第17讲 金属矿物及铁的冶炼（暑假预习讲义）新九年级化学新教材沪教版

第16讲 金属矿物及铁的冶炼 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能认识大多数金属在自然界中以金属矿物的形式存在，知道一些常见的金属矿物（铁矿、铝矿）的主要化学成分。 2.能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。 3.能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。 4.简要叙述工业炼铁的反应原理。 预习重点 1.一氧化碳还原氧化铁的实验原理与操作要点； 2.工业炼铁的原理、原料及设备 预习难点 1.一氧化碳与氧化铁反应的原理、现象及注意事项； 2.实验室模拟炼铁和工业炼铁的区别； 3.含杂质物质的化学方程式计算 情｜境｜启｜思 问题1：“同学们，这些物品在我们生活中随处可见，它们主要由什么材料制成的？这些金属材料是从哪里来的？是自然界中直接‘捡’来的吗？” 问题2：左右对比呈现——左侧为天然金块、天然银块（以单质形式存在），右侧为赤铁矿、磁铁矿等铁矿石（以化合物形式存在）。“同样是金属，为什么金、银可以‘捡’到，而铁却只能从矿石中‘炼’出来？这背后有什么化学道理？” 问题3：“早在春秋战国时期，我国就已经掌握了人工冶铁技术，铁制农具的使用极大地推动了生产力发展。我们的祖先用木炭和铁矿石在土窑中炼出了铁，这是中华文明智慧的结晶。今天，我们站在化学的角度，来解密这背后的科学原理。” 问题4：“从古代的土窑到现代的高炉，炼铁技术发生了翻天覆地的变化。这座百米高炉每天能产出数千吨生铁。那么，它的‘化学核心’是什么？高炉里究竟发生了什么反应？这节课，我们就来探究——金属矿物及铁的冶炼。” 深｜研｜精｜炼 知识点01 常见的金属矿物 常见的金属矿物 1.金属的分布及存在 （1）金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以 形式存在外，其余大多数以 形式存在。 （2）金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。 2.几种常见的金属矿物 项目 名称 主要成分的化学式 铁的矿物 赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 （具有磁性，能被磁铁吸引） Fe3O4 菱铁矿 FeCO3 黄铁矿 FeS2 铜的矿物 黄铜矿 CuFeS2 辉铜矿 Cu2S 孔雀石 Cu2(OH)2CO3 铝的矿物 铝土矿 Al(OH)3 明矾石 KAl(SO4)2⋅12H2O 3.金属冶炼：以金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属的冶炼。 【特别提醒】 教材拓展：金属越活泼，越不易被冶炼出来，故铝的利用比铜和铁晚得多。 【例1】（2026·广西贵港·三模）古人常采天然金属打造器物，下列金属在自然界中主要以单质形式存在的是（ ） A．钠 B．铝 C．金 D．铁 【即练1】（2025·广西河池·二模）常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是（ ） A． B． C． D． 【即练2】（2026·广东珠海·三模）下列矿石与其主要成分对应不一致的是（ ） A．磁铁矿—— B．铝土矿—— C．赤铁矿—— D．赤铜矿—— 知识点02 铁冶炼的化学原理 铁冶炼的化学原理 一氧化碳与氧化铁的反应[以氧化铁(Fe2O3) 为原料可以冶炼得到铁] 实验装置 ____________________________ 实验现象 （1）红棕色粉末逐渐变成 色； （2）澄清石灰水变 ； （3）尾气燃烧产生 色火焰 实验步骤 （1）检查装置的 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 气体，并点燃 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 气体，并熄灭酒精灯。 化学方程式 （1）硬质玻璃管中： （工业炼铁的主要原理）； （2）试管中：  ; （3）酒精灯处： （尾气处理） 固体产物检验 黑色粉末能被磁铁吸起，说明生成了铁 【特别提醒】 一氧化碳与氧化铁反应的注意事项 1.先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却的原因：防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。） 2.实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是：排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。 3.判断反应中生成物质的方法：取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生证明含铁粉；或用磁铁吸引。 4.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） 【例2】（25-26八年级下·黑龙江大庆·期中）如图为“一氧化碳还原氧化铁”的创新实验装置。检查装置气密性后，向盛有石灰石的锥形瓶中加入稀盐酸，待装置充满CO2后，关闭弹簧夹a，用酒精喷灯先加热炭粉，一段时间后将酒精喷灯移至氧化铁处加热。下列有关说法正确的是（ ） A．加热炭粉时，CO2传感器示数会下降 B．实验过程中可观察到黑色的氧化铁逐渐变成红色 C．该实验中失去氧的物质是CO D．装置中注射器只起平衡气压的作用 【即练3】（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）如图是模拟工业炼铁的实验。 (1)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为______(用化学方程式表示)。 (2)在装置中先通CO气体的作用是______。 (3)工业上冶炼铁时需要加入石灰石，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，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为______。高炉中焦炭的作用是①______；②______。 (4)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______。 【即练4】（2026·山西·二模）下图是一氧化碳还原氧化铁反应的实验装置图，回答下列问题： (1)该实验开始加热前应该 ，其目的是排净管内空气，防止爆炸。 (2)写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。玻璃管中产生的现象是 色粉末逐渐变成 色。同时澄清石灰水变 ，尾部酒精灯火焰颜色呈现 色。 (3)反应结束后撤离酒精喷灯，持续通入一段时间一氧化碳目的是 。 (4)尾部酒精灯的作用是 ，此处发生反应的化学方程式为 。 知识点03 工业炼铁 工业炼铁 （1）设备： （2）原料： 、 、 、 。 ①焦炭的作用：一是 ，二是 ②石灰石的主要作用是 。 ③高炉炼铁得到的铁是 ，其主要成分是铁，还含有 、P、S等元素。 （3）反应原理：A区发生反应的化学方程式为 ；A区发生反应的化学方程式为 、 （4）出铁口为什么低于炉渣出口？ 【特别提醒】 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较： 1.原料、产物不同：工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物。 2.设备不同：工业炼铁设备是高炉，实验室炼铁用玻璃管。 3.温度不同：工业炼铁内温度高，实验室炼铁玻璃管内温度较低。 4.对环境影响不同：工业炼铁对环境影响大，实验室炼铁对环境影响小。 5.操作难易程度不同：工业炼铁工艺复杂，实验室炼铁操作简单。 金属的其他冶炼方法 1.湿法冶金 我国古代曾记载“曾青得铁则化为铜”，“曾青”是指含铜的化合物的溶液，该过程发生的是置换反应，例如：Fe+CuSO4 =Cu+ FeSO4 +CuSO4 2.电解法 有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法，如： 2Al2O34Al+3O2↑ 3.热还原法（氧化还原法） 许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应，如：CuO+CO Cu+CO2 。 【例3】（2026·山西晋城·二模）某炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、空气为主要原料进行高炉炼铁，其核心反应流程如下： 下列关于该流程的说法正确的是（ ） A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．