大量使用铁基合金结构件。工业上以赤铁矿为原料冶炼生铁是获得铁材料的重要途径。结合铁的冶炼知识，回答下列问题。 (1) 赤铁矿的主要成分化学式为________，该物质由________元素组成。 (2) 工业炼铁的核心设备是（ ） A. 电炉 B. 高炉 C. 电解槽 D. 回转窑 (3) 炼铁原料中，焦炭的两个主要作用是提供热量和________，反应生成还原剂________。(4) 炼铁过程中，石灰石的主要作用是除去矿石中的（ ） A. 铁 B. 二氧化硅（脉石） C. 一氧化碳 D. 二氧化碳 (5) 高炉内一氧化碳还原氧化铁的化学方程式中，反应条件是________，还原剂是________。 (6) 下列关于炼铁产物的说法正确的是（ ） A. 得到纯铁 B. 得到生铁，属于合金 C. 得到钢 D. 得到氧化铁 (7) 实验室用CO还原Fe2O3时，要先通CO再加热，目的是排尽装置内的________，防止加热时发生________。 (8) 下列矿石中，不适合用于工业炼铁的是（ ） A. 磁铁矿 B. 赤铁矿 C. 铝土矿 D. 菱铁矿 【答案】(1)Fe2O3 ；铁、氧（或Fe、O） (2) B (3) 生成一氧化碳（或CO）；一氧化碳（或CO） (4) B (5) 高温；一氧化碳（或CO） (6) B(7) 空气；爆炸 (8) C 【解析】(1) 赤铁矿主要成分为氧化铁，化学式Fe2O3，由铁元素和氧元素组成。(2) 工业炼铁在高炉中进行。(3) 焦炭燃烧放热，同时与CO₂反应生成CO，作为还原剂。(4) 石灰石高温分解生成CaO，与SiO₂反应形成炉渣除去脉石。(5) CO还原Fe2O3需要高温，CO夺取氧，作还原剂。(6) 高炉炼铁得到生铁，是含碳的铁合金，不是纯铁。(7) 先通CO排尽空气，防止CO与空气混合加热爆炸。(8) 铝土矿主要成分为Al2O3，不含铁，不能炼铁。 五．课堂检测 （一）选择题 1.2026年6G光通信技术突破，设备铁制零件需防锈。炼铁原理：Fe2O32Fe＋3CO2，该反应中还原剂是（ ） A. Fe2O3 B. CO C. Fe D. CO2 【答案】：B 【解析】：CO夺取Fe2O3中的氧，发生氧化反应，作还原剂；Fe2O3提供氧，作氧化剂。 2.2026年深圳华强北电子设备铁制外壳防锈，工业炼铁原料不包括（ ） A. 铁矿石 B. 焦炭 C. 氧气 D. 石灰石 【答案】：C 【解析】：工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石、热空气（非纯氧）；石灰石用于除脉石造渣。 3.2026年朱雀三号火箭回收试验，箭体铁合金冶炼中，焦炭作用是（ ） ①产生CO ②提供热量 ③作还原剂 ④除杂质 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④ 【答案】：A 【解析】：焦炭燃烧放热、生成CO2，CO2与C高温生成CO（还原剂），故焦炭作用：供热+制还原剂。 4.2026年闽式福年铁制香炉，下列金属在自然界以单质形式存在的是（ ） A. 铁 B. 铝 C. 金 D. 锌 【答案】：C 【解析】：金化学性质极稳定，以单质形态存在；铁、铝、锌活泼，以化合物形态存在。 5.2026年非遗英歌舞铁制兵器，工业炼铁中石灰石作用是（ ） A. 制CO B. 作还原剂 C. 除脉石（SiO2）造渣 D. 作燃料 【答案】：C 【解析】：石灰石高温分解生成CaO，CaO与SiO2反应生成炉渣，除去矿石中脉石。 6.2026年敦煌飞天铁制饰品，实验室CO还原Fe2O3现象描述正确的是（ ） A. 红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊 B. 黑色粉末变红，澄清石灰水变浑浊 C. 红棕色粉末变蓝，澄清石灰水无变化 D. 黑色粉末变蓝，澄清石灰水无变化 【答案】：A 【解析】：红棕色Fe2O3被还原为黑色铁粉，生成CO2使澄清石灰水变浑浊。 7.2026年家用铁锅冶炼原料，下列物质不能作为炼铁原料的是（ ） A. FeSO4 B. 赤铁矿 C. 磁铁矿 D. 菱铁矿 【答案】：A 【解析】：FeSO4是铁盐，非天然矿石，工业炼铁不使用；其余均为天然铁矿石。 8.下图是甲是初中化学炼铁的基本原理。乙是工业炼铁高炉的结构图。下列说法错误的是 A.由甲图加热装置可知炼铁需要高温 B.乙图中焦炭燃烧产生高温也可以反应产生一氧化碳 C.乙图中出铁口应该比出渣口高一些 D.甲图中b处在操作时应该接尾气处理装置 【答案】C 【解析】A.从图中可以看出，该实验用的是酒精喷灯，故知炼铁需要高温；B.焦炭的作用有两个，一是和氧气反应放出大量的热生成二氧化碳，二是生成的二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁中的还原剂；C.因为生铁的密度比炉渣大，故出铁口应该比出渣口低一些；D.实验前和实验后通入的一氧化碳都不参加反应，而一氧化碳会污染空气，故甲图中b处在操作时应该接尾气处理装置； 9. 下列金属主要以单质形式存在于自然界中的是( ) A. Fe、Cu B. Au、Ag C. Hg、Cu D. Al、Cu 【答案】B 【解析】Al > Fe >H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au；在金属活性顺序中金是最不活泼的金属，在自然界中常以单质形式存在；银的化学活性较金强，在自然界主要以化合物的形式存在；铜汞在自然界也主要以化合物的形式存在。故选B。 点睛：由金属在自然界的存在形式与金属的化学活性顺序可知：自然界中的金属除极少数不活泼的金属（金）以单质形式存在外，都以化合物的形式存在。 10．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．a处固体减少的质量等于生成的CO2的质量 【答案】C 【解析】A、实验时应先通CO排空气，再点燃酒精灯加热，防止爆炸，错误；B、氧化铁被还原成铁时，实验现象为：a处固体由红色变成黑色，错误；C、一氧化碳还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，检验二氧化碳可用澄清石灰水，正确；D、a处固体减少的质量，即氧化铁被还原后损失的氧元素质量，等于生成的CO2的质量减去反应消耗的一氧化碳的质量，错误；故选C。 11. 下图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是( ) A. 充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡 B. 在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色 C. 该实验的反应原理为FeO+ COFe+ CO2 D. 在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中 【答案】A 【解析】A、生成的Fe能与盐酸反应生成氢气，有气泡，故A正确；B、反应中红色的氧化铁变为黑色的铁，故B不正确；C、不符合客观事实，故C不正确；D、产生的尾气中含量未反应完的CO，有毒，需要进行尾气处理，故D不正确。故选A。 12. 某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是( ) A. 120 t B. 108 t C. 96 t D. 84 t 【答案】A 【解析】反应前后铁元素的总质量相等。设：需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是x 63t×96%=（1-20%）×x××(1-10%)x=120t故选：A。 13．化学兴趣小组的同学模仿工业炼铁原理，设计如图实验，下到有关说法不正确的是 A．实验开始先通入CO，再点燃酒精灯 B．实验结束后，观察到有黑色固体被磁铁吸引，证明有铁生成 C．关闭止水夹一段时间后注射器内溶液变浑浊 D．装置中气球的作用是收集CO2，防污染空气 【答案】D 【解析】A、CO不纯燃烧时易爆炸，实验开始先通入CO，是为了排尽装置内的空气，防止爆炸，故A正确；B、铁能被磁铁吸引，所以有黑色固体被磁铁吸引，证明有铁生成，故B正确；C、一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，关闭止水夹，二氧化碳进入注射器，与澄清石灰水反应，可观察到澄清石灰水变浑浊，故C正确；D、气球是为了收集CO，防止污染空气，故D错误。故选D。 14. 把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物是（ ） A. 钢 B. 生铁 C. 纯铁 D. 锰钢 【答案】B 【解析】铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温的条件下，利用铁矿石中有效成分氧化铁Fe2O3与一氧化碳反应，生成铁和二氧化碳。此时的铁中含有其他一些杂质，属于生铁。故选B。 15. 工业上煅烧硫铁矿用来生产硫酸，用X表示硫铁矿中主要成分。煅烧反应的化学方程式为：4X + 11O2 2Fe2O3+ 8SO2，则x为( ) A. FeS2 B. Fe2S3 C. FeSO4 D. FeS 【答案】A 【解析】依据质量守恒定律：化学变化前后元素种类不变，原子个数不变；反应后Fe、O、S的原子个数分别为4、22、8，反应前已知O的原子个数为22，故4X中含有Fe、S的原子个数分别为4、8，故X的化学式为A. FeS2。故选A。 （二）非选择题 16. 实验室模拟炼铁的实验装置如图所示． 试回答下列问题： （1）写出有标号仪器的名称：a ______ ，b _____ 。 （2）实验中看到的实验现象为：玻璃管中的粉末 _______ ，试管里的澄清石灰水 ___________ 。 （3）玻璃管中反应的化学方程式为 _____________________ 。 （4）加热氧化铁之前，先通一会儿一氧化碳的作用是 ____________ 。 （5）该实验设计装置C的目的是 ______________ 。 【答案】 （1）铁架台 导管 （2）由红色逐渐变黑 变浑浊 （3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （4）排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸 （5）燃烧未反应的一氧化碳，防止污染空气 【解析】（1）题中标号仪器的名称为a为铁架台、b为酒精灯；（2）一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验中看到的实验现象为：玻璃管中的粉末由黑色变红色，试管里的澄清石灰水变浑浊；（3）玻璃管中反应的化学方程式为3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2；（4）CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再点燃酒精灯加热氧化铁。加热氧化铁之前，先通一会儿一氧化碳的作用是排进装置内的空气防止发生爆炸；（5）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，该实验设计装置C的目的是处理尾气，防止污染空气。 17.2026年正月十五元宵节，全国多地举办非遗铁制花灯展，铁制花灯骨架由生铁打造，美观坚固。结合工业炼铁知识，回答下列问题： （1）工业上炼铁的核心设备是__________，炼铁的原料中用于提供还原剂和热量的是__________。 （2）下列矿石中，最适合用于工业炼铁的是（ ） A. 赤铁矿（Fe2O3） B. 铝土矿 C. 孔雀石 D. 方解石 （3）工业炼铁的主要反应原理是一氧化碳还原氧化铁，该反应的化学方程式为__________，反应中发生还原反应的物质是__________。 （4）实验室模拟炼铁时，先通入一氧化碳再加热的目的是（ ） A. 加快反应速率 B. 排尽装置内空气，防止爆炸 C. 提高铁的纯度 D. 防止石灰水倒吸 （5）炼铁得到的生铁属于__________（填“纯净物”或“混合物”），生铁和钢的本质区别是__________不同。 （6）下列关于金属矿物的说法正确的是（ ） A. 金属矿物是可再生资源 B. 金在自然界中以单质形式存在 C. 所有矿石都能用来炼铁 D. 黄铁矿是最理想的炼铁原料 【答案】（1）高炉；焦炭（2）A（3）Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；氧化铁（\ce{Fe_{2}O_{3}}） （4）B（5）混合物；含碳量（6）B 【解析】（1）工业炼铁在高炉内进行，焦炭燃烧放热，同时生成一氧化碳还原剂。（2）赤铁矿主要成分为氧化铁，富含铁元素，是炼铁主要原料。（3）一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，氧化铁失去氧，发生还原反应。（4）一氧化碳是可燃性气体，与空气混合加热易爆炸，先通CO排空气。（5）生铁含碳和其他杂质，属于混合物；生铁与钢的差异在于含碳量不同。（6）金属矿物不可再生；金化学性质稳定，以单质存在；只有铁矿石可炼铁；黄铁矿含铁量低且污染大。 18.2026年我国自主研发的C929大型客机完成关键试飞，机身大量使用铁合金部件。铁合金由生铁进一步炼制而成，结合铁的冶炼知识完成问题： （1）工业炼铁原料中，石灰石的作用是将矿石中的脉石转化为__________，高炉炼铁得到的产品是__________。 （2）炼铁反应3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2中，还原剂是（） A. Fe2O3 B. CO C. Fe D. CO2 （3）实验室用CO还原氧化铁时，观察到的实验现象：红棕色粉末变为__________色，澄清石灰水__________。 （4）下列关于炼铁过程的说法，正确的是（ ） A. 反应属于置换反应 B. 反应在常温下即可进行 C. 尾气需要进行处理 D. 炼铁只发生物理变化 （5）铁元素在自然界中主要以__________（填“单质”或“化合物”）形式存在，原因是__________。 （6）保护金属资源的途径不包括（ ） A. 回收废旧金属 B. 合理开采矿物 C. 大量使用金属制品 D. 寻找金属代用品 【答案】（1）炉渣；生铁（2）B（3）黑；变浑浊（4）C（5）化合物；铁的化学性质比较活泼（6）C 【解析】（1）石灰石用于造渣除杂，高炉炼铁直接得到的是生铁。（2）一氧化碳夺取氧化铁中的氧，作还原剂。（3）氧化铁被还原为黑色铁粉，生成二氧化碳使石灰水变浑浊。（4）反应物均为化合物，不是置换反应；需高温；尾气含毒CO必须处理；炼铁是化学变化。（5）铁易与氧气、水反应，因此以化合物形式存在。（6）大量使用金属会加速资源消耗，不属于保护措施。 19.2026年元宵节期间，多地举办非遗打铁花、传统冶铁技艺展演。古代冶铁与现代工业炼铁原理相似，都利用还原剂将铁从其氧化物中还原出来。请结合知识回答： (1) 古代用木炭炼铁，木炭与现代炼铁中的________作用相似，都可提供热量并生成________。 (2) 下列铁的矿石中，铁元素质量分数最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 (3) 铁在自然界中大多以________（填“单质”或“化合物”）形式存在，原因是铁的化学性质比较________。 (4) 冶铁反应：3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2 ，该反应不属于（ ） A. 氧化还原反应 B. 化学变化 C. 置换反应 D. 炼铁核心反应 (5) 实验中观察到红棕色粉末变为________色，生成的气体能使澄清石灰水变________。 (6) 下列金属在自然界以单质形式存在的是（） A. Fe B. Al C. Au D. Zn (7) 炼铁尾气中含有毒气体________，必须进行________处理后才能排放。 (8) 保护金属资源的有效途径不包括（ ） A. 回收废旧金属 B. 合理开采矿物 C. 大量开采、无节制使用 D. 防止金属锈蚀 【答案】(1) 焦炭；一氧化碳（或CO）(2) B(3) 化合物；活泼(4) C(5) 黑；浑浊(6) C (7) 一氧化碳（或CO）；尾气（或点燃/收集）(8) C 【解析】(1) 木炭和焦炭都可燃烧供热、生成CO作还原剂。(2) 磁铁矿（Fe3O4）中铁的质量分数最高。(3) 铁化学性质活泼，自然界以化合物形式存在。(4) 反应物都是化合物，不是置换反应。(5) Fe2O3红棕色变Fe黑色，生成CO2使石灰水浑浊。(6) 金化学性质极稳定，以单质存在。(7) CO有毒，必须进行尾气处理。(8) 金属资源不可再生，不能无节制开采。 六．课后作业 （一）完成知识清单 1.地球上金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除______、______等少数不活泼金属以单质形式存在外，其余金属都以______形式存在。 2.赤铁矿的主要成分是______，磁铁矿的主要成分是______，铝土矿的主要成分是______。 3.人类每年从矿石中提炼量最大的金属是______。 4.实验室一氧化碳还原氧化铁的实验原理：在高温下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为______。 5.实验室一氧化碳还原氧化铁实验，实验开始先______，目的是排尽装置内空气，防止加热时发生爆炸。 6.实验室一氧化碳还原氧化铁实验，实验结束后先______，继续______至玻璃管冷却，防止生成的铁被空气中氧气重新氧化。 7.实验室一氧化碳还原氧化铁实验中，硬质玻璃管内的现象是______粉末逐渐变为______色；澄清石灰水的作用是______，现象为______；尾气需处理，原因是______。 8.工业炼铁的主要设备是______。 9.工业炼铁的原料有______、______、______和热空气。 10.工业炼铁中，焦炭的作用：一是燃烧______，提供高温；二是与二氧化碳反应生成______（作还原剂）。 11.工业炼铁中，石灰石的作用是将矿石中的______转化为炉渣。 12.工业炼铁炉内，碳与氧气反应生成二氧化碳的化学方程式为______；二氧化碳与碳在高温下生成一氧化碳的化学方程式为______。 13.工业炼铁的核心反应原理（一氧化碳还原氧化铁）的化学方程式为______。 14.工业炼铁得到的产品是______，属于______（填“纯净物”或“混合物”）。 15.实验室炼铁用______提供高温，若用酒精灯需加______，以集中火焰、提高温度。 【答案】1.金；银；化合物 2.Fe2O3；Fe3O4；Al2O3 3.铁 4.3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2 5.通入一氧化碳 6.停止加热；通入一氧化碳 7.红棕色；黑；检验生成的二氧化碳；澄清石灰水变浑浊；一氧化碳有毒，会污染空气 8.高炉 9.铁矿石；焦炭；石灰石 10.放热；一氧化碳 11.二氧化硅 12. C＋CO2 2CO ；C＋CO2 2CO； 13.3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2 14.生铁；混合物 15.酒精喷灯；金属网罩 （二）强化训练 一．选择题 1.2026年国产机器人齿轮用生铁制造，生铁与钢的主要区别是（ ） A. 颜色不同 B. 含碳量不同 C. 形状不同 D. 导电性不同 【答案】：B 【解析】：生铁含碳量2%~4.3%，钢含碳量0.03%-2%，均为铁碳合金。 2.2026年敦煌灯会铁制灯架防锈，实验室CO还原Fe2O3实验操作顺序正确的是（ ） ①加热 ②通CO ③停止加热 ④停止通CO A. ①②③④ B. ②①③④ C. ①②④③ D. ②①④③ 【答案】：B 【解析】：先通CO排空气防爆炸，反应后先停加热、冷却后停CO，防生成的铁被氧化。 3.2026年国产芯片铁制支架冶炼，下列关于炼铁说法正确的是（ ） A. 炼铁产物是纯铁 B. 炼铁属于物理变化 C. 磁铁矿主要成分为Fe3O4 D. 尾气可直接排放 【答案】：C 【解析】：炼铁产物是生铁（含杂质），属化学变化；尾气含毒CO需处理；磁铁矿主要成分为Fe3O4 。 4.2026年元宵非遗铁制花灯，我国春秋时期已炼铁。下列矿石含铁量最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 【答案】：B 【解析】：磁铁矿（Fe3O4）中铁元素质量分数约72.4%，高于赤铁矿（70%）、菱铁矿、黄铁矿。 5.2026年陇西社火铁制道具，《天工开物》记载炼铁：“扇炉风箱必用四人”，鼓风目的是（ ） A. 降低温度 B. 提供充足O2，提高炉温 C. 减少CO生成 D. 增加矿石质量 【答案】：B 【解析】：鼓风增大氧气浓度，使燃料充分燃烧，提高炉温，加快反应速率。 6.2026年故宫十二花神文物铁制构件，古代炼铁用木炭，现代用焦炭。焦炭与木炭相同作用是（ ） A. 作催化剂 B. 供热、制还原剂 C. 作装饰品 D. 除杂 【答案】：B 【解析】：木炭/焦炭均燃烧供热、生成CO作还原剂，核心作用一致。 7. 把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入到高炉中进行冶炼，得到的产物是( ) A. 钢 B. 生铁 C. 纯铁 D. 锰钢 【答案】B 【解析】铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。把铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温的条件下，利用铁矿石中有效成分氧化铁Fe2O3与一氧化碳反应，生成铁和二氧化碳。此时的铁中含有其他一些杂质，属于生铁。故选B。 8. 炼铁高炉中发生了下列反应：①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁　②高温煅烧石灰石　③灼热的焦炭和二氧化碳反应　④焦炭充分燃烧 ；其中属于化合反应的是( ) A. ①和④ B. ②和③ C. ③和④ D. 只有④ 【答案】C 【解析】化合反应是两种或两种以上的物质反应生成一种物质，其特征是：“多变一” A、一氧化碳和铁矿石反应生成铁和二氧化碳不符合“多变一”的特征，不属于化合反应． B、石灰石生成二氧化碳和氧化钙的反应不符合“多变一”的特征，符合一变多的分解反应特征．C、焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应． D、焦炭充分燃烧生成二氧化碳的反应符合“多变一”的特征，属于化合反应．故选C． 9．如图是模拟炼铁的实验装置。下列说法正确的是( ) A．反应中铁元素的化合价由+2变为0价 B．实验过程中，a处固体由黑色变为红棕色 C．可用水吸收尾气中的CO D．参加反应的CO和氧化铁的质量比为21:40 【答案】D 【解析】A、一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁中的铁元素显+3价，铁单质中铁元素显0价，即反应中铁元素的化合价由+3变为0价，故错误； B、氧化铁是红棕色的，铁粉是黑色的，所以实验过程中a处出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故错误；C、CO难溶于水，不可用水吸收尾气中的CO，故错误； D、由可知，参加反应的CO和氧化铁的质量比为（3×28）：160=21：40，故正确。故选D。 10．用如图所示的实验装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。下列说法不正确的是 A．开始时应先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热 B．装置A处的现象为固体粉末由红棕色逐渐变为黑色 C．参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为40：7 D．实验装置中澄清石灰水的作用是吸收和检验二氧化碳并收集一氧化碳 【答案】C 【解析】A、开始时应先通入一氧化碳，排出装置中的空气，后预热玻璃管，以防止发生爆炸，该选项说法正确；B、实验中A处，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，粉末由红棕色逐渐变为黑色，该选项说法正确；C、反应的化学方程式为：，参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为：（56×2+16×3）：（28×3）=40:21，该选项说法不正确；D、二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，能使澄清石灰水变浑浊，实验装置中澄清石灰水的作用是吸收和检验二氧化碳，且该装置可通过排水法收集一氧化碳，该选项说法正确。故选：C。 11．利用甲酸( HCOOH)与浓硫酸制备CO，并用如下实验装置验证CO的有关性质。已知：HCOOHCO↑+H2O，下列说法不正确的是 A．操作时，先点燃乙处酒精灯，再滴加HCOOH B．装置丙的作用是防止倒吸 C．装置丁既可检验CO2，又可收集CO D．充分加热，乙处固体由红色变为黑色 【答案】A 【解析】A、操作时，先滴加HCOOH，生成一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃乙处酒精灯，以防止发生爆炸，故A不正确；B、装置丙能防止丁装置的石灰水进入乙装置，故装置丙的作用是防止倒吸，故B正确；C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，根据石灰水是否变浑浊，装置丁可检验CO2；一氧化碳不与石灰水反应，该装置可以通过排水法收集CO，故C正确；D、一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，红棕色粉末逐渐变成黑色，故D正确。故选A。 12．下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是 A．赤铁矿的主要成分是Fe2O3 B．硬质玻璃管中红色固体变为黑色 C．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气 D．实验时应先点燃酒精喷灯后再通CO 【答案】D 【解析】A、赤铁矿的主要成分是Fe2O3，故A正确；B、一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，硬质玻璃管中红色固体变为黑色，故B正确；C、一氧化碳具有可燃性，用燃着的酒精灯可防止CO污染空气，故C正确；D、为防止发生爆炸，实验时应先通CO后再点燃酒精喷灯，故D不正确。故选D。 13．CO、H2还原Fe2O3的过程相似，大致分为三个阶段。向4.8gFe2O3中不断地通入H2，不断加热，实验测得固体残留率随温度的变化曲线如图所示。 （已知：固体残留率=） 下列叙述错误的是（ ） A．从a到d点，固体中的氧元素的含量逐渐变小 B．从a到d点，固体减少的质量等于生成的水的质量 C．bc段发生反应的化学方程式为Fe3O4+H23FeO+H2O D．d点对应固体为Fe，其质量为3.36g 【答案】B 【解析】A、CO、H2还原Fe2O3的过程相似，铁的氧化物中的氧元素逐渐被氢气夺去，固体中的含氧量逐渐变小，叙述正确；B、从a到d点，固体减少的质量等于参加反应固体中所减少氧元素的质量，不等于生成的水的质量，叙述错误；C、铁的氧化物有Fe2O3、Fe3O4、FeO，氧元素质量分数分别为：30%、27.6%、22.2%，根据从a到d点，固体中的含氧量逐渐变小，第一阶段氢气与Fe2O3反应生成Fe3O4和水，第二阶段氢气与Fe3O4反应生成FeO和水，第三阶段氢气与FeO反应生成Fe和水，所以bc段发生反应的方程式为Fe3O4+H23FeO+H2O，叙述正确；D、4.8gFe2O3中铁元素质量为：，d点对应固体质量=反应前氧化铁的质量×固体残留率=4.8g×70%=3.36g，所以d点对应固体为Fe,其质量为3.36g，叙述正确。故选B。 14．某混合气体中可能含有H2、CO和CO2中的一种或几种，为检验其成分，小明同学按照下图装置进行实验时观察到红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊，由此可知混合气体的组成情况可能有（ ） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】D 【解析】实验时观察到红棕色固体变黑，说明含有氢气或一氧化碳，澄清石灰水变浑浊，可能含有二氧化碳，混合气体的组成情况可能有：1.氢气、二氧化碳，2.氢气、一氧化碳，3.一氧化碳、二氧化碳，4.氢气、一氧化碳、二氧化碳，5.一氧化碳共5种情况，故选D。 15．已知：，。用下图装置研究炼铁原理。下列说法正确的是（ ） A．实验时，先加热Fe2O3，后加热CaC2O4 B．装置②中粉末由红变黑，取黑色粉末溶于稀盐酸，有气泡产生，说明有Fe生成 C．装置③中澄清石灰水变浑浊，也能说明装置②中有Fe生成 D．若装置①中CaC2O4质量为12.8g，经充分加热分解，将所得残留固体加入100.0g水中，搅拌，得到105.6g澄清石灰水，无固体剩余 【答案】B 【解析】A、①加热生成一氧化碳、二氧化碳，一氧化碳属于易燃易爆气体，故应先加热草酸钙，使得生成气体驱赶净装置中空气，避免发生爆炸，不符合题意；B、氧化铁与稀盐酸反应不生成气体，而草酸钙分解生成的一氧化碳可以在加热时与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，铁能和盐酸反应生成氢气，符合题意；C、装置③中澄清石灰水变浑浊，可能是因为草酸钙分解生成的碳酸钙再分解生成的二氧化碳，不符合题意；D、一份草酸钙生成一份氧化钙，故设12.8g草酸钙完全分解生成氧化钙质量为x, , 氧化钙与水发生化合反应生成氢氧化钙，但氢氧化钙微溶于水，生成的氢氧化钙不能完全溶于水，不符合题意；故选B。 二．非选择题 16. 物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。 (1)请写出下列反应的化学方程式： ①木炭还原氧化铜______________________； ②一氧化碳还原氧化铁________________。 (2)A、B装置中澄清石灰水的作用是________________________________。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是________________________________。 (4)在A装置中，当观察到________________时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。 【答案】（1） （2） 检验是否有二氧化碳生成 （3） 除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气 （4） A装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出 【解析】木炭和一氧化碳都具有还原性，都可用于冶炼金属。(1) ①木炭还原氧化铜会生成二氧化碳和铜∶；②一氧化碳还原氧化铁会生成铁和二氧化碳∶。(2)A、B装置中澄清石灰水的作用是检验是否有二氧化碳生成，二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙沉淀，可使石灰水变浑浊。 (3)B装置最右端酒精灯的作用是除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气，一氧化碳有毒，属于空气污染物。(4)在A装置中，当观察到装置竖直的试管内导管口不再有气泡冒出时，证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。 17.2026年爱知亚运会中国场馆配套工程大量使用钢铁材料，钢铁的生产核心是铁的冶炼。依据所学知识完成下列问题： （1）工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，反应条件是__________，该反应__________（填“是”或“不是”）置换反应。 （2）下列金属在自然界中以单质形式存在的是（ ） A. Fe B. Al C. Au D. Zn （3）炼铁高炉尾气中含有毒气体__________，因此必须进行__________处理。 （4）下列矿石中铁元素质量分数最高的是（ ） A. 赤铁矿 B. 磁铁矿 C. 菱铁矿 D. 黄铁矿 （5）金属矿物属于__________（填“可再生”或“不可再生”）资源，因此我们要__________金属资源。 （6）实验室CO还原Fe2O3实验中，澄清石灰水的作用是（ ） A. 吸收一氧化碳 B. 检验二氧化碳 C. 干燥气体 D. 提供热量 【答案】（1）高温；不是（2）C（3）一氧化碳（CO）；尾气处理（点燃/收集）（4）B （5）不可再生；保护和合理利用（6）B 【解析】（1）炼铁需要高温，反应物无单质，不属于置换反应。（2）金化学性质极稳定，自然界以单质存在。（3）高炉尾气含CO有毒，必须点燃或收集处理。（4）磁铁矿中铁元素质量分数约72.4%，为常见铁矿石中最高。（5）金属矿物形成周期极长，属于不可再生资源，需合理保护。（6）澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，用于检验二氧化碳。 18.钢铁工业是国家工业的基础。 (1)下图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题。 若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式： A区：___________________________________， B区：___________________________________。 (2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理实验，对固体产物成分等进行探究。 [设计实验] 用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如下图。 [进行实验] 该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据： ①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0 g(玻璃管的质量为60.0 g) ②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8 g(冷却到室温称量) [分析与讨论] 本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。 [查阅资料] ①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。 ②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。 ③ 四氧化三铁 氧化亚铁 氧化铁 铁粉 颜色 黑色 黑色 红色 黑色 能否被磁铁吸引 能 不能 不能 能 [实验与猜想] ①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和_________________。 ②进行猜想：黑色固体粉末可能 a．全部为铁； b．_________________； c．_________________； [得出结论] 通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为_________(写名称)。 [反思与评价] ①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。 ②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有_________。 A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳 【答案】（1） ， （2）[实验与猜想]氧化亚铁/FeO 铁和四氧化三铁的混合物 [得出结论]全部是四氧化三铁(二者可互换，化学式也可) 四氧化三铁和铁的混合物。 [反思与评价] AB 【解析】（1）依据A区主要是生成铁的反应，是氧化铁和一氧化碳高温条件下生成铁和二氧化碳，所以方程式为： ；而B区主要是产生一氧化碳和提供热量，共发生了两个反应，方程式为： ， （2）实验与猜想①依据表中信息可知不能被磁铁吸引的物质是氧化铁和氧化亚铁，固体全部能被吸引，说明固体中一定不含有这两者；②由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以可对黑色固体的成分可能是：全部是铁；全部是四氧化三铁；两者的混合物；所以猜想b、c为四氧化三铁及铁和四氧化三铁的混合物。[得出结论]依据实验测得的数据可知氧化铁的质量是：66g﹣60g=6g这些氧化铁中含有的氧元素质量是： 由于反应前后固体质量差即为氧化铁失掉的氧的质量，所以可知反应前后失掉的氧的质量是：66g﹣65.2g=0.8g，所以该固体不可能全是铁，固体中还有1g氧元素没有失掉假设全是四氧化三铁则其含有的氧元素质量是：，故不可能全部是四氧化三铁所以该固体粉末是铁与四氧化三铁的混合物；反思与评价A、由于一氧化碳不能与氢氧化钠反应，结合装置的特点可知该装置能收集一氧化碳，同时排出氢氧化钠溶液； B、二氧化碳和氢氧化钠溶液能反应，所以可以用来吸收二氧化碳； C、由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应时没有明显的现象产生，所以不能用它来检验二氧化碳的存在。故选AB。 19.2026年，全国城市更新行动持续推进，共享单车、桥梁栏杆、地铁构件等大量使用钢铁制品。钢铁的生产与防护是化学在生活中的重要应用。 (1) 工业炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、________和________。 (2) 生铁和钢都是铁的合金，主要区别是________不同，生铁含碳量比钢________。 (3) 下列物质可用来炼铁的是（ ） A. CuO B. Fe3O₄ C. Al2O3 D. MnO2 (4) CO还原Fe2O3时，氧化铁发生________反应，CO发生________反应。 (5) 实验室模拟炼铁装置中，澄清石灰水的作用是检验（ ） A. CO B. CO2 C. O2 D. H2O (6) 实验结束后，先停止加热，继续通CO至冷却，目的是防止生成的铁被空气中的________氧化，同时防止石灰水________。 (7) 下列做法不利于保护金属资源的是（ ） A. 铁制品表面刷漆 B. 废旧金属随意丢弃 C. 寻找金属代用品 D. 合理开采矿石 (8) 炼铁过程中，既能提高炉温又能提供还原剂的物质是（ ） A. 铁矿石 B. 石灰石 C. 焦炭 D. 纯铁 【答案】(1) 石灰石；空气(2) 含碳量；高(3) B(4) 还原；氧化(5) B(6) 氧气；倒吸 (7) B(8) C 【解析】(1) 工业炼铁四大原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2) 生铁与钢本质区别是含碳量不同，生铁含碳量更高。(3) Fe3O₄是磁铁矿主要成分，可用于炼铁。(4) Fe2O3失去氧被还原，CO得氧被氧化。(5) 澄清石灰水用来检验CO2。(6) 防铁被氧气氧化，同时防液体倒吸使玻璃管炸裂。(7) 废旧金属应回收利用，随意丢弃浪费资源。(8) 焦炭燃烧供热，同时生成CO还原剂。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $