6.1 金属矿物及铁的冶炼（题型专练）化学新教材沪教版九年级上册

学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第一节 金属矿物及铁的治炼 (题型突破举一反三) 目录 题型01金属资源的存在形式 题型02常见的金属矿物 题型03实验室炼铁 一一氧化碳与氧化铁反应的实验 题型04工业炼铁 题型05金属治炼的计算 题型01金属资源的存在形式 三典例精析 【典例】c 举一反王 【变式1-1】D 【变式1-2】A 【变式1-3】C 1题型02常见的金属矿物 典例精析 【典例2】D 举一反三 【变式2-1】C 1/5 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式2-2】D 【变式23】D 题型03 实验室炼铁一一氧化碳与氧化铁反应的实验 三典例精析 【典例3】C 举一反三 【变式31】B 【变式3-2】D 【变式3-3】(1) 铁架台 酒精灯 (2) 红色粉末逐渐变黑 澄清石灰水变浑浊 (3) 通CO 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 停止加热 防止生成的高温铁被空 气中的氧气氧化，同时防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂 高温 点燃 (4) 3C0+Fe,0, =2Fe+3C0, 2C0+0, 2C0, 题型04工业炼铁 典例精析 【典例4】(1)为制取合成气提供原料 高温 (2)3H2+Fe2O,=2Fe+3H,0 (3)H20、C0, 2/5 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 举一反三 【变式41】(1)增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分 高温 (2)Fe,0,+3C0=2Fe+3C02 将生铁中过量的碳氧化为C0,除去，降低含碳量 (3)温度降低，氢分子间的间隔减小 4)H、Fe 【变式42】(1) 增大反应物接触面积，加快反应速率（或使反应更充分） +3 (2H 高温 (3)Fe20,+3C0 2Fe+3C02 4) 节约原料（或提高原料利用率、减少有害气体排放，合理即可） 【变式43】(1)人工降雨（或作气体肥料、生产碳酸饮料、作化工原料等，合理即可） (2)提供热量，维持高炉所需的高温环境 通电 3)2H202H2个+0，个 (4)进风口附近氧气充足，碳发生完全燃烧生成二氧化碳 (5)炉渣的密度比铁水小，浮在铁水的上层 题型05金属冶炼的计算 典例精析 【典例5】(1)640 (2)解：设理论上每天生产铁的质量为x 3/5 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 高温 Fe,03+3C0 2Fe+3C02 160 112 640t 160640t 112x,x=448t 448t>400t,理论上能完成每天的生产目标 答：如果按计划炼铁，理论上能完成每天的生产目标。 举一反三 【变式5-1】 解：设理论上可炼得铁的质量为x。 高温 Fe2O3 +3C0 2Fe+3C02 160 2×56 2000t×80% 1602000t×80% 112 x=1120t 含铁95%的生铁的质量为：1120t÷95%≈1179t 答：理论上可炼得含铁95%的生铁1179t。 【变式52】(1)400 (2)291.7 【变式53】(1)Fe,0a (2) C02、水蒸气 C02 还原性气体H、C0浓度更高，还原更充分 (3)解：设理论上生成Fe的质量为× 高温 Fe,03+3H2 2Fe+3H,0 160 112 80t 16080t 112x x=56t 4/5 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 答：理论上生成Fe的质量为56t。 (4)28kg 5/5 第一节 金属矿物及铁的冶炼（题型突破·举一反三） 题型01 金属资源的存在形式 题型02 常见的金属矿物 题型03 实验室炼铁——一氧化碳与氧化铁反应的实验 题型04 工业炼铁 题型05 金属冶炼的计算 ▌题型01 金属资源的存在形式 金属资源的存在形式 金属资源广泛地存在于 和 中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以 的形式存在。 【典例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 【变式1-1】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 【变式1-2】刘禹锡的诗句“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”，描述的是一种在自然界中大多以单质形式存在的金属。该金属是 A．Au B．Fe C．Hg D．Cu 【变式1-3】自然界中大部分的金属元素的存在形态是（　　） A．固态 B．游离态 C．化合态 D．液态 ▌题型02 常见的金属矿物 常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 【典例2】（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． 【变式2-1】下列矿石较适合用于工业炼铁的是 A．铝土矿 B．孔雀石 C．赤铁矿 D．黄铜矿 【变式2-2】《天工开物》对红砖烧制青砖有如下记载：“火足止薪之候，泥固塞其孔，然后使水转釉”。该过程的主要反应原理为。下列说法正确的是 A．“泥固塞其孔”目的只有防止污染空气 B．固体减少的质量等于生成的的质量 C．是磁铁矿的主要成分 D．红砖与青砖颜色的差异在于铁元素化合价的不同 【变式2-3】《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 ▌题型03 实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 装置图 实验现象 红色粉末逐渐变为 色，澄清的石灰水 ，尾气燃烧产生 色火焰。 实验注意事项 (1) ，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后 ，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用 的方法处理，以防污染大气。 【典例3】（2026·海南省直辖县级单位·二模）海南昌江黎族自治县的石碌铁矿继续发挥“亚洲第一富铁矿”的优势，推进绿色智能化开采。某校化学兴趣小组参观后，在实验室利用如图装置模拟工业炼铁的主要反应原理。下列说法错误的是 A．澄清石灰水可检验生成的 B．将尾气点燃，可防止污染空气 C．“炼铁”的化学方程式为 D．实验得到的固体产物能被磁铁吸引 【变式3-1】用一氧化碳还原氧化铁的实验中，转化为铁的具体过程是：。已知铁的氧化物除外，其余均为黑色。下列说法正确的是 A．装置中漏斗的作用是防止倒吸 B．当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为时，固体成分是和FeO C．该实验中所有的化学反应里，氧元素的化合价均未改变 D．通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁 【变式3-2】在巧克力中含有一种常见的化学物质草酸(化学式为C2H2O4)，草酸通常以晶体 (C2H2O4•2H2O)的形式存在，在常温下不溶于水，用如图装置研究C2H2O4•2H2O受热分解产物。下列说法不正确的是 A．装置A中饱和石灰水的作用是检验并除去CO2 B．装置B中固体变蓝，不能说明分解产物中有H2O C．装置C中红色变黑色，装置D中变浑浊说明分解产物有CO D．实验结束后，取装置C中剩余固体，加入稀硫酸振荡，溶液变浅绿色，可证明有Fe生成 【变式3-3】如图所示为炼铁实验装置，按下列要求进行回答： (1)写出有标号的仪器名称： ①________；②________。 (2)A装置中观察到的现象是：________，B装置中观察到的现象是：________。 (3)对于A装置要先________(通CO或加热)，目的是________；反应结束后，要先________(停止加热或停止通CO)，目的是________。 (4)写出A、C两部分所发生反应的化学方程式： A：________________； C：________________。 ▌题型04 工业炼铁 工业炼铁 原料 、 、 、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入 中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 【典例4】（25-26九年级下·黑龙江大庆·期中）铁的冶炼和应用是学习和研究化学的重要课题。工业上铁的冶炼—竖炉炼铁的工艺流程如图所示。 (注：括号内化学式表示相应物质的主要成分) (1)“燃烧室”中CH4燃烧的作用是：提供能量和________。 (2)写出“还原反应室”中炼铁的置换反应的化学方程式_______。 (3)该工艺流程中，可循环利用的物质是_______(填化学式)。 【变式4-1】铁的合金广泛应用于生活生产，某小组对炼铁和炼钢的方法作以下调查研究。如图是高炉流程与氢能流程中部分流程的对比，氢能流程能实现低碳排放。 资料： 请回答下列问题： (1)炼铁时将铁精矿粉碎的目的是________________________________________。 (2)高炉流程中，转化成的化学方程式为__________________________________，A处生铁炼成粗钢过程中，通入氧气的作用是__________________________________。 (3)氢能流程中采用电能供热，氢气储存的方法之一是将氢气冷却至液化，储存在真空绝热容器中，从微观角度解释该变化过程的本质是_________________________________________。 (4)在B处发生的反应中，化合价发生改变的元素有_________(写元素符号)。 【变式4-2】竖炉炼铁的工艺流程如图所示。 (1)粉碎赤铁矿石的目的是____________，赤铁矿石主要成分中铁元素的化合价为______。 (2)催化反应室中发生的反应之一为，请写出X的化学式______。 (3)还原反应室中，CO还原赤铁矿石的化学反应方程式为____________。 (4)该新工艺中，合成气循环使用的优点是____________(写一点即可)。 【变式4-3】钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。我国某钢铁厂工程师设计了高炉低碳冶炼的关键技术与工艺，其流程如图所示。 请回答下列问题： (1)捕捉分离出的固化后可用于_________。 (2)焦炭的作用除可以生成一氧化碳外，还能_________。 (3)电解水制氢气的化学方程式为____________________。 (4)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是CO的原因是____________________。 (5)炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣。能实现渣铁分离且出渣口在上方的原因是____________________。 ▌题型05 金属冶炼的计算 有关杂质问题的计算 1、混合物中某物质的质量分数（纯度）= 2、纯净物的质量= 3、混合物的质量= 注意：只有 的质量才能直接带入化学方程式计算，遇到含杂质的物质时必须换算成 的质量才能进行计算。 【典例5】（2026·湖南长沙·中考真题）改革开放以来，我国钢铁工业发展迅速，成为全球最大的钢铁生产国和消费国。某钢铁厂制定了每天生产400 t铁的目标，计划每天用1000 t含64%的赤铁矿石进行炼铁。炼铁的主要原理是。请计算： (1)1000 t赤铁矿石中含的质量为____。 (2)如果按计划炼铁，理论上能否完成每天的生产目标？（写出计算过程及结果） 【变式5-1】鄂博铁矿位于内蒙古自治区中部，是世界著名的铁、稀土、铌等金属共生矿床。若用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上可炼得含铁95%的生铁的质量是多少？ 【变式5-2】工业上通常利用赤铁矿石冶炼金属铁。现有含氧化铁80%的赤铁矿500t。请计算： (1)这些赤铁矿中含氧化铁的质量为______t； (2)理论上利用这些赤铁矿可以炼成含铁96%的生铁的质量是______t。（结果精确到0.1） 【变式5-3】我国科研人员研发富氢耦合绿色炼铁新工艺，通过与CO协同还原铁矿石，实现低碳高效冶炼。图1、图2为该工艺的反应机理图及两种气氛下烧结矿还原度随温度变化的曲线。 (1)赤铁矿、磁铁矿均为炼铁原料，磁铁矿主要成分的化学式为______。 (2)ⅰ.焦炭溶损反应中，与C反应的气体是______。 ⅱ.对比传统高炉，全氧富氢高炉尾气中______（填化学式）含量显著降低，利于碳中和。 ⅲ.全氧富氢气氛（）比传统高炉气氛还原度更高，原因是______。 (3)用还原，理论上生成Fe的质量是多少？______（写出计算过程） (4)6kg碳与足量完全反应，生成CO的质量是______。 / 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 $ 第一节 金属矿物及铁的冶炼（题型突破·举一反三） 题型01 金属资源的存在形式 题型02 常见的金属矿物 题型03 实验室炼铁——一氧化碳与氧化铁反应的实验 题型04 工业炼铁 题型05 金属冶炼的计算 ▌题型01 金属资源的存在形式 金属资源的存在形式 金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在。 【典例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。 【变式1-1】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。 【变式1-2】刘禹锡的诗句“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”，描述的是一种在自然界中大多以单质形式存在的金属。该金属是 A．Au B．Fe C．Hg D．Cu 【答案】A 【分析】诗句“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”描述从沙中淘洗金属的过程。 【详解】A、金（）化学性质稳定，在自然界中常以单质形式存在，如沙金，可通过淘洗获取； B、铁（）主要以化合物形式存在于矿石中； C、汞（）虽偶有单质，但主要从辰砂提炼； D、铜（）较少以单质存在，多从矿石提取。 故选A。 【变式1-3】自然界中大部分的金属元素的存在形态是（　　） A．固态 B．游离态 C．化合态 D．液态 【答案】C 【详解】A、固态可能是单质或化合物，不是元素的存在形态，故选项错误； B、元素以单质形式存在叫游离态，故选项错误； C、元素以化合物的形式存在叫化合态，自然界中大部分的金属元素的存在形态是化合态，故选项正确； D、液态可能是单质或化合物，不是元素的存在形态，故选项错误； 故选：C。 ▌题型02 常见的金属矿物 常见的金属矿物 矿物 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 孔雀石 铝土矿 主要 成分 Fe2O3 Fe2O3·xH2O FeS2 Cu2(OH)2CO3 Al(OH)3 【典例2】（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。 【变式2-1】下列矿石较适合用于工业炼铁的是 A．铝土矿 B．孔雀石 C．赤铁矿 D．黄铜矿 【答案】C 【详解】A. 铝土矿主要成分为Al2O3，是工业炼铝的原料，不符合要求； B. 孔雀石主要成分为，是工业炼铜的原料，不符合要求； C. 赤铁矿主要成分为，铁元素含量高，有害杂质少，是常用的炼铁原料，符合要求； D. 黄铜矿主要成分为，铁元素含量低，且含硫元素，冶炼时会产生有毒的污染环境，不适合炼铁，不符合要求。 【变式2-2】《天工开物》对红砖烧制青砖有如下记载：“火足止薪之候，泥固塞其孔，然后使水转釉”。该过程的主要反应原理为。下列说法正确的是 A．“泥固塞其孔”目的只有防止污染空气 B．固体减少的质量等于生成的的质量 C．是磁铁矿的主要成分 D．红砖与青砖颜色的差异在于铁元素化合价的不同 【答案】D 【详解】A、“泥固塞其孔”的目的是隔绝空气，使燃料不完全燃烧生成CO，同时防止生成的FeO被氧化，且不属于空气污染物，故A错误； B、根据质量守恒定律，固体减少的质量是失去的氧元素质量，生成的质量等于参加反应的CO质量与该部分氧元素质量之和，二者不相等，故B错误； C、是赤铁矿的主要成分，磁铁矿的主要成分为，故C错误； D、红砖中铁元素以+3价的形式存在，青砖中铁元素以+2价的FeO形式存在，二者颜色差异源于铁元素化合价不同，故D正确。 【变式2-3】《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。 ▌题型03 实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 实验室炼铁—— 一氧化碳与氧化铁反应的实验 装置图 实验现象 红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 实验注意事项 (1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。 (2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。 (3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。 【典例3】（2026·海南省直辖县级单位·二模）海南昌江黎族自治县的石碌铁矿继续发挥“亚洲第一富铁矿”的优势，推进绿色智能化开采。某校化学兴趣小组参观后，在实验室利用如图装置模拟工业炼铁的主要反应原理。下列说法错误的是 A．澄清石灰水可检验生成的 B．将尾气点燃，可防止污染空气 C．“炼铁”的化学方程式为 D．实验得到的固体产物能被磁铁吸引 【答案】C 【详解】A.一氧化碳还原氧化铁生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此澄清石灰水可检验生成的，说法正确。 B.有毒，直接排放会污染空气，具有可燃性，将尾气点燃可以处理尾气，防止一氧化碳污染空气，说法正确。 C.选项中的化学方程式没有配平，违背质量守恒定律，工业炼铁正确的化学方程式为，说法错误。 D.该反应的固体产物是铁，铁能被磁铁吸引，说法正确。 【变式3-1】用一氧化碳还原氧化铁的实验中，转化为铁的具体过程是：。已知铁的氧化物除外，其余均为黑色。下列说法正确的是 A．装置中漏斗的作用是防止倒吸 B．当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为时，固体成分是和FeO C．该实验中所有的化学反应里，氧元素的化合价均未改变 D．通过实验现象可以判断氧化铁是否完全转化为铁 【答案】B 【详解】A.一氧化碳有毒，漏斗的作用是聚集一氧化碳，方便点燃，防止污染空气，A错误。 B.先计算各含铁物质中铁元素的质量分数：：ω(Fe)=  , ：ω(Fe)=  ,  ：ω(Fe)=  ,单质Fe：ω(Fe)=100%  ,74%介于72.4%和77.8%之间，因此固体成分为和的混合物，B正确。 C.尾气中燃烧的反应中，反应物中氧元素为0价，生成物中氧元素为-2价，氧元素化合价发生改变，C错误。 D.、、单质均为黑色固体，仅通过固体颜色无法判断氧化铁是否完全转化为铁，D错误。 【变式3-2】在巧克力中含有一种常见的化学物质草酸(化学式为C2H2O4)，草酸通常以晶体 (C2H2O4•2H2O)的形式存在，在常温下不溶于水，用如图装置研究C2H2O4•2H2O受热分解产物。下列说法不正确的是 A．装置A中饱和石灰水的作用是检验并除去CO2 B．装置B中固体变蓝，不能说明分解产物中有H2O C．装置C中红色变黑色，装置D中变浑浊说明分解产物有CO D．实验结束后，取装置C中剩余固体，加入稀硫酸振荡，溶液变浅绿色，可证明有Fe生成 【答案】D 【详解】A. 饱和石灰水可吸收CO2，同时变浑浊可检验，正确。 B. 气体通过A会带出水蒸气，装置B中固体变蓝，所以不能说明分解产物中有水，正确。 C. 装置C中红色变黑色（Fe2O3→Fe），装置D变浑浊（CO2生成），说明分解产物有CO（CO还原Fe2O3生成CO2），正确。 D. 铁和稀硫酸反应会产生氢气和硫酸亚铁，则现象是有气泡产生且溶液呈现浅绿色；实验结束后，C中剩余固体，加入稀硫酸振荡，溶液变浅绿色，可能是氧化铁被还原过程中生成氧化亚铁，FeO都能与稀硫酸反应生成亚铁离子，使溶液呈现浅绿色，没有气泡，无法证明一定有 Fe 生成，该选项说法错误。 【变式3-3】如图所示为炼铁实验装置，按下列要求进行回答： (1)写出有标号的仪器名称： ①________；②________。 (2)A装置中观察到的现象是：________，B装置中观察到的现象是：________。 (3)对于A装置要先________(通CO或加热)，目的是________；反应结束后，要先________(停止加热或停止通CO)，目的是________。 (4)写出A、C两部分所发生反应的化学方程式： A：________________； C：________________。 【答案】(1) 铁架台 酒精灯 (2) 红色粉末逐渐变黑 澄清石灰水变浑浊 (3) 通 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 停止加热 防止生成的高温铁被空气中的氧气氧化，同时防止石灰水倒吸使玻璃管炸裂 (4) 【分析】主要考查一氧化碳还原氧化铁。 【详解】（1）略。 （2）A装置：玻璃管内装有氧化铁粉末，氧化铁是红棕色（或红色）粉末。在高温下，一氧化碳具有还原性，能将氧化铁还原为铁，铁粉是黑色的。因此，A 装置中的现象是红色（或红棕色）粉末逐渐变黑。 B装置：A 装置反应生成的二氧化碳气体会进入 B 装置，B 装置中盛放的是澄清石灰水（氢氧化钙溶液）。二氧化碳能与氢氧化钙反应生成不溶于水的碳酸钙沉淀，因此 B 装置中的现象是澄清石灰水变浑浊。 （3）实验开始时：一氧化碳是可燃性气体，如果玻璃管内混有空气，加热时可能会发生爆炸。因此，必须先通入一氧化碳，利用一氧化碳将玻璃管内的空气排尽，然后再点燃酒精喷灯（或加强热）。 实验结束时：先停止加热，反应完成后，生成的铁在高温下如果接触到空气（氧气），很容易被重新氧化。同时，如果先停止通一氧化碳，B 装置中的石灰水可能会倒吸入热的玻璃管中，导致玻璃管炸裂。因此，反应结束后，要先停止加热，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却。 （4）A 部分：一氧化碳还原氧化铁。反应条件是高温。C 部分：尾气处理。未反应的一氧化碳有毒，不能直接排放，在 C 处用酒精灯点燃，使其转化为无毒的二氧化碳。 【点睛】要先通入气体，实验结束再断开气体。 ▌题型04 工业炼铁 工业炼铁 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气等 原理 将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3 在高温下反应生成Fe 设备 高炉 主要反应 产品 生铁： （1）含碳量2%~4.3%的铁合金 （2）特点：硬而脆，不利于加工 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较 【典例4】（25-26九年级下·黑龙江大庆·期中）铁的冶炼和应用是学习和研究化学的重要课题。工业上铁的冶炼—竖炉炼铁的工艺流程如图所示。 (注：括号内化学式表示相应物质的主要成分) (1)“燃烧室”中CH4燃烧的作用是：提供能量和________。 (2)写出“还原反应室”中炼铁的置换反应的化学方程式_______。 (3)该工艺流程中，可循环利用的物质是_______(填化学式)。 【答案】(1)为制取合成气提供原料 (2) (3) 【详解】（1）甲烷燃烧除了放出热量提供反应所需能量外，生成物是二氧化碳和水，这两种物质是催化反应室合成还原剂（合成气和）的原料，因此作用为生成和。 （2）置换反应要求“单质+化合物→新单质+新化合物”。还原反应室中，还原剂是和：还原氧化铁的反应物都是化合物，不属于置换反应；氢气还原氧化铁是单质和化合物反应，生成单质和化合物，符合置换反应定义，其反应的化学方程式为。 （3）可循环物质指在流程中既是生成物，又作为反应物再次参与反应。由流程可知：还原反应生成的和送入催化反应室制备合成气，合成气还原氧化铁又重新生成和，因此可循环利用的物质是和。 【变式4-1】铁的合金广泛应用于生活生产，某小组对炼铁和炼钢的方法作以下调查研究。如图是高炉流程与氢能流程中部分流程的对比，氢能流程能实现低碳排放。 资料： 请回答下列问题： (1)炼铁时将铁精矿粉碎的目的是________________________________________。 (2)高炉流程中，转化成的化学方程式为__________________________________，A处生铁炼成粗钢过程中，通入氧气的作用是__________________________________。 (3)氢能流程中采用电能供热，氢气储存的方法之一是将氢气冷却至液化，储存在真空绝热容器中，从微观角度解释该变化过程的本质是_________________________________________。 (4)在B处发生的反应中，化合价发生改变的元素有_________(写元素符号)。 【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) 将生铁中过量的碳氧化为除去，降低含碳量 (3)温度降低，氢分子间的间隔减小 (4)、 【详解】（1）固体反应物粉碎后接触面积增大，既可以加快反应速率，也能让反应进行得更完全； （2）①高炉炼铁用一氧化碳作还原剂，高温下还原氧化铁得到铁，化学方程式为； ②生铁含碳量远高于钢，通入氧气可以和碳反应生成二氧化碳，从而降低含碳量实现生铁炼钢； （3）氢气液化是物理变化，分子本身不变，降温后分子运动速率减慢，分子间隔减小； （4）B处发生反应化学方程式为，反应前 H2 中 H为0价， Fe2O3中Fe为+3价、O为-2价，反应后 Fe 单质中Fe为0价，H2O中H为+1价、O为-2价，因此化合价发生改变的元素有H 、Fe。 【变式4-2】竖炉炼铁的工艺流程如图所示。 (1)粉碎赤铁矿石的目的是____________，赤铁矿石主要成分中铁元素的化合价为______。 (2)催化反应室中发生的反应之一为，请写出X的化学式______。 (3)还原反应室中，CO还原赤铁矿石的化学反应方程式为____________。 (4)该新工艺中，合成气循环使用的优点是____________(写一点即可)。 【答案】(1) 增大反应物接触面积，加快反应速率（或使反应更充分） +3 (2)H2 (3) (4) 节约原料（或提高原料利用率、减少有害气体排放，合理即可） 【详解】（1）粉碎矿石能增大赤铁矿与还原剂的接触面积，加快反应速率（或使反应更充分）； 根据化合物中正负化合价代数和为0，设Fe化合价为，列式，解得。 （2）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、数目不变。反应物中C、H、O原子总数为2、4、2，生成物已知部分含2个C、2个O，因此2个X共含4个H，推得X为。 （3）高温条件下一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，按照得失氧守恒配平得到该反应方程式。 （4）未反应的合成气（CO和）循环使用，可减少原料消耗，也能避免有毒的CO排放污染空气。 【变式4-3】钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。我国某钢铁厂工程师设计了高炉低碳冶炼的关键技术与工艺，其流程如图所示。 请回答下列问题： (1)捕捉分离出的固化后可用于_________。 (2)焦炭的作用除可以生成一氧化碳外，还能_________。 (3)电解水制氢气的化学方程式为____________________。 (4)炼铁高炉进风口附近的反应，主要生成而不是CO的原因是____________________。 (5)炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣。能实现渣铁分离且出渣口在上方的原因是____________________。 【答案】(1) 人工降雨（或作气体肥料、生产碳酸饮料、作化工原料等，合理即可） (2) 提供热量，维持高炉所需的高温环境 (3) (4) 进风口附近氧气充足，碳发生完全燃烧生成二氧化碳 (5) 炉渣的密度比铁水小，浮在铁水的上层 【详解】（1）固化得到的固态（干冰）升华吸热可用于人工降雨，也可作为气体肥料促进植物光合作用，或用于制备碳酸饮品、化工产品等。 （2）焦炭具有可燃性，燃烧时会释放大量热量，为炼铁反应提供必需的高温条件。 （3）水在通电条件下分解生成氢气和氧气，配平后标注反应条件和气体符号即可。 （4）进风口通入大量热空气，氧气含量高，碳在氧气充足时发生完全燃烧生成，只有氧气不足时才会生成。 （5）密度更小的物质会位于液体上层，炉渣密度小于铁水，因此浮在铁水上方，出渣口设置在上方即可实现渣铁分离。 ▌题型05 金属冶炼的计算 有关杂质问题的计算 1、混合物中某物质的质量分数（纯度）= 纯净物的质量÷混合物的质量 2、纯净物的质量= 混合物的质量×纯度 3、混合物的质量= 纯净物的质量÷纯度 注意：只有纯净物的质量才能直接带入化学方程式计算，遇到含杂质的物质时必须换算成纯净物的质量才能进行计算。 【典例5】（2026·湖南长沙·中考真题）改革开放以来，我国钢铁工业发展迅速，成为全球最大的钢铁生产国和消费国。某钢铁厂制定了每天生产400 t铁的目标，计划每天用1000 t含64%的赤铁矿石进行炼铁。炼铁的主要原理是。请计算： (1)1000 t赤铁矿石中含的质量为____。 (2)如果按计划炼铁，理论上能否完成每天的生产目标？（写出计算过程及结果） 【答案】(1)640 (2)解：设理论上每天生产铁的质量为 ， ，理论上能完成每天的生产目标 答：如果按计划炼铁，理论上能完成每天的生产目标。 【详解】（1）1000t赤铁矿石中含Fe2O3的质量为：； （2）解析见答案。 【变式5-1】鄂博铁矿位于内蒙古自治区中部，是世界著名的铁、稀土、铌等金属共生矿床。若用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁，理论上可炼得含铁95%的生铁的质量是多少？ 【答案】 解：设理论上可炼得铁的质量为。 ， 含铁95%的生铁的质量为： 答：理论上可炼得含铁95%的生铁1179t。 【详解】见答案 【变式5-2】工业上通常利用赤铁矿石冶炼金属铁。现有含氧化铁80%的赤铁矿500t。请计算： (1)这些赤铁矿中含氧化铁的质量为______t； (2)理论上利用这些赤铁矿可以炼成含铁96%的生铁的质量是______t。（结果精确到0.1） 【答案】(1)400 (2)291.7 【详解】（1）这些赤铁矿中含氧化铁的质量为: 500t×80%=400t； （2）设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x， x≈291.7 t。 【变式5-3】我国科研人员研发富氢耦合绿色炼铁新工艺，通过与CO协同还原铁矿石，实现低碳高效冶炼。图1、图2为该工艺的反应机理图及两种气氛下烧结矿还原度随温度变化的曲线。 (1)赤铁矿、磁铁矿均为炼铁原料，磁铁矿主要成分的化学式为______。 (2)ⅰ.焦炭溶损反应中，与C反应的气体是______。 ⅱ.对比传统高炉，全氧富氢高炉尾气中______（填化学式）含量显著降低，利于碳中和。 ⅲ.全氧富氢气氛（）比传统高炉气氛还原度更高，原因是______。 (3)用还原，理论上生成Fe的质量是多少？______（写出计算过程） (4)6kg碳与足量完全反应，生成CO的质量是______。 【答案】(1) (2) 、水蒸气 还原性气体H2、CO浓度更高，还原更充分 (3)解：设理论上生成Fe的质量为x    答：理论上生成Fe的质量为56t。 (4)28kg 【详解】（1）磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，化学式为。 （2）ⅰ、从机理图可知，与焦炭（C）发生溶损反应的气体是和（水蒸气）。 ⅱ、富氢气氛中还原性气体占比更高（，传统），还原能力强且产物无污染，可以减少尾气中的含量，利于碳中和； 全氧气氛无稀释，还原气体（、）浓度更高，与铁矿石接触更充分，还原更彻底。 （3）见答案。 （4）设生成CO的质量为y 。 / 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 $