(2)中反应需要吸收热量 C．通过(3)得到的为纯铁 D．流程中只体现焦炭的可燃性 【即练5】（25-26九年级上·湖南衡阳·阶段检测）煤炭工业与钢铁工业紧密相连，形成产业链。如图展示了我国钢铁工业的简易流程： (1)赤铁矿石的主要成分为____（填化学式）。 (2)将赤铁矿石、石灰石粉碎的目的是_________。 (3)“炼钢炉”中主要是氧气与铁水中的碳反应从而降低钢水中的含碳量，该反应属于基本反应类型是_________反应。 【即练6】（2026·广东广州·二模）我国钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。工程师在高炉炼铁(图甲)的基础上，开发了氢基竖炉炼铁新工艺，其流程如图乙。 (1)赤铁矿石主要成分中铁元素的化合价为___________。 (2)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是的原因是___________。 (3)氢基竖炉炼铁工艺中“还原反应室”发生的两个还原氧化铁的化学方程式分别为和___________。 (4)图乙中合成气由甲烷和水反应制得，也可由焦炭制得：，消耗相同质量的水时，理论上前者与后者制得的质量比为___________。 (5)用炼铁的过程中，___________(填“可能”或“不可能”)生成，请从元素含量的角度说明理由___________。 (6)与高炉炼铁相比，氢基竖炉炼铁的优点是___________。 知识点04 工业炼铁中含杂质的相关计算 工业炼铁中含杂质的相关计算 1.计算步骤 （1）设：按题意设 。 （2）写：写出题中反应的 。 （3）找：找出相关反应物和生成物的 关系。 （4）比：建立含有未知量的比例关系。 （5）求和答：求得未知量，利用相关公式计算出含杂质的物质质量，并 。 2.遇到含杂质的不纯物质时，需将不纯物质的质量换算成 的质量，才能代入化学方程式按质量比进行计算。常用的计算公式如下： a．纯净物的质量=混合物的质量×纯度 3.示例：工业上计划生产含杂质4%的生铁350t，则需储备含氧化铁80%的赤铁矿原料至少不低于多少？根据化学方程式计算并写出解题过程 解题步骤 书写格式 设：按题意设未知量 解：生铁中铁的质量是：，设需要氧化铁的质量是x。 写：写出题中反应的化学方程式                          找：找出相关反应物和生成物的质量关系 比：建立含有未知量的比例关系 求和答：求得未知量，并作答 𝑥=480 t  赤铁矿原料为： 答：赤铁矿原料至少不低于600t。 【特别提醒】 遇到含杂质的不纯物质时，需将不纯物质的质量换算成纯净物的质量，才能代入化学方程式按质量比进行计算。常用的计算公式如下： a．纯净物的质量=混合物的质量×纯度 【例4】（25-26九年级上·山东临沂·期末）某磁铁矿样品中铁元素的质量分数是63%，则该矿石中的质量分数是（ ） A．72% B．87% C．90% D．80% 【即练7】（25-26九年级下·黑龙江大庆·阶段检测）工业上以黄铜矿（主要成分为CuFeS2）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。火法炼铜的一种反应原理可以简单表示为：，请回答： (1)CuFeS2中铜、铁和硫元素的质量比为_________。 (2)取15吨含CuFeS270%的黄铜矿，理论上可最多生产出多少吨铜？（写出计算过程）。 【即练8】（25-26九年级上·江苏徐州·阶段检测）2022年春晚舞蹈《只此青绿》源于宋代名作《千里江山图》。 (1)《千里江山图》(如图1)流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质___________(填“稳定”或“不稳定”)； (2)矿石颜料之一赭石(主要成分为Fe2O3)属赤铁矿，我国早在春秋战国时就开始炼铁。用赤铁矿炼铁的主要反应原理是___________(用化学方程式表示)； (3)我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”，生产过程如图2。 查阅资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 将铁矿石、煤捣碎的目的是___________；撒入潮泥灰主要作用是___________。 (4)我国高铁总里程占世界总量66.3%，稳居世界第一。 建设高铁需要大量的钢铁。工业上利用铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料进行炼铁，下列说法中正确的是___________。 A．铁矿石用于炼铁是因为含有大量单质铁 B．焦炭的主要作用是燃烧产生热量和生成还原剂CO C．高炉的尾气中只含有CO2，可以直接排放 D．工业炼铁的产品是纯铁 (5)某钢铁公司用49t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上得到含98%的生铁的质量是多少？(请写出计算过程)。 1．25-26九年级上·上海·阶段检测）唐代文学家刘禹锡在《浪淘沙》中写道“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”。诗中描述的是一种在自然界中有单质形式存在的金属，该金属是（ ） A．铝 B．铁 C．铜 D．金 2．（2026·山西·二模）山西开化寺内保存有北宋年间绘制的壁画。该壁画能保存至今与其所用的矿石颜料有关。由此推断，所用矿石颜料的最大优点是（ ） A．制作简单 B．化学性质稳定 C．易溶于水 D．储量较少 3．（25-26九年级上·江苏扬州·期末）《天工开物》里关于炼锡(Sn)有“入砂数百斤，丛架木炭，鼓鞴熔化”的记载，对于此处“砂”的主要成分的猜想，合理的是（ ） A．SiO2 B．Fe2O3 C．Cu2(OH)2CO3 D．SnO2 4．（25-26九年级上·江苏镇江·阶段检测）一定条件下，铜与稀盐酸、过氧化氢反应，下列说法中不正确的是（ ） A．X为CuCl2 B．反应中化合价改变的元素只有1种 C．反应中共有两种氧化物 D．铜元素在自然界中以化合物形式存在 5．（2026·陕西汉中·三模）中华传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列用化学观点解释合理的是（ ） A．“松叶堪为酒，春来酿几多？”说明松叶可以用来酿酒，酿酒过程发生了缓慢氧化 B．“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香。”闻到香味说明分子之间有间隔 C．“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。”大浪淘金说明金在自然界中以化合态存在 D．“釜底抽薪”和“钻木取火”都说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点 6．（24-25九年级下·广东梅州·开学考试）在我国的优秀传统文化中，包含大量的化学知识。下列有关说法错误的是 A．成语“蜡炬成灰”中包含了化学变化 B．“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”描述的是金的化学性质稳定，在自然界中能以单质形式存在 C．“酒香不怕巷子深”说明分子在不断地运动 D．“钻木取火”钻木的目的是降低木材的着火点 7．（2026·福建漳州·一模）阅读卡片： 资料卡片 化刚为柔，石头成衣湖北襄阳的一家专精特新企业能把坚硬的火山石玄武岩变成柔软的丝线和面料，并做成具有特殊用途的衣服。该衣服主要材料是玄武岩纤维，其由二氧化硅、氧化铝、氧化钙等组成，已成功应用于消防服和其他纺织服，还可用做外太空航天产品。 对玄武岩纤维分析错误的是（ ） A．玄武岩属于纯净物 B．不易燃烧、着火点高 C．含有多种金属元素 D．安全性高、绿色环保 8．（2026·广西柳州·二模）工业上用铝土矿来冶炼金属铝，铝土矿的主要成分是（ ） A． B． C． D． 9．（2026·湖南郴州·一模）赤铁矿的主要成分是（ ） A． B． C． D． 10．（25-26九年级上·重庆·期末）中央公园古巴蜀湖双壳类化石中，发现来自生物遗体的硫元素与环境中的铁元素在缺氧环境下形成的黄铁矿(主要成分FeS2)。下列说法错误的是（ ） A．黄铁矿炼铁可能会造成酸雨 B．FeS2中铁与硫的原子个数比为1：2 C．FeS2中铁元素显+2价，可推测硫元素显-1价 D．若FeS2中混入少量FeS，则混合后硫元素的质量分数变大 11．（24-25九年级下·安徽·期末）下列金属矿石主要成分的化学式书写错误的是（ ） A．赤铁矿FeO B．软锰矿 C．磁铁矿 D．赤铜矿 12．（2026·福建泉州·三模）古文献记载的大鉴炉炼铁与现代高炉炼铁原理相似：“黑砂（主要成分为铁的氧化物）为本……时时旋下，用炭火以煅炼之。”装置如图所示，下列说法错误的是（ ） A．将黑砂粉碎有利于增大接触面积 B．通风道鼓风，可提高炉内温度 C．炉内铁的氧化物主要与木炭发生反应 D．该工艺得到的产品是生铁 13．（2026·河南商丘·一模）《天工开物》是中国古代的一部综合性科技著作。如图为书中记载的我国古代炼铁示意图。对该图体现的信息理解正确的是（ ） A．图中炉内流出的生铁水为纯净物 B．古代炼铁使用木炭或煤炭仅是为炼铁提供热量 C．将炼铁原料粉碎的目的是增大接触面积，使反应更充分 D．我国很早就能够掌握炼铁技术主要是因为铁是地壳中含量最高的元素 14．（2026·四川广安·中考真题）高温下，CO、H2均能将Fe2O3还原为Fe。竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，下列说法错误的是（ ） A．赤铁矿石经“粉碎机”粉碎的目的是增大接触面积 B．“还原反应室”中只发生了 C．“高温尾气”中参与“催化反应室”反应的物质一定含氧元素 D．铁在潮湿空气中，容易生锈 15．（2026·山东青岛·三模）“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。下图是我国某工厂设计的高炉低碳冶炼关键技术与工艺。下列说法错误的是（ ） A．“固化利用”能减少CO2的排放，防止温室效应的进一步增强 B．生铁为混合物 C．“富氧空气喷吹”能增大O2的浓度，并使反应物接触更充分，从而使反应更充分 D．炉气体的分离过程属于化学变化的 16．（2026·山西太原·二模）某炼铁厂高炉炼铁的主要反应过程如图所示，以下分析错误的是（ ） A．过量空气使焦炭充分燃烧 B．所用物质X是焦炭 C．一氧化碳可结合血红蛋白 D．反应条件Y是点燃 17．（2026·安徽合肥·二模）我国人民有着丰富的劳动智慧，《天工开物》中记载生产硫磺（S）的过程。 (1)矿石加入熔炉前先研碎的目的是___________。 (2)熔炉周围堆砌煤饼，利用煤饼燃烧______（填“吸收”或“放出”）热量，使FeS2受热分解产生FeS和S蒸气，该分解反应的化学方程式为___________。 (3)S蒸气从熔炉进入钵盂得到液态硫，与下列基本操作中的______原理相似。 A．过滤 B．吸附 C．冷凝 D．蒸发 (4)现代工艺生产硫，利用还原剂将分解产生的副产物FeS也转化为S，与古代方法对比，该工艺的突出优点是_____________。 18．（2026·四川成都·模拟预测）根据高炉炼铁的示意图，回答下列问题。 (1)焦炭在炼铁过程中的作用有__________，石灰石在炼铁过程中的主要作用是将矿石中的_______转变为炉渣。 (2)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是的原因是________。 (3)经过上述过程高炉底部得到铁水及炉渣，通过不同高度的出口分离铁水与炉渣，实现渣铁分离，说明炉渣具有__________（写一点）的性质。 (4)高炉炼铁的原理为。根据化学方程式计算，若要炼制铁，需要氧化铁的质量是多少? 19．（2026·江苏苏州·中考真题）用甲烷代替焦炭炼铁可减少CO2排放，助力碳中和。原理如图： I.甲烷部分氧化重整制合成气 反应原理：CH4与O2在催化剂、800℃左右反应生成CO和H2。 (1)用氧气代替空气效果更佳。分离液态空气获得氧气是利用N2和O2的______(填字母)不同。 A．密度 B．沸点 C．溶解性 (2)反应生成CO和H2的分子个数比为______。 (3)反应需严格控制条件，否则可能存在的安全隐患是______。 Ⅱ.用合成气(CO和H2)冶炼铁 研究发现，高温下Fe2O3转化为Fe经历Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe过程。 (4)Fe2O3→Fe3O4过程中铁元素的质量分数______(填“增大”或“减小”)。 (5)上述转化过程中CO+FeOFe+CO2较难进行，H2的加入使该反应变得容易，原因是能将上述反应分成两步进行，其中一步为H2+FeOFe+H2O，写出另一步反应的化学方程式：______。 (6)研究发现，600℃时FeO会发生分解反应，生成Fe3O4和一种单质。写出该单质的化学式：______。 (7)常用固体质量的减少量来衡量炼铁效果。研究人员取0.1gFe2O3模拟炼铁，若完全转化为Fe，计算理论上固体减轻的质量(写出计算过程)。______ (8)用合成气炼铁的尾气中仍含有一定量CO2，研究人员设想将CO2与自然界中某种物质发生反应转化为合成气，再用于炼铁，该物质可能是______。 20．（2026·云南·二模）《千里江山图》使用天然矿物颜料层层着色，历经千载依然厚重绮丽．第一层以墨绘之．古人焚烧植物，收集火烟凝成的黑灰制得最早的炭黑．第二层以赭石上红色，其主要成分为．第三、四层均上绿色，此色从石绿取之，石绿的主要成分为，第五层上青色，此色取自石青，主要成分为．矿物颜料为《千里江山图》增添了极大的色彩魅力，让这幅古画在历史长河中熠熠生辉． (1)以墨绘画长久不变色，原因是常温下碳具有________性． (2)赭石来自________（填“磁铁矿”或“赤铁矿”）赭石的主要成分中，金属元素的化合价为________． (3)石绿在一定条件下会转化为石青，其化学方程式为，则X的化学式为________． (4)若将100g纯度为66.6%的石绿矿石，与二氧化碳发生反应制取石青，需要二氧化碳的质量多少克？（已知石绿主要成分相对分子质量为222，请写出完整的计算过程） 21．（25-26九年级下·广东广州·阶段检测）金属材料在人类文明发展中起重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民智慧 (1)战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以_____（填“单质”或“化合物”）形式存在。 (2)明代宋应星所著的《天工开物》，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（和煤炭饼装入炼锌罐（如图），泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃） ①反应区中，分解生成和另一种氧化物。罐内煤炭的作用是______。 ②冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是__℃，该工艺从反应混合物中收集锌的方法属于____（填标号）。 A．蒸馏     B．蒸发      C．结晶     D．升华 ③“冷定”后方能“毁罐”取锌，原因是______。 ④“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧产生的火焰，可避免CO直接排放到空气中，其原理是（用化学方程式表示）_______。 (3)某炼锌作坊取用200kg炉甘石（含的质量分数为62.5%，杂质不参与反应），在高温下完全反应生成金属锌，最终可制得金属锌的质量为_____。 22．（2026·上海嘉定·二模）以赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)和一氧化碳为原料炼铁。若用100t含氧化铁80%的赤铁矿石，计算理论上可以炼出纯铁的质量(根据化学方程式列式计算)。 23．（2026·山西朔州·一模）高铁建设需要大量钢材，工业上常用一氧化碳与赤铁矿反应来炼铁。 (1)中氧元素的质量分数为________。 (2)现有800 t含氧化铁75%的赤铁矿，理论上可炼出纯铁的质量是多少？（写出计算过程） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲 金属矿物及铁的冶炼 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能认识大多数金属在自然界中以金属矿物的形式存在，知道一些常见的金属矿物（铁矿、铝矿）的主要化学成分。 2.能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。 3.能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。 4.简要叙述工业炼铁的反应原理。 预习重点 1.一氧化碳还原氧化铁的实验原理与操作要点； 2.工业炼铁的原理、原料及设备 预习难点 1.一氧化碳与氧化铁反应的原理、现象及注意事项； 2.实验室模拟炼铁和工业炼铁的区别； 3.含杂质物质的化学方程式计算 情｜境｜启｜思 问题1：“同学们，这些物品在我们生活中随处可见，它们主要由什么材料制成的？这些金属材料是从哪里来的？是自然界中直接‘捡’来的吗？” 问题2：左右对比呈现——左侧为天然金块、天然银块（以单质形式存在），右侧为赤铁矿、磁铁矿等铁矿石（以化合物形式存在）。“同样是金属，为什么金、银可以‘捡’到，而铁却只能从矿石中‘炼’出来？这背后有什么化学道理？” 问题3：“早在春秋战国时期，我国就已经掌握了人工冶铁技术，铁制农具的使用极大地推动了生产力发展。我们的祖先用木炭和铁矿石在土窑中炼出了铁，这是中华文明智慧的结晶。今天，我们站在化学的角度，来解密这背后的科学原理。” 问题4：“从古代的土窑到现代的高炉，炼铁技术发生了翻天覆地的变化。这座百米高炉每天能产出数千吨生铁。那么，它的‘化学核心’是什么？高炉里究竟发生了什么反应？这节课，我们就来探究——金属矿物及铁的冶炼。” 深｜研｜精｜炼 知识点01 常见的金属矿物 常见的金属矿物 1.金属的分布及存在 （1）金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，其余大多数以化合物形式存在。 （2）金属元素在自然界中一般以矿物的形式存在。 2.几种常见的金属矿物 项目 名称 主要成分的化学式 铁的矿物 赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 （具有磁性，能被磁铁吸引） Fe3O4 菱铁矿 FeCO3 黄铁矿 FeS2 铜的矿物 黄铜矿 CuFeS2 辉铜矿 Cu2S 孔雀石 Cu2(OH)2CO3 铝的矿物 铝土矿 Al(OH)3 明矾石 KAl(SO4)2⋅12H2O 3.金属冶炼：以金属矿物作为原料，通过一系列物理变化、化学变化可以得到相应的金属单质。而使金属矿物转化成金属的过程称为金属的冶炼。 【特别提醒】 教材拓展：金属越活泼，越不易被冶炼出来，故铝的利用比铜和铁晚得多。 【例1】（2026·广西贵港·三模）古人常采天然金属打造器物，下列金属在自然界中主要以单质形式存在的是（ ） A．钠 B．铝 C．金 D．铁 【答案】C 【分析】解题核心依据：自然界中金属的存在形式与其化学活动性直接相关，化学性质越活泼的金属越易和其他物质反应，大多以化合物形态存在；只有化学性质极稳定、活动性极弱的金属才会以单质形态存在。 【详解】A. 钠化学性质极活泼，极易与氧气、水等反应，自然界中全部以化合物形式存在，错误。 B. 铝化学性质较活泼，常温下就易与氧气反应生成氧化物，自然界中主要以铝的化合物形式存在，错误。 C. 金化学性质极稳定，几乎不与其他物质反应，自然界中主要以单质形式存在，正确。 D. 铁化学性质比较活泼，易与氧气、水等反应，自然界中主要以铁的化合物形式存在，错误。 【即练1】（2025·广西河池·二模）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。 【即练2】（2026·广东珠海·三模）下列矿石与其主要成分对应不一致的是（ ） A．磁铁矿—— B．铝土矿—— C．赤铁矿—— D．赤铜矿—— 【答案】A 【详解】A、磁铁矿的主要成分是，而非（菱铁矿的主要成分）； B、铝土矿主要成分为； C、赤铁矿为； D、赤铜矿为。 故选A。 知识点02 铁冶炼的化学原理 铁冶炼的化学原理 一氧化碳与氧化铁的反应[以氧化铁(Fe2O3) 为原料可以冶炼得到铁] 实验装置 ____________________________ 实验现象 （1）红棕色粉末逐渐变成黑色； （2）澄清石灰水变浑浊； （3）尾气燃烧产生蓝色火焰 实验步骤 （1）检查装置的 气密性 。 （2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。 （3）向玻璃管内通入 一氧化碳 气体，并点燃 酒精灯 。 （4）待装置内的空气完全排净后，点燃 酒精喷灯 给氧化铁加热。 （5）当玻璃管内红色粉末变为 黑色 时，停止加热。 （6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 一氧化碳 气体，并熄灭酒精灯。 化学方程式 （1）硬质玻璃管中：3CO+Fe2O3   2Fe+3CO2 （工业炼铁的主要原理）； （2）试管中：CO2+Ca(OH)2  = CaCO3↓+H2O ; （3）酒精灯处：2CO+O2  2CO2 （尾气处理） 固体产物检验 黑色粉末能被磁铁吸起，说明生成了铁 【特别提醒】 一氧化碳与氧化铁反应的注意事项 1.先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却的原因：防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。） 2.实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是：排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。 3.判断反应中生成物质的方法：取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生证明含铁粉；或用磁铁吸引。 4.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） 【例2】（25-26八年级下·黑龙江大庆·期中）如图为“一氧化碳还原氧化铁”的创新实验装置。检查装置气密性后，向盛有石灰石的锥形瓶中加入稀盐酸，待装置充满CO2后，关闭弹簧夹a，用酒精喷灯先加热炭粉，一段时间后将酒精喷灯移至氧化铁处加热。下列有关说法正确的是（ ） A．加热炭粉时，CO2传感器示数会下降 B．实验过程中可观察到黑色的氧化铁逐渐变成红色 C．该实验中失去氧的物质是CO D．装置中注射器只起平衡气压的作用 【答案】A 【详解】A、加热炭粉时，发生反应，CO2被消耗，因此CO2传感器示数下降，说法正确； B、氧化铁为红棕色，被CO还原后生成黑色的铁粉，实验现象应为红棕色固体逐渐变为黑色，说法错误； C、反应中Fe2O3失去氧被还原，CO得到氧被氧化，因此失去氧的物质是Fe2O3，说法错误； D、注射器除平衡气压外，还可收集有毒的CO尾气，避免污染空气，并非只起平衡气压的作用，说法错误。 【即练3】（24-25八年级下·黑龙江大庆·期中）如图是模拟工业炼铁的实验。 (1)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体，原理为______(用化学方程式表示)。 (2)在装置中先通CO气体的作用是______。 (3)工业上冶炼铁时需要加入石灰石，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，反应过程中化合价不变。该反应的化学方程式为______。高炉中焦炭的作用是①______；②______。 (4)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______。 【答案】(1)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (2)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 (3) CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ 提高温度 生成一氧化碳 (4) Fe3O4 增大反应物的接触面积，加快反应速率 【详解】（1）澄清石灰水用于检验二氧化碳，反应原理是二氧化碳与氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和水，化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O； （2）CO是可燃性气体，若与空气混合后加热可能爆炸；实验前先通CO气体，目的是排出装置内的空气，防止加热时发生爆炸，确保实验安全； （3） 石灰石（CaCO₃）与SiO2高温反应生成CaSiO3和CO2（氧化物），反应式为：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；反应中所有元素的化合价均未变化； 焦炭在高炉中的作用：①燃烧释放热量，提高温度；②与CO2反应生成CO，CO作为还原剂还原铁矿石； （4） 磁铁矿的主要成分是四氧化三铁（Fe3O4）； 矿石粉碎后，表面积增大，与还原剂接触更充分，从而加快反应速率。 【即练4】（2026·山西·二模）下图是一氧化碳还原氧化铁反应的实验装置图，回答下列问题： (1)该实验开始加热前应该 ，其目的是排净管内空气，防止爆炸。 (2)写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。玻璃管中产生的现象是 色粉末逐渐变成 色。同时澄清石灰水变 ，尾部酒精灯火焰颜色呈现 色。 (3)反应结束后撤离酒精喷灯，持续通入一段时间一氧化碳目的是 。 (4)尾部酒精灯的作用是 ，此处发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)先通一会儿CO (2) 红 黑 浑浊 蓝 (3)防止还原出的高温的铁粉被再次氧化 (4) 处理尾气CO（燃烧CO，防止排放到空气中污染空气） 【详解】（1）一氧化碳具有可燃性，与氧气（或空气）混合，在加热或点燃时可能发生爆炸，该实验开始加热前应该先通一会儿一氧化碳，其目的是排净管内空气，防止爆炸； （2）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：；玻璃管中产生的现象是红棕色粉末逐渐变成黑色；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，同时澄清石灰水变浑浊，尾部酒精灯火焰颜色呈现蓝色； （3）反应结束后撤离酒精喷灯，持续通入一段时间一氧化碳目的是防止生成的铁再次被氧化。 （4）一氧化碳具有毒性，在空气中燃烧能生成没有毒性的二氧化碳，尾部酒精灯的作用是处理尾气CO（或燃烧CO），防止一氧化碳污染空气，此处发生反应的化学方程式为。 知识点03 工业炼铁 工业炼铁 （1）设备：高炉 （2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 ①焦炭的作用：一是生成还原剂一氧化碳，二是提高高炉的温度 ②石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣除去。 ③高炉炼铁得到的铁是生铁，其主要成分是铁，还含有C、P、S等元素。 （3）反应原理：A区发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；A区发生反应的化学方程式为C＋O2CO2、C＋CO22CO （4）出铁口为什么低于炉渣出口？因为炉渣密度小于铁水的密度 【特别提醒】 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较： 1.原料、产物不同：工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物。 2.设备不同：工业炼铁设备是高炉，实验室炼铁用玻璃管。 3.温度不同：工业炼铁内温度高，实验室炼铁玻璃管内温度较低。 4.对环境影响不同：工业炼铁对环境影响大，实验室炼铁对环境影响小。 5.操作难易程度不同：工业炼铁工艺复杂，实验室炼铁操作简单。 金属的其他冶炼方法 1.湿法冶金 我国古代曾记载“曾青得铁则化为铜”，“曾青”是指含铜的化合物的溶液，该过程发生的是置换反应，例如：Fe+CuSO4 =Cu+ FeSO4 +CuSO4 2.电解法 有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法，如： 2Al2O34Al+3O2↑ 3.热还原法（氧化还原法） 许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应，如：CuO+CO Cu+CO2 。 【例3】（2026·山西晋城·二模）某炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、空气为主要原料进行高炉炼铁，其核心反应流程如下： 下列关于该流程的说法正确的是（ ） A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．(2)中反应需要吸收热量 C．通过(3)得到的为纯铁 D．流程中只体现焦炭的可燃性 【答案】B 【详解】A.赤铁矿的主要成分是，是磁铁矿的主要成分，错误。 B.反应(2)的化学方程式为，该反应属于吸热反应，反应过程需要吸收热量，正确。 C.反应(3)高炉炼铁得到的产物是生铁，属于含有碳等杂质的铁合金，不是纯铁，错误。 D.焦炭在反应(1)中燃烧放出热量，体现可燃性；在反应(2)中还原生成，体现还原性，并非只体现可燃性，错误。 【即练5】（25-26九年级上·湖南衡阳·阶段检测）煤炭工业与钢铁工业紧密相连，形成产业链。如图展示了我国钢铁工业的简易流程： (1)赤铁矿石的主要成分为____（填化学式）。 (2)将赤铁矿石、石灰石粉碎的目的是_________。 (3)“炼钢炉”中主要是氧气与铁水中的碳反应从而降低钢水中的含碳量，该反应属于基本反应类型是_________反应。 【答案】(1) (2)增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分 (3)化合 【详解】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，其化学式为；故填：。 （2）将赤铁矿石、石灰石粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分；故填：增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分。 （3）“炼钢炉”中碳和氧气反应生成二氧化碳，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；故填：化合。 【即练6】（2026·广东广州·二模）我国钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。工程师在高炉炼铁(图甲)的基础上，开发了氢基竖炉炼铁新工艺，其流程如图乙。 (1)赤铁矿石主要成分中铁元素的化合价为___________。 (2)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是的原因是___________。 (3)氢基竖炉炼铁工艺中“还原反应室”发生的两个还原氧化铁的化学方程式分别为和___________。 (4)图乙中合成气由甲烷和水反应制得，也可由焦炭制得：，消耗相同质量的水时，理论上前者与后者制得的质量比为___________。 (5)用炼铁的过程中，___________(填“可能”或“不可能”)生成，请从元素含量的角度说明理由___________。 (6)与高炉炼铁相比，氢基竖炉炼铁的优点是___________。 【答案】(1)+3 (2)进风口附近氧气充足，碳发生完全燃烧生成二氧化碳 (3) (4) (5) 可能 中铁元素的质量分数介于和单质铁之间，氧化铁被还原时铁元素质量分数逐渐升高，过程中可生成四氧化三铁 (6)减少二氧化碳排放（或更环保，可减缓温室效应等合理即可） 【详解】（1）化合物中各元素正负化合价代数和为0，氧元素通常显-2价，设铁元素化合价为，则，解得。 （2）进风口通入大量热空气，氧气浓度高，碳在足量氧气中高温下完全燃烧生成，只有氧气不足时才会生成。 （3）氢基竖炉的合成气含有，在高温条件下还原生成铁和水，配平得到该反应方程式。 （4）甲烷和水反应的方程式为，对比焦炭和水的反应，相同质量的水参与反应时，前者生成的质量是后者的3倍，故质量比为。 （5）中铁元素质量分数为70%，约为72.4%，单质铁为100%，还原过程铁的氧化物逐步失去氧，铁元素质量分数逐渐升高，因此可能生成中间价态的。 （6）传统高炉炼铁依赖焦炭，会排放大量，氢基竖炉使用氢气作为还原剂，产物包含水，可有效降低碳排放，符合绿色转型要求。 知识点04 工业炼铁中含杂质的相关计算 工业炼铁中含杂质的相关计算 1.计算步骤 （1）设：按题意设未知量。 （2）写：写出题中反应的化学方程式。 （3）找：找出相关反应物和生成物的质量关系。 （4）比：建立含有未知量的比例关系。 （5）求和答：求得未知量，利用相关公式计算出含杂质的物质质量，并作答。 2.遇到含杂质的不纯物质时，需将不纯物质的质量换算成纯净物的质量，才能代入化学方程式按质量比进行计算。常用的计算公式如下： a．纯净物的质量=混合物的质量×纯度 3.示例：工业上计划生产含杂质4%的生铁350t，则需储备含氧化铁80%的赤铁矿原料至少不低于多少？根据化学方程式计算并写出解题过程 解题步骤 书写格式 设：按题意设未知量 解：生铁中铁的质量是：，设需要氧化铁的质量是x。 写：写出题中反应的化学方程式                          找：找出相关反应物和生成物的质量关系 比：建立含有未知量的比例关系 求和答：求得未知量，并作答 𝑥=480 t  赤铁矿原料为： 答：赤铁矿原料至少不低于600t。 【特别提醒】 遇到含杂质的不纯物质时，需将不纯物质的质量换算成纯净物的质量，才能代入化学方程式按质量比进行计算。常用的计算公式如下： a．纯净物的质量=混合物的质量×纯度 【例4】（25-26九年级上·山东临沂·期末）某磁铁矿样品中铁元素的质量分数是63%，则该矿石中的质量分数是（ ） A．72% B．87% C．90% D．80% 【答案】B 【详解】铁元素全部来源于Fe3O4，设Fe3O4的质量分数为x，则x × () = 63%，解得x = 63% × = 3 × 29% = 87%。故选B。 【即练7】（25-26九年级下·黑龙江大庆·阶段检测）工业上以黄铜矿（主要成分为CuFeS2）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。火法炼铜的一种反应原理可以简单表示为：，请回答： (1)CuFeS2中铜、铁和硫元素的质量比为_________。 (2)取15吨含CuFeS270%的黄铜矿，理论上可最多生产出多少吨铜？（写出计算过程）。 【答案】(1) (2)解：设理论上可最多生产出铜的质量为。 答：理论上可最多生产出吨铜。 【详解】（1）中铜、铁和硫元素的质量比为，故填：。 （2）见答案。 【即练8】（25-26九年级上·江苏徐州·阶段检测）2022年春晚舞蹈《只此青绿》源于宋代名作《千里江山图》。 (1)《千里江山图》(如图1)流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质___________(填“稳定”或“不稳定”)； (2)矿石颜料之一赭石(主要成分为Fe2O3)属赤铁矿，我国早在春秋战国时就开始炼铁。用赤铁矿炼铁的主要反应原理是___________(用化学方程式表示)； (3)我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”，生产过程如图2。 查阅资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 将铁矿石、煤捣碎的目的是___________；撒入潮泥灰主要作用是___________。 (4)我国高铁总里程占世界总量66.3%，稳居世界第一。 建设高铁需要大量的钢铁。工业上利用铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料进行炼铁，下列说法中正确的是___________。 A．铁矿石用于炼铁是因为含有大量单质铁 B．焦炭的主要作用是燃烧产生热量和生成还原剂CO C．高炉的尾气中只含有CO2，可以直接排放 D．工业炼铁的产品是纯铁 (5)某钢铁公司用49t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上得到含98%的生铁的质量是多少？(请写出计算过程)。 【答案】(1)稳定 (2) (3) 增大反应接触面积，使反应更充分 除去二氧化硅 (4)B (5)设得到生铁的质量为x， x=28t， 答：某钢铁公司用49t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上得到含98%的生铁的质量是28t。 【详解】（1）《千里江山图》流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，这与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质稳定，很难与其它物质反应； （2）用赤铁矿炼铁的主要反应原理是氧化铁和一氧化碳高温生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （3）将铁矿石、煤捣碎的目的是增大接触面积，使反应更充分； 撒入潮泥灰主要成分为石灰石，石灰石和二氧化硅反应，除去二氧化硅； （4）A.铁矿石用于炼铁是因为含有大量铁元素，不是铁单质，故说法错误； B.焦炭燃烧放热，焦炭和二氧化碳高温生成一氧化碳，故焦炭的主要作用是燃烧产生热量和生成还原剂CO，故说法正确； C.高炉的尾气中不只含有CO2，还有一氧化碳，不可以直接排放，故说法错误； D.工业炼铁的产品不是纯铁，会含有炭等，故说法错误； 故选B； （5）见答案。 1．25-26九年级上·上海·阶段检测）唐代文学家刘禹锡在《浪淘沙》中写道“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”。诗中描述的是一种在自然界中有单质形式存在的金属，该金属是（ ） A．铝 B．铁 C．铜 D．金 【答案】D 【详解】诗句描述从沙中淘洗金属用于首饰和印章，金在自然界中以单质形式存在，化学性质稳定，常见于沙金中；铝、铁、铜在自然界中主要以化合物形式存在。 故选D。 2．（2026·山西·二模）山西开化寺内保存有北宋年间绘制的壁画。该壁画能保存至今与其所用的矿石颜料有关。由此推断，所用矿石颜料的最大优点是（ ） A．制作简单 B．化学性质稳定 C．易溶于水 D．储量较少 【答案】B 【详解】物质的用途反映其性质，北宋壁画能保存至今不损坏、不变色，说明颜料在常温下不易与氧气、水等物质发生反应，对应化学性质稳定的特点。故选B。 3．（25-26九年级上·江苏扬州·期末）《天工开物》里关于炼锡(Sn)有“入砂数百斤，丛架木炭，鼓鞴熔化”的记载，对于此处“砂”的主要成分的猜想，合理的是（ ） A．SiO2 B．Fe2O3 C．Cu2(OH)2CO3 D．SnO2 【答案】D 【详解】《天工开物》记载的炼锡过程涉及碳还原反应，“砂”应指锡矿石，其主要成分为，与木炭共热可还原得到锡。故选D。 4．（25-26九年级上·江苏镇江·阶段检测）一定条件下，铜与稀盐酸、过氧化氢反应，下列说法中不正确的是（ ） A．X为CuCl2 B．反应中化合价改变的元素只有1种 C．反应中共有两种氧化物 D．铜元素在自然界中以化合物形式存在 【答案】B 【详解】A、根据反应前后原子的种类和数目不变，反应前有1个Cu、4个H、2个Cl、2个O，反应后有4个H、2个O，相差1个Cu、2个Cl，则X为，不符合题意； B、反应中铜元素从0价变为+2价，氧元素从过氧化氢中的-1价变为水中的-2价，化合价改变的元素有两种，符合题意； C、氧化物是指含有两种元素，其中一种为氧元素的纯净物，所以过氧化氢和水是氧化物，不符合题意； D、铜在自然界中以化合物形式存在，不符合题意； 故选B。 5．（2026·陕西汉中·三模）中华传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列用化学观点解释合理的是（ ） A．“松叶堪为酒，春来酿几多？”说明松叶可以用来酿酒，酿酒过程发生了缓慢氧化 B．“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香。”闻到香味说明分子之间有间隔 C．“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。”大浪淘金说明金在自然界中以化合态存在 D．“釜底抽薪”和“钻木取火”都说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点 【答案】A 【详解】A、“松叶堪为酒，春来酿几多？”说明松叶可以用来酿酒，酿酒过程是物质与氧气发生的缓慢、不易察觉的氧化反应，即发生了缓慢氧化，故解释合理； B、“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香。”闻到香味说明分子在不断运动，向四周扩散，使人们闻到香味，故解释不合理； C、“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。”大浪淘金，说明金在自然界中化学性质稳定，通常以游离态（单质形式）存在，故解释不合理； D、“釜底抽薪”，含义是抽去锅底下的柴火，清除了可燃物，达到灭火的目的；“钻木取火”，是因为钻木头时，木头克服摩擦力做功，内能增大，温度升高，当温度达到木头的着火点时，木头就燃烧起来，说明温度达到可燃物的着火点是燃烧的条件之一，故解释不合理； 故选A。 6．（24-25九年级下·广东梅州·开学考试）在我国的优秀传统文化中，包含大量的化学知识。下列有关说法错误的是 A．成语“蜡炬成灰”中包含了化学变化 B．“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”描述的是金的化学性质稳定，在自然界中能以单质形式存在 C．“酒香不怕巷子深”说明分子在不断地运动 D．“钻木取火”钻木的目的是降低木材的着火点 【答案】D 【详解】A、成语“蜡炬成灰”指蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，有新物质生成，属于化学变化，该选项说法正确； B、金因化学性质稳定，在自然界中以单质形式存在，该选项说法正确； C、“酒香不怕巷子深”是因酒精分子不断运动到空气中，体现分子运动，该选项说法正确； D、 着火点是物质的固有属性，不可改变，钻木取火是通过摩擦生热使温度达到木材的着火点，而非降低着火点，该选项说法错误。 故选D。 7．（2026·福建漳州·一模）阅读卡片： 资料卡片 化刚为柔，石头成衣湖北襄阳的一家专精特新企业能把坚硬的火山石玄武岩变成柔软的丝线和面料，并做成具有特殊用途的衣服。该衣服主要材料是玄武岩纤维，其由二氧化硅、氧化铝、氧化钙等组成，已成功应用于消防服和其他纺织服，还可用做外太空航天产品。 对玄武岩纤维分析错误的是（ ） A．玄武岩属于纯净物 B．不易燃烧、着火点高 C．含有多种金属元素 D．安全性高、绿色环保 【答案】A 【详解】A、由题干信息可知，玄武岩纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化钙等组成，说明玄武岩属于混合物，说法错误，符合题意； B、由题干信息可知，玄武岩制成的衣服成功应用于消防服和其他纺织服，说明玄武岩纤维不易燃烧、着火点高，说法正确，不符合题意； C、由题干信息可知，玄武岩纤维含有铝、钙等多种金属元素，说法正确，不符合题意； D、由题干信息可知，玄武岩制成的衣服还可用做外太空航天产品，说明玄武岩纤维安全性高、绿色环保，说法正确，不符合题意。 故选：A。 8．（2026·广西柳州·二模）工业上用铝土矿来冶炼金属铝，铝土矿的主要成分是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A.是赤铁矿的主要成分，用于工业炼铁，错误； B.是辉铜矿的主要成分，用于工业炼铜，错误； C.是菱镁矿的主要成分，用于制备镁相关产品，错误； D.是铝土矿的主要成分，工业上通过电解熔融冶炼金属铝，正确。 9．（2026·湖南郴州·一模）赤铁矿的主要成分是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】 赤铁矿的主要成分为红棕色的氧化铁，化学式为Fe2O3，A正确。 10．（25-26九年级上·重庆·期末）中央公园古巴蜀湖双壳类化石中，发现来自生物遗体的硫元素与环境中的铁元素在缺氧环境下形成的黄铁矿(主要成分FeS2)。下列说法错误的是（ ） A．黄铁矿炼铁可能会造成酸雨 B．FeS2中铁与硫的原子个数比为1：2 C．FeS2中铁元素显+2价，可推测硫元素显-1价 D．若FeS2中混入少量FeS，则混合后硫元素的质量分数变大 【答案】D 【详解】A、黄铁矿在空气中高温煅烧（与氧气反应）生成氧化铁和二氧化硫，SO2溶于雨水会生成亚硫酸，最终会形成酸雨，故选项说法正确； B、FeS2中铁与硫的原子个数比为1：2，故选项说法正确； C、黄铁矿（FeS2）中铁元素显+2价，根据化合物中元素化合价代数和为零可知，硫元素的化合价为-1，故选项说法正确； D、FeS2中硫元素的质量分数为：，FeS中硫元素的质量分数为：，所以若FeS2中混入少量FeS，则混合后硫元素的质量分数变小，故选项说法错误。 故选D。 11．（24-25九年级下·安徽·期末）下列金属矿石主要成分的化学式书写错误的是（ ） A．赤铁矿FeO B．软锰矿 C．磁铁矿 D．赤铜矿 【答案】A 【详解】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁（），而非氧化亚铁（）； B、软锰矿主要成分为； C、磁铁矿主要成分为； D、赤铜矿主要成分为。 故选A。 12．（2026·福建泉州·三模）古文献记载的大鉴炉炼铁与现代高炉炼铁原理相似：“黑砂（主要成分为铁的氧化物）为本……时时旋下，用炭火以煅炼之。”装置如图所示，下列说法错误的是（ ） A．将黑砂粉碎有利于增大接触面积 B．通风道鼓风，可提高炉内温度 C．炉内铁的氧化物主要与木炭发生反应 D．该工艺得到的产品是生铁 【答案】C 【详解】A.将固体黑砂粉碎可增大反应物间的接触面积，加快反应速率，正确。 B.通风道鼓入含氧气的空气，能使木炭燃烧更充分，释放更多热量，提高炉内温度，正确。 C.炉内核心还原过程为：首先木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再和灼热木炭反应生成一氧化碳，最终是一氧化碳还原铁的氧化物得到单质铁，并非铁的氧化物直接和木炭反应，错误。 D.该工艺原理和现代高炉炼铁一致，产物含有未反应的碳等杂质，属于生铁，正确。 13．（2026·河南商丘·一模）《天工开物》是中国古代的一部综合性科技著作。如图为书中记载的我国古代炼铁示意图。对该图体现的信息理解正确的是（ ） A．图中炉内流出的生铁水为纯净物 B．古代炼铁使用木炭或煤炭仅是为炼铁提供热量 C．将炼铁原料粉碎的目的是增大接触面积，使反应更充分 D．我国很早就能够掌握炼铁技术主要是因为铁是地壳中含量最高的元素 【答案】C 【详解】A．生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，含有碳等多种杂质，属于混合物，不是纯净物，错误。 B．木炭/煤炭不仅燃烧放热为炼铁提供高温条件，还会反应生成还原剂CO，相关反应为、 ，CO可还原铁的氧化物得到铁单质，并非仅提供热量，错误。 C．将炼铁原料粉碎，能增大反应物之间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，正确。 D．地壳中含量最高的元素是氧元素，含量最高的金属元素是铝元素，我国较早掌握炼铁技术是因为铁的冶炼难度相对较低，和铁的地壳含量无关，错误。 14．（2026·四川广安·中考真题）高温下，CO、H2均能将Fe2O3还原为Fe。竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，下列说法错误的是（ ） A．赤铁矿石经“粉碎机”粉碎的目的是增大接触面积 B．“还原反应室”中只发生了 C．“高温尾气”中参与“催化反应室”反应的物质一定含氧元素 D．铁在潮湿空气中，容易生锈 【答案】B 【详解】A.赤铁矿石粉碎后可增大与还原剂的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，说法正确。 B.题干明确说明高温下、均能还原，还原反应室通入的合成气含和，因此除还原的反应外，还发生反应，“说法错误。 C.根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，催化反应室生成的含氧元素，反应物天然气（主要成分为）不含氧元素，因此高温尾气中参与反应的物质一定含氧元素，说法正确。 D.铁生锈需要同时接触氧气和水，潮湿空气中同时存在这两种物质，因此铁容易生锈，说法正确。 15．（2026·山东青岛·三模）“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。下图是我国某工厂设计的高炉低碳冶炼关键技术与工艺。下列说法错误的是（ ） A．“固化利用”能减少CO2的排放，防止温室效应的进一步增强 B．生铁为混合物 C．“富氧空气喷吹”能增大O2的浓度，并使反应物接触更充分，从而使反应更充分 D．炉气体的分离过程属于化学变化的 【答案】D 【详解】A.CO2是主要的温室气体，“固化利用”可减少CO2排放，能缓解温室效应，表述正确。 B.生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，含有铁、碳等多种物质，属于混合物，表述正确。 C.“富氧空气喷吹”中，“富氧”指提高氧气浓度，“喷吹”能增大反应物接触面积，使反应更充分，表述正确。 D.高炉气体的分离过程只是将不同的气体进行分离，没有新物质生成，属于物理变化，不是化学变化，表述错误。 16．（2026·山西太原·二模）某炼铁厂高炉炼铁的主要反应过程如图所示，以下分析错误的是（ ） A．过量空气使焦炭充分燃烧 B．所用物质X是焦炭 C．一氧化碳可结合血红蛋白 D．反应条件Y是点燃 【答案】D 【详解】A.过量空气可提供充足的氧气，使焦炭充分燃烧生成二氧化碳，表述正确。 B.二氧化碳和单质碳在高温条件下转化为一氧化碳，因此物质X是焦炭，表述正确。 C.一氧化碳有毒，它能与血液中的血红蛋白结合，使其失去携氧能力，导致人体缺氧中毒。表述正确。 D.二氧化碳和焦炭反应生成一氧化碳的条件是高温，不是点燃，表述错误。 17．（2026·安徽合肥·二模）我国人民有着丰富的劳动智慧，《天工开物》中记载生产硫磺（S）的过程。 (1)矿石加入熔炉前先研碎的目的是___________。 (2)熔炉周围堆砌煤饼，利用煤饼燃烧______（填“吸收”或“放出”）热量，使FeS2受热分解产生FeS和S蒸气，该分解反应的化学方程式为___________。 (3)S蒸气从熔炉进入钵盂得到液态硫，与下列基本操作中的______原理相似。 A．过滤 B．吸附 C．冷凝 D．蒸发 (4)现代工艺生产硫，利用还原剂将分解产生的副产物FeS也转化为S，与古代方法对比，该工艺的突出优点是_____________。 【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) 放出 (3)C (4)提高原料利用率 【详解】（1）略； （2）煤饼燃烧是释放热量，使FeS2受热分解产生FeS和S蒸气，该分解反应的化学方程式为：； （3）S蒸气从熔炉进入钵盂得到液态硫，这是气态变为液态，属于冷凝过程，与基本操作中的冷凝原理相似； （4）现代工艺将副产物FeS也转化为S，使原料（或矿石）中的硫元素得到更充分的利用，从而提高了原料的利用率（或提高了硫的产率）。 18．（2026·四川成都·模拟预测）根据高炉炼铁的示意图，回答下列问题。 (1)焦炭在炼铁过程中的作用有__________，石灰石在炼铁过程中的主要作用是将矿石中的_______转变为炉渣。 (2)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是的原因是________。 (3)经过上述过程高炉底部得到铁水及炉渣，通过不同高度的出口分离铁水与炉渣，实现渣铁分离，说明炉渣具有__________（写一点）的性质。 (4)高炉炼铁的原理为。根据化学方程式计算，若要炼制铁，需要氧化铁的质量是多少? 【答案】(1) 提供高温和提供还原剂一氧化碳 二氧化硅/SiO2 (2)进风口氧气充足，焦炭完全燃烧生成二氧化碳 (3)密度比铁水小（合理即可） (4)解：设需要氧化铁的质量为x   x=160t 答：需要氧化铁的质量是160t 【详解】（1）焦炭燃烧生成二氧化碳，放出大量的热，二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳，故其作用是：提供高温和提供还原剂一氧化碳； 略； （2）见答案； （3）炉渣的出口在上方，铁水的出口在下方，所以炉渣的密度比铁水小； （4）见答案。 19．（2026·江苏苏州·中考真题）用甲烷代替焦炭炼铁可减少CO2排放，助力碳中和。原理如图： I.甲烷部分氧化重整制合成气 反应原理：CH4与O2在催化剂、800℃左右反应生成CO和H2。 (1)用氧气代替空气效果更佳。分离液态空气获得氧气是利用N2和O2的______(填字母)不同。 A．密度 B．沸点 C．溶解性 (2)反应生成CO和H2的分子个数比为______。 (3)反应需严格控制条件，否则可能存在的安全隐患是______。 Ⅱ.用合成气(CO和H2)冶炼铁 研究发现，高温下Fe2O3转化为Fe经历Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe过程。 (4)Fe2O3→Fe3O4过程中铁元素的质量分数______(填“增大”或“减小”)。 (5)上述转化过程中CO+FeOFe+CO2较难进行，H2的加入使该反应变得容易，原因是能将上述反应分成两步进行，其中一步为H2+FeOFe+H2O，写出另一步反应的化学方程式：______。 (6)研究发现，600℃时FeO会发生分解反应，生成Fe3O4和一种单质。写出该单质的化学式：______。 (7)常用固体质量的减少量来衡量炼铁效果。研究人员取0.1gFe2O3模拟炼铁，若完全转化为Fe，计算理论上固体减轻的质量(写出计算过程)。______ (8)用合成气炼铁的尾气中仍含有一定量CO2，研究人员设想将CO2与自然界中某种物质发生反应转化为合成气，再用于炼铁，该物质可能是______。 【答案】(1)B (2)1：2 (3)与在高温下可能发生爆炸 (4)增大 (5) (6) (7)设生成Fe的质量为x。 则固体减轻的质量=氧化铁的质量-铁单质的质量= 答：理论上固体减轻的质量为0.03g。 (8)CH4 【详解】（1）分离液态空气法制氧气，是利用液氮和液氧的沸点不同，通过控制温度蒸发分离，属于物理变化； （2）与在催化剂、 左右反应生成和，化学方程式为，由化学计量数可知，生成和的分子个数比为2：4=1：2； （3）是可燃性气体，若条件控制不当，与空气混合在高温下易发生爆炸； （4）中铁元素质量分数；中铁元素质量分数；转化过程中铁元素质量分数增大； （5）总反应为，已知一步反应为；将总反应减去该步反应，消去、，即可得到另一步反应为； （6）根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变；中含、元素，生成后，剩余单质只能为铁单质，反应为； （7）计算过程见答案； （8）合成气成分为和，根据反应前后元素种类不变，中含有碳、氧元素，参与反应的另一种物质需要提供氢元素，同时反应后能生成一氧化碳。自然界中的甲烷可与在高温条件下发生重整反应：，产物正好是炼铁所需的合成气，因此该物质为甲烷（）。 20．（2026·云南·二模）《千里江山图》使用天然矿物颜料层层着色，历经千载依然厚重绮丽．第一层以墨绘之．古人焚烧植物，收集火烟凝成的黑灰制得最早的炭黑．第二层以赭石上红色，其主要成分为．第三、四层均上绿色，此色从石绿取之，石绿的主要成分为，第五层上青色，此色取自石青，主要成分为．矿物颜料为《千里江山图》增添了极大的色彩魅力，让这幅古画在历史长河中熠熠生辉． (1)以墨绘画长久不变色，原因是常温下碳具有________性． (2)赭石来自________（填“磁铁矿”或“赤铁矿”）赭石的主要成分中，金属元素的化合价为________． (3)石绿在一定条件下会转化为石青，其化学方程式为，则X的化学式为________． (4)若将100g纯度为66.6%的石绿矿石，与二氧化碳发生反应制取石青，需要二氧化碳的质量多少克？（已知石绿主要成分相对分子质量为222，请写出完整的计算过程） 【答案】(1)稳定 (2) 赤铁矿 +3 (3)H2O (4)纯净的Cu2(OH)2CO3质量=100g×66.6%=66.6g。设需要 CO2的质量为x克，则： 解得x=4.4g 需要二氧化碳的质量4.4克。 【详解】（1）略。 （2）赭石主要成分为Fe2O3，来自赤铁矿，氧化铁中的氧元素化合价为-2，根据化合物化合价代数和为0。设铁的化合价为x。则.可得铁元素化合价为+3。 （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变，反应前有6个Cu原子，6个H原子、4个C原子和17个O原子，反应后有6个Cu原子，4个H原子、4个C原子和16个O原子，故X有2个H原子、1个O原子，X的化学式为H2O。 （4）略。 21．（25-26九年级下·广东广州·阶段检测）金属材料在人类文明发展中起重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民智慧 (1)战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以_____（填“单质”或“化合物”）形式存在。 (2)明代宋应星所著的《天工开物》，介绍了“火法炼锌”的方法：把炉甘石（和煤炭饼装入炼锌罐（如图），泥封，“其底铺薪，发火煅红”“冷定毁罐取出”。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃） ①反应区中，分解生成和另一种氧化物。罐内煤炭的作用是______。 ②冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是__℃，该工艺从反应混合物中收集锌的方法属于____（填标号）。 A．蒸馏     B．蒸发      C．结晶     D．升华 ③“冷定”后方能“毁罐”取锌，原因是______。 ④“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧产生的火焰，可避免CO直接排放到空气中，其原理是（用化学方程式表示）_______。 (3)某炼锌作坊取用200kg炉甘石（含的质量分数为62.5%，杂质不参与反应），在高温下完全反应生成金属锌，最终可制得金属锌的质量为_____。 【答案】(1)单质 (2) 一是提供热量，二是做还原剂 419℃～907℃ A 防止热的锌重新被氧化 (3)65kg 【详解】（1）金的化学性质比较不活泼，在自然界中主要以单质形式存在； （2）罐内煤炭的作用有2个，一是提供热量，二是做还原剂； ②由锌的熔点和沸点可知，冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是：419℃～907℃；由于锌的沸点为907℃，泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，此时锌由气态转化为液态； A、蒸馏是将液体先通过加热使其气化，再通过冷凝使其液化的过程，蒸馏是根据混合物的沸点不同进行分离，锌的沸点为907℃，泥罐下部温度可达1200℃，上部约为600℃，在冷凝区，锌由气态转化为液态，故工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于蒸馏，符合题意； B、蒸发是指将溶液中的溶剂通过加热使其除去水分，剩下溶质固体，蒸发的目的是将溶液中的溶质分离出来，不符合题意； C、结晶是物质由液态变为固态的过程，不符合题意； D、升华是指固态物质不经液态直接变为气态的过程，不符合题意； 故选A； ③由于锌与氧气能反应，则“冷定”后方能“毁罐”取出，可防止热的锌重新被氧化； ④一氧化碳与氧气燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为：； （3）炉甘石中的质量为：200kg×62.5%=125kg，根据锌元素质量守恒，生成锌的质量为：。 22．（2026·上海嘉定·二模）以赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)和一氧化碳为原料炼铁。若用100t含氧化铁80%的赤铁矿石，计算理论上可以炼出纯铁的质量(根据化学方程式列式计算)。 【答案】解：设理论上可炼出纯铁的质量为x x=56t 答：若用100t含氧化铁80%的赤铁矿石，计算理论上可以炼出纯铁的质量为56t。 【详解】见答案。 23．（2026·山西朔州·一模）高铁建设需要大量钢材，工业上常用一氧化碳与赤铁矿反应来炼铁。 (1)中氧元素的质量分数为________。 (2)现有800 t含氧化铁75%的赤铁矿，理论上可炼出纯铁的质量是多少？（写出计算过程） 【答案】(1)30% (2)解：800 t赤铁矿中含氧化铁的质量为，设理论上可炼出纯铁的质量是x。 解得 答：理论上可炼出纯铁的质量是420 t。 【详解】（1）氧化铁中氧元素的质量分数为； （2）见答案。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $