专题3 金属冶炼、置换反应相关计算（26年新题）（同步培优练）-2026-2027学年九年级化学上册同步拉分练

**基本信息** 聚焦金属冶炼与置换反应计算，以真实情境综合应用题与定量计算题为主，构建从性质到工业应用再到计算的完整知识链，适合培优训练。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |综合应用题|7道|情境综合（文物、工业流程等），融合实验探究与定量计算|从金属性质（合金硬度、锈蚀）→冶炼原理（CO还原）→制备流程（废铁制铁红）→纯度测定（质量变化计算）| |单选题|10道|金属混合物反应、氧化物还原等计算|基于置换反应规律与质量守恒，考查化学方程式计算及数据推理能力|

专题3 金属冶炼、置换反应相关计算（26年新题） 本专题共7道大题，10道选择。因出题方向偏重拔高，故部分问题略有超纲，更适合教师教研及培优，不适合基础较差同学自行练习。 一、综合应用题 1．某实践小组针对空气质量检测开展了一系列探究学习活动。 【活动一】 (1)了解空气质量指数所表示的含义。 ①如图是某日的空气质量示数，结合图表信息判断该日空气质量情况为_____。 空气质量指数 0~50 50~100 100~150 150~200 200~300 ＞300 空气质量情况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 ②下列物质不属于空气污染物的是______(填选项序号)。 A．一氧化碳         B．二氧化硫       C．二氧化氮      D．二氧化碳 【活动二】认识并使用微型空气质量“检测站” (2)某微型空气质量检测系统结构如图所示。 ③太阳能板工作时发生的能量转化是_____能转化为电能。 ④污染物传感器模组中的活性炭纤维毡能有效吸附空气中的异味，这主要利用了活性炭_____的结构特点。 ⑤利用该“检测站”测试某交通路口附近空气中CO含量超标，实地探查后发现，可能是部分汽车尾气排放不达标造成。小组同学建议司机应定期检查并更换汽车尾气净化装置(其反应原理如图所示)。 写出该装置中发生反应的化学方程式______。 (3)如图所示为气体的制取收集和定量探究等实验装置。 ①以石灰石和稀盐酸为原料制取并收集干燥且不含HCl的二氧化碳气体，则所选仪器的连接顺序应为_____(从左到右填写仪器序号字母)。上述方法制取二氧化碳的化学方程式为______。 ②实验室以过氧化氢溶液和二氧化锰制备氧气的化学方程式为_____，可选择装置F为收集装置的原因是_____。 ③化学小组用含杂质的CO(杂质为CO2)测定100g某氧化铁样品的纯度(杂质不参加反应)，按照“混合气体→C→E→尾气处理”的顺序连接装置并进行实验(假设有关反应均反应完全)。充分反应后冷却至室温，记录反应前、后各仪器质量变化为：装置中硬质玻璃管内固体质量减少1.2g；装置质量增加6.6g。写出仪器C中发生反应化学方程式_____。 小明利用装置C质量变化计算得出氧化铁样品的纯度为40%，小红利用装置E质量变化计算得出氧化铁样品的纯度为80%，两者均未发生计算错误，你认为_____(选填“小明”或“小红”)的计算结果是错误的，理由是______。 2．金属文物铭刻着中华文化的脉络，在中华文明的传承中起着重要作用。 一、文物中的金属 (1)认识文物：青铜是铜与锡的合金。青铜硬度_______(填“大于”或“小于”)纯铜。 (2)文物制备：中国古代炼铁的流程如下：。 ①以磁铁矿为原料冶炼铁反应的化学方程式_______。 ②熟铁是含碳量在0.1%以下的铁。生铁经锻打成熟铁，主要是降低_______元素含量。 (3)文物鉴别：大唐“黄金碗”(下图)，由纯黄金制作而成。不法分子常用假黄金(铜锌合金)仿制该文物。下列鉴别真假“黄金碗”错误的是_______。 a．滴加稀盐酸     b．滴加ZnSO4溶液   c．用火灼烧      d．观察颜色 (4)文物锈蚀：汉代铁剪锈迹斑斑，其锈蚀是铁与空气中的_____发生化学反应的结果。 (5)文物修复：去除文物上铁锈的方法之一是将铁锈(主要成分Fe2O3)在一定温度下用H2还原成致密的四氧化三铁，反应的化学方程式为___。 二、铁红的制备 废铁(主要成分是Fe、Fe2O3)回收利用制铁红(Fe2O3)的程如下： (6)“酸浸”时加入过量的稀硫酸，为加快酸溶速率，可采取的措施为_______，X溶液中含有Fe2(SO4)3、_______、_______(除H2O外)。 (7)“氧化”时向X溶液中加双氧水，反应的化学方程式为_______，“氧化”时温度应控制在50℃左右，目的是_______。“还原”时向X溶液中加铁，铁的作用是：①将Fe2(SO4)3转变为FeSO4；②_______。 (8)下列叙述正确的是_______(填字母)。 A．铁在自然界中主要以化合物形式存在 B．铁系食品脱氧剂中的铁粉可吸收包装袋中的氧气和水 C．铁和铁的化合物在一定条件下的相互转化体现了物质的多样性 三、Fe2O3样品的纯度测定 (9)焙烧所得的Fe2O3样品中混有少量Fe3O4，使产品中铁元素的质量分数____(填偏大或偏小)。为了测定Fe2O3的纯度，取20.00g样品，进行控温加热。在该温度下，Fe2O3分解成Fe3O4，而Fe3O4不发生反应。充分加热后，所得固体的质量为19.36g，则该样品中Fe2O3的纯度是____。 3．从古至今，钢铁及其铁的化合物一直被人类广泛应用。 (1)我国早在春秋战国时期就开始生产铁器。最初将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原成铁。关于该冶炼过程，下列说法正确的是 （填序号）。 A．将铁矿石和木炭一层夹一层地放能使反应更充分的进行 B．氧化铁变成铁过程中铁元素化合价降低 C．最终得到的产品是纯铁 (2)钢的性能比生铁更优异，生活中常被广泛使用。从成分角度分析，二者性能上差异较大的原因是_______。 (3)“百炼钢做成了绕指柔”，这是习近平总书记对国产 “手撕钢”的称赞。“手撕钢” 是厚度必须控制在0.025毫米以下的钢，在折叠屏手机、航空航天等领域都有着重要应用。制成 “手撕钢” 是利用金属的 （选填序号）。 A．导热性 B．延展性 (4)纳米铁粉可以去除废水中的HCl、ZnCl2和CuCl2，去除机理如下图1。 ①去除ZnCl2时.不能将ZnCl2转化为Zn的原因是__________。 ②溶液pH对CuCl2去除率的影响如上图2所示，当pH＜3时，随pH减小，CuCl2去除率会减小，其原因是_________。 (5)实验室利用废铁（含少量Fe2O3）为原料制备FeCO3的流程如下： 已知：在酸性条件下，Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ①为了加快酸溶速率，可采取的措施为_______ （写出一条）。 ②酸溶后过滤所得滤液中的溶质是__________。 ③加过量NH4HCO3时，反应如下：。洗涤前，FeCO3表面吸附的主要杂质是_________。 (6)FeCO3应用广泛，可做阻燃剂。在空气中灼烧时，碳酸亚铁会生成Fe2O3和CO2（吸热反应），它做阻燃剂的原因是___________（写出一条即可）。 (7)FeCO3的含量测定 称取含FeOOH的FeCO3样品29.4g，在氮气环境中进行热分解实验，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【查阅资料】 a.在282℃时，FeCO3分解为FeO和CO2； b.FeOOH分解方程式 c.铁的氧化物加热分解的温度为：        。 ① 样品中 FeCO3的含量为___________%（精确到0.1%，写出计算过程）。 ② M点对应物质是_______。 4．工业上冶炼钢铁的主要流程如图所示。炼铁高炉中获得的铁中含有2%~4.3%的碳，称为生铁。生铁进一步冶炼，可将含碳量降低至0.03%～2%，得到钢。 (1)生铁可锻压加工成铁皮、铁片等制品，该用途主要利用了铁具有良好的______。 A．金属光泽 B．导电性 C．延展性 D．导热性 (2)高炉炼铁主要涉及三个阶段，相关反应原理及化学方程式如表1所示。 表1 阶段 反应原理 化学方程式 造气 焦炭在高温下转变为一氧化碳 反应I：C+CO22CO 炼铁 一氧化碳使铁矿石中的氧化铁转化为铁 反应II：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe 造渣 石灰石(主要成分为CaCO3)在高温下分解为氧化钙和二氧化碳 反应III：______。 氧化钙与铁矿石中的杂质反应生成炉渣 反应IV：CaO+SiO2CaSiO3 ①反应III的化学方程式为______。 ②反应I~IV涉及的基本反应类型有______。 A．化合反应         B．分解反应     C．置换反应      D．复分解反应 ③高炉的高温主要源自于焦炭的燃烧，下列说法正确的是______。 A．通入热空气，为焦炭燃烧提供助燃剂 B．事先将焦炭粉碎，增加焦炭的接触面积，焦炭充分燃烧 C．为使焦炭充分燃烧，应一次性投入大量焦炭，提升燃烧强度 D．焦炭块越大，燃烧越稳定，温度上升越快 (3)高温燃烧法是检测铁合金中碳含量的常用方法，其原理是将样品中的碳完全转化为CO2，通过测定生成的CO2质量计算碳的含量。现取100g某铁合金样品，在足量纯氧中充分燃烧，最终得到11gCO2。请根据化学方程式列式计算，判断该铁合金属于生铁还是钢。 5．铁及其化合物在生产生活中应用广泛。 一、铁的有关知识 (1)西周玉柄铁剑被誉为“中华第一剑”。以铁铸剑身是利用铁的___________(选填序号)。 a．导热性    b．导电性    c．硬度大 (2)《天工开物》中记载的“炒钢法”炼铁、炼钢过程如下。 ①以赤铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为___________ ②生铁炼钢，主要是降低___________元素含量。 (3)“氧化铁-硫化亚铁”循环体系可用于脱硫，反应机理如图-2所示。 ①“脱硫”过程发生反应的化学方程式为___________。 ②“氧化铁硫化亚铁”循环体系中作催化剂的物质为___________。多次“再生”后，脱除率不断下降，可能的原因是___________。 二、制备 用废铁(含Fe和少量)，为原料制备的流程如下。 (4)“酸溶”前，废铁应研磨成粉末，目的是___________。 (5)“还原”时发生反应为。 ①“还原”时需控制在一定温度，温度太高会降低的利用率，原因是___________。 ②“酸溶”时所加稀可略低于理论消耗量，原因是___________。 (6)是合成氨催化剂铁触媒的必要成分，可用和在高温下反应获得，同时生成和，发生反应的化学方程式为___________。 三、催化剂性能研究 如题图-3所示，当其他条件一定时，分别在无催化剂、作催化剂、作催化剂的条件下，测定浓度对模拟烟气中NO和脱除率的影响，NO脱除率与浓度的关系如图-4所示。 资料：①能将NO、氧化。产生机理如下。 反应Ⅰ：(慢反应)。 反应Ⅱ：(快反应)。 ②可用表示。 ③氢氧化钠溶液能与反应，反应的化学方程式为：。 (7)浓度相同时，___________时NO脱除率更高，原因是___________。 (8)NO部分被氧化成。被NaOH溶液吸收生成和，发生反应的化学方程式为___________。 (9)实验表明氧化的速率比氧化NO速率慢。但在无催化剂、作催化剂、作催化剂的条件下，测得脱除率几乎均为100%的原因是___________。 6．铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。 一、铁的冶炼和应用 (1)工业上将铁矿石和焦炭放在炼炉中焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原成铁。 ①焦炭的作用是产生高温热量和___________。 ②氧化铁还原成铁的化学方程式为___________。 (2)“千锤百炼”意为在高温条件下将生铁冶炼成钢。“加锤”过程需反复进行，目的是降低___________元素的含量。 (3)“百炼成钢”中的钢的硬度比生铁___________(高或低)。 (4)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用。以铁粉、硫酸溶液为原料制取氧化铁黑(Fe3O4)的原理如下： 流程中可循环利用的X的化学式为___________，总反应的化学方程式为___________。 二、铁红(Fe2O3)的制备 用废铁屑(含Fe2O3和FeCO3)制取FeCO3进而制备铁红(Fe2O3)的主要流程如下： (5)废铁屑研磨成粉末的目的是___________。 (6)“还原”发生的反应为：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，该转化也可用SO2实现，反应的化学方程式为：Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4。若用SO2代替Fe粉，从后续实验分析其不足之处___________。 (7)“沉淀”时，为减少副产物Fe(OH)2的生成，合适的加料方式是___________(选填序号)。 A．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的烧杯中 B．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的烧杯中 (8)检验FeCO3固体已洗净的方案是：取最后一次洗涤后的滤液，___________(填操作与现象)。 (9)煅烧发生反应的化学方程式为___________。 三、FeCO3的含量测定 上述制取的FeCO3中会混有Fe(OH)SO4.称取含Fe(OH)SO4的FeCO3样品51.7g置于密闭容器中，控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【资料】①在282℃时，FeCO3分解为FeO和CO2；在500℃时，Fe(OH)SO4分解为Fe2O3、SO2、H2O和O2。 ②加热时，FeO极易与O2反应生成Fe2O3。 (10)M点对应固体中FeO和Fe2O3的质量比为___________； (11)用足量碱石灰充分吸收容器中的气体，最终碱石灰增加的质量为___________g。 7．从古至今，铁及其化合物一直被人类广泛应用。同学们对铁及其化合物的问题进行探究。 探究一：铁的应用和防护 (1)《天工开物》中记载：取盐井水“入于釜中煎炼，顷刻结盐”。煎炼时利用铁釜的___________性。 (2)如图1实验，说明NaCl在铁生锈中的作用是___________。 探究二：FeOOH在化工、建筑、医药等方面有着广泛应用 (3)火星探测器发回的信息表明，火星上存在FeOOH，从而证明火星表面曾经存在过水，其理由为___________。 石油开采过程中会产生等有害气体，除去的方法有以下两种： 方法一： 方法二： (4)过程1生成的另一种物质为___________。 (5)与NaOH溶液吸收气体相比，方法一的优点为___________。 探究三：碳酸亚铁应用非常广泛，可以做补血剂、阻燃剂、催化剂，还可用于皮革生产 已知：易溶于水，受潮时在常温下即分解，温度越高分解越快。+2价的铁元素容易被空气中氧气氧化 (6)在空气中煅烧能生成氧化铁和，反应的化学方程式为___________，它可以做阻燃剂的原因为___________。 的制备：某兴趣小组同学利用如图2装置，通过与反应制取。 实验步骤如下： Ⅰ．检查装置气密性，添加药品，并将导管末端插入C中水面以下： Ⅱ．装置A中打开、，关闭制取，并将整个装置内的空气排尽； Ⅲ．操作开关，将A中溶液导入B中产生沉淀； Ⅳ．将B中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 (7)步骤Ⅲ中应打开开关___________(填“”、“”或“”)，并关闭其他开关。 (8)反应过程中控制B装置温度在50℃左右，原因为___________。 (9)装置C的作用是___________。 的含量测定：兴趣小组同学为确定某样品中的含量，称取20.0g样品按图3所示装置进行实验(假设样品中其它杂质与稀硫酸不产生气体) 已知：碱石灰是CaO和NaOH的混合物。 (10)反应结束后，缓缓通一段时间的目的为___________。 (11)装置E装的作用是___________(填序号)。 A．干燥气体 B．监测气体流速 (12)实验结束后，测得装置F增重0.88g，则20.0g固体中的质量分数为___________(写出计算过程)。 (13)如果去掉装置G，会使实验结果___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 二、单选题 8．已知氢气在加热条件下能与氧化铜固体发生反应生成水。某同学设计如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，分别测得通氢气前后玻璃管(包括固体)的质量差为m1，D装置的质量差为m2。下列说法正确的是 A．实验时应先点燃酒精灯再打开活塞K B．若去掉装置B会导致测得的水中氢元素质量偏小 C．通过以上实验可得水中氢、氧元素质量比为 D．若装置C中氧化铜未完全反应，理论上测得m1＜m2 9．用足量的一氧化碳还原氧化铜和氧化铁的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了2.4g。则原固体混合物的质量可能为 A． B． C． D． 10．某同学用一氧化碳还原氧化铜和铜的混合物共5g，充分反应后得到剩余固体为4.2g，则原混合物中氧化铜的质量分数为 A．80% B．84% C．20% D．60% 11．现有Fe3O4、Al2O3和CuO的混合物mg，在高温条件下用足量的木炭还原，得到金属混合物6.5g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水全部吸收后，产生15.0g白色沉淀，则m的数值为 A．20 B．10.2 C．15 D．11.3 12．取一定质量的Fe（OH）3固体加热至550℃完全分解为Fe2O3和H2O，温度提高到1400°C时，Fe2O3继续分解为复杂的铁的氧化物和O2；将产生的气体先通过浓硫酸，浓硫酸质量增加5.4克，再通过灼热的铜网，铜网质量增加0.8克（产生的气体均被完全吸收）。则所得复杂的铁的氧化物化学式为 A．FeO B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 13．某种金属混合物样品由Mg、Al、Fe、Cu四种金属中的两种组成。2.2 g该样品与足量的稀硫酸反应，可得到0.2 g氢气，对该样品的组成有如下猜测：①Mg和Al ②Mg和Fe ③Mg和Cu ④Al和Fe ⑤Al和Cu ⑥Fe和Cu。其中合理的个数为 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 14．将6.5g锌、5.6g铁和6.4g铜混合而成的粉末加入到一定量的硝酸银溶液中，反应结束后过滤、洗涤、烘干，测得滤渣中含有三种物质。则滤渣质量m（单位g）的取值范围是 A．49.6≥m≥33.6 B．49.6＞m≥33.6 C．49.6≥m≥34.5 D．49.6＞m≥34.5 15．在调节平衡的托盘天平左右两盘分别放一个等质量的烧杯，烧杯中装有等质量、等浓度的足量的稀硫酸，天平平衡。然后向左边烧杯中加入24g镁，向右边烧杯中加入3.1g铜，天平失去平衡，要使天平再次平衡，应向右边的烧杯中加入锌的质量为 A．18.9g B．19.1g C．19.5g D．20.9g 16．向200.0gAgNO3溶液中加入mgAl和Cu的混合粉末，搅拌，充分反应后过滤、洗涤、干燥得到32.4g固体。向滤液中再次插入洁净光亮的细铜丝，铜丝表面产生银白色物质。下列说法正确的是 A．m的值可能为8.0 B．向过滤所得固体中加入稀盐酸可能会有气体生成 C．滤液的质量为167.6g D．原AgNO3溶液的溶质质量分数是25.5% 17．某金属混合物由两种金属组成，总质量为2.8g。将其加入足量稀硫酸中，完全反应后过滤，将滤液蒸干得到固体的质量为7.6g。则该金属的组成可能是 A．铝和镁 B．铜和锌 C．铁和铜 D．镁和锌 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 金属冶炼、置换反应相关计算（26年新题） 本专题共7道大题，10道选择。因出题方向偏重拔高，故部分问题略有超纲，更适合教师教研及培优，不适合基础较差同学自行练习。 一、综合应用题 1．某实践小组针对空气质量检测开展了一系列探究学习活动。 【活动一】 (1)了解空气质量指数所表示的含义。 ①如图是某日的空气质量示数，结合图表信息判断该日空气质量情况为_____。 空气质量指数 0~50 50~100 100~150 150~200 200~300 ＞300 空气质量情况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 ②下列物质不属于空气污染物的是______(填选项序号)。 A．一氧化碳         B．二氧化硫       C．二氧化氮      D．二氧化碳 【活动二】认识并使用微型空气质量“检测站” (2)某微型空气质量检测系统结构如图所示。 ③太阳能板工作时发生的能量转化是_____能转化为电能。 ④污染物传感器模组中的活性炭纤维毡能有效吸附空气中的异味，这主要利用了活性炭_____的结构特点。 ⑤利用该“检测站”测试某交通路口附近空气中CO含量超标，实地探查后发现，可能是部分汽车尾气排放不达标造成。小组同学建议司机应定期检查并更换汽车尾气净化装置(其反应原理如图所示)。 写出该装置中发生反应的化学方程式______。 (3)如图所示为气体的制取收集和定量探究等实验装置。 ①以石灰石和稀盐酸为原料制取并收集干燥且不含HCl的二氧化碳气体，则所选仪器的连接顺序应为_____(从左到右填写仪器序号字母)。上述方法制取二氧化碳的化学方程式为______。 ②实验室以过氧化氢溶液和二氧化锰制备氧气的化学方程式为_____，可选择装置F为收集装置的原因是_____。 ③化学小组用含杂质的CO(杂质为CO2)测定100g某氧化铁样品的纯度(杂质不参加反应)，按照“混合气体→C→E→尾气处理”的顺序连接装置并进行实验(假设有关反应均反应完全)。充分反应后冷却至室温，记录反应前、后各仪器质量变化为：装置中硬质玻璃管内固体质量减少1.2g；装置质量增加6.6g。写出仪器C中发生反应化学方程式_____。 小明利用装置C质量变化计算得出氧化铁样品的纯度为40%，小红利用装置E质量变化计算得出氧化铁样品的纯度为80%，两者均未发生计算错误，你认为_____(选填“小明”或“小红”)的计算结果是错误的，理由是______。 【答案】(1) 轻度污染 D (2) 太阳能或光能 疏松多孔 2NO+2COCO2+N2 (3) ADBF CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 2H2O22H2O +O2↑ 气体的密度比空气大，且不与空气反应 3CO+Fe2O33CO2+2Fe 小红 装置E增加的质量也含有原混合气体中的CO2 【分析】本题主要考查实验相关的内容，包括一氧化碳还原氧化铁、制取二氧化碳、制取氧气。 【详解】（1）由图中所给的表格及图片，可知空气质量情况为轻度污染。二氧化碳是空气的成分之一，不属于污染物。 （2）太阳能板将太阳能转化为电能。活性炭疏松多孔，有吸附性。 该反应的反应物为NO和CO2，生成物为CO2和N2，写出并配平化学方程式。 （3）A装置为发生装置，F装置为收集装置，生成的气体首先通入饱和碳酸氢钠溶液中，除去HCl（不能用氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液会吸收二氧化碳），然后通入浓硫酸，除去水。顺序为ADBF。 制取二氧化碳化学方程式为碳酸钙和稀盐酸反应，生成物有氯化钙、水、二氧化碳。 过氧化氢制取氧气时，二氧化锰为催化剂。生成物为水和氧气。 氧气密度比空气大，且不与空气反应，使用向上排空气法收集。 一氧化碳还原氧化铁，生成铁和二氧化碳。 装置C内质量变化的主要原因是氧化铁被还原成铁，装置E主要原因是吸收二氧化碳，但原气体中混有二氧化碳，会对结果造成干扰。 2．金属文物铭刻着中华文化的脉络，在中华文明的传承中起着重要作用。 一、文物中的金属 (1)认识文物：青铜是铜与锡的合金。青铜硬度_______(填“大于”或“小于”)纯铜。 (2)文物制备：中国古代炼铁的流程如下：。 ①以磁铁矿为原料冶炼铁反应的化学方程式_______。 ②熟铁是含碳量在0.1%以下的铁。生铁经锻打成熟铁，主要是降低_______元素含量。 (3)文物鉴别：大唐“黄金碗”(下图)，由纯黄金制作而成。不法分子常用假黄金(铜锌合金)仿制该文物。下列鉴别真假“黄金碗”错误的是_______。 a．滴加稀盐酸     b．滴加ZnSO4溶液   c．用火灼烧      d．观察颜色 (4)文物锈蚀：汉代铁剪锈迹斑斑，其锈蚀是铁与空气中的_____发生化学反应的结果。 (5)文物修复：去除文物上铁锈的方法之一是将铁锈(主要成分Fe2O3)在一定温度下用H2还原成致密的四氧化三铁，反应的化学方程式为___。 二、铁红的制备 废铁(主要成分是Fe、Fe2O3)回收利用制铁红(Fe2O3)的程如下： (6)“酸浸”时加入过量的稀硫酸，为加快酸溶速率，可采取的措施为_______，X溶液中含有Fe2(SO4)3、_______、_______(除H2O外)。 (7)“氧化”时向X溶液中加双氧水，反应的化学方程式为_______，“氧化”时温度应控制在50℃左右，目的是_______。“还原”时向X溶液中加铁，铁的作用是：①将Fe2(SO4)3转变为FeSO4；②_______。 (8)下列叙述正确的是_______(填字母)。 A．铁在自然界中主要以化合物形式存在 B．铁系食品脱氧剂中的铁粉可吸收包装袋中的氧气和水 C．铁和铁的化合物在一定条件下的相互转化体现了物质的多样性 三、Fe2O3样品的纯度测定 (9)焙烧所得的Fe2O3样品中混有少量Fe3O4，使产品中铁元素的质量分数____(填偏大或偏小)。为了测定Fe2O3的纯度，取20.00g样品，进行控温加热。在该温度下，Fe2O3分解成Fe3O4，而Fe3O4不发生反应。充分加热后，所得固体的质量为19.36g，则该样品中Fe2O3的纯度是____。 【答案】(1)大于 (2) C (3)bd (4) (5) (6) 适当提高温度/将废铁研磨/适当增加稀硫酸浓度（合理即可） (7) 低于50℃，反应速率太慢；高于50℃，双氧水受热分解（合理即可） 除去过量的硫酸（合理即可） (8)ABC (9) 偏大 【详解】（1）合金与其组分相比较，硬度更大，熔点更低，青铜为铜锡合金，所以青铜的硬度大于纯铜； （2）①工业炼铁是用还原剂一氧化碳将铁从含铁的氧化物中还原出来，用磁铁矿炼铁，磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，四氧化三铁和一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：； ②生铁和熟铁都是铁合金，生铁的含碳量在2%～4.3%之间，熟铁是含碳量在0.1%以下的铁，二者的主要区别是含碳量不同，所以生铁经锻打成熟铁，主要是降低碳元素含量； （3）a.在金属活动性顺序中，铜、金排在氢后面，不与稀盐酸反应，锌排在氢前面，能与稀酸反应生成氢气，假黄金为铜锌合金，所以鉴别真假“黄金碗”可用稀盐酸，滴加稀盐酸后，有气泡产生的为假黄金碗，故a选项正确； b.在金属活动性顺序中，铜和金都排在锌的后面，都不与硫酸锌溶液反应，所以滴加硫酸锌溶液后，都没有明显现象，因此，不能用硫酸锌溶液来鉴别真假黄金碗，故b选项错误； c.真金不怕火炼，金在高温加热的条件下也不与氧气反应，而铜和氧气在加热的条件下能与氧气反应生成黑色的氧化铜，所以可用火灼烧的方法来鉴别真假黄金碗，灼烧后不变色的是真黄金碗，变黑的是假黄金碗，故c选项正确； d.金和铜锌合金的颜色是几乎一样的，通过观察颜色不能区分，故d选项是错误； 故选bd； （4）铁生锈是一个缓慢氧化的过程中，铁锈的主要成分为氧化铁，铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触； （5）铁锈(主要成分Fe2O3)在一定温度下用H2还原成致密的四氧化三铁和水，反应的化学方程式为：； （6）“酸浸”时加入过量的稀硫酸，为加快酸溶速率，可采取的措施有：适当提高温度、将废铁研磨、适当增加稀硫酸浓度等； 废铁中含少量Fe2O3，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，加入了过量的稀硫酸，则滤液中除含Fe2（SO4）3、H2O之外还有的物质是FeSO4、H2SO4； （7）“氧化”时向X溶液中加双氧水，目的是为了将酸性FeSO4溶液氧化为Fe2（SO4）3，反应的化学方程式为：2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2（SO4）3+2H2O； “氧化”时温度应控制在50℃左右，既能保证较快的反应速率，又能防止双氧水受热分解，所以目的是：低于50℃，反应速率太慢；高于50℃，双氧水受热分解； “还原”时铁的作用：已知①将Fe2（SO4）3转变为FeSO4；因为酸浸时加入了过量的稀硫酸，所以铁还能与稀硫酸反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，从而除去过量的稀硫酸； （8）A、铁的化学性质比较活泼，在自然界中主要以化合物形式存在，故说法正确； B、铁系食品脱氧剂中的铁粉能与包装袋中的氧气和水发生反应而生锈，从而吸收氧气和水，防止食品变质，故说法正确； C、铁可以与盐酸、硫酸等反应生成亚铁盐，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁等，铁的化合物之间也能相互转化，如氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁等，铁和铁的化合物在一定条件下的相互转化体现了物质的多样性，故说法正确； 故选ABC； （9）Fe2O3中铁的质量分数为：， Fe3O4中铁的质量分数为：，故焙烧所得的Fe2O3样品中混有少量Fe3O4，使产品中铁元素的质量分数偏大； 根据质量守恒定律可知，在一定温度下，Fe2O3分解成Fe3O4和氧气，则生成氧气的质量为20.00g-19.36g=0.64g，设样品中氧化铁的质量为x， x=19.2g， 该样品中Fe2O3的纯度是:。 3．从古至今，钢铁及其铁的化合物一直被人类广泛应用。 (1)我国早在春秋战国时期就开始生产铁器。最初将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原成铁。关于该冶炼过程，下列说法正确的是 （填序号）。 A．将铁矿石和木炭一层夹一层地放能使反应更充分的进行 B．氧化铁变成铁过程中铁元素化合价降低 C．最终得到的产品是纯铁 (2)钢的性能比生铁更优异，生活中常被广泛使用。从成分角度分析，二者性能上差异较大的原因是_______。 (3)“百炼钢做成了绕指柔”，这是习近平总书记对国产 “手撕钢”的称赞。“手撕钢” 是厚度必须控制在0.025毫米以下的钢，在折叠屏手机、航空航天等领域都有着重要应用。制成 “手撕钢” 是利用金属的 （选填序号）。 A．导热性 B．延展性 (4)纳米铁粉可以去除废水中的HCl、ZnCl2和CuCl2，去除机理如下图1。 ①去除ZnCl2时.不能将ZnCl2转化为Zn的原因是__________。 ②溶液pH对CuCl2去除率的影响如上图2所示，当pH＜3时，随pH减小，CuCl2去除率会减小，其原因是_________。 (5)实验室利用废铁（含少量Fe2O3）为原料制备FeCO3的流程如下： 已知：在酸性条件下，Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ①为了加快酸溶速率，可采取的措施为_______ （写出一条）。 ②酸溶后过滤所得滤液中的溶质是__________。 ③加过量NH4HCO3时，反应如下：。洗涤前，FeCO3表面吸附的主要杂质是_________。 (6)FeCO3应用广泛，可做阻燃剂。在空气中灼烧时，碳酸亚铁会生成Fe2O3和CO2（吸热反应），它做阻燃剂的原因是___________（写出一条即可）。 (7)FeCO3的含量测定 称取含FeOOH的FeCO3样品29.4g，在氮气环境中进行热分解实验，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【查阅资料】 a.在282℃时，FeCO3分解为FeO和CO2； b.FeOOH分解方程式 c.铁的氧化物加热分解的温度为：        。 ① 样品中 FeCO3的含量为___________%（精确到0.1%，写出计算过程）。 ② M点对应物质是_______。 【答案】(1)AB (2)含碳量不同 (3)B (4) 铁的活动性比锌弱，无法置换出锌 铁会先跟反应生成氯化亚铁和氢气 (5) 粉碎废铁（适当升温，合理即可） 、（硫酸亚铁、硫酸） （硫酸铵） (6)空气中灼烧时，会生成和，反应吸热，能降低温度 (7) 生成二氧化碳的质量为 设碳酸亚铁的质量为x 列比例式 求解,则碳酸亚铁的含量为 答：样品中碳酸亚铁的含量为39.5% 、、 【详解】（1）A.将铁矿石和木炭一层一层的放，增大了反应物的接触面积，能让反应更充分，正确； B.氧化铁中铁元素为价，铁单质中铁元素为价，化合价降低，正确； C.最终得到的是含碳等杂质的生铁，不是纯铁，错误。 （2）两者都是铁碳合金，生铁的含碳量高于钢，导致两者性能的差异。 （3）“手撕钢” 是厚度必须控制在0.025毫米以下的钢，能被折叠、加工成各种形状，主要利用了金属的延展性。 （4）①在金属活动顺序中，铁的金属活动性比锌弱，无法置换出锌； ②pH越小，酸性越强，铁粉会优先与酸反应，导致与氯化铜反应的铁粉减少，因此氯化铜去除率减小。 （5）①增大接触面积、升温、增大酸的浓度均可加快酸溶的速率； ②酸溶过程中的反应：、，已知在酸性条件下：，最终铁元素全部转化为，还有剩余的； ③碳酸亚铁是从主要成分为硫酸铵的溶液中过滤得到的，洗涤前，碳酸亚铁表面的杂质主要是硫酸铵。 （6）根据题干可知，反应吸热，可以降低温度，并且生成了二氧化碳，不支持燃烧，可隔绝氧气，合理即可。 （7）①见答案。 ②282℃碳酸亚铁分解为氧化亚铁和二氧化碳，600℃开始分解为氧化铁和水，1200℃开始氧化铁分解为四氧化三铁，M点位于1200℃和1400℃之间，此时原有的仍然存在，正在分解为但尚未反应完全，故对应的物质有氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。 4．工业上冶炼钢铁的主要流程如图所示。炼铁高炉中获得的铁中含有2%~4.3%的碳，称为生铁。生铁进一步冶炼，可将含碳量降低至0.03%～2%，得到钢。 (1)生铁可锻压加工成铁皮、铁片等制品，该用途主要利用了铁具有良好的______。 A．金属光泽 B．导电性 C．延展性 D．导热性 (2)高炉炼铁主要涉及三个阶段，相关反应原理及化学方程式如表1所示。 表1 阶段 反应原理 化学方程式 造气 焦炭在高温下转变为一氧化碳 反应I：C+CO22CO 炼铁 一氧化碳使铁矿石中的氧化铁转化为铁 反应II：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe 造渣 石灰石(主要成分为CaCO3)在高温下分解为氧化钙和二氧化碳 反应III：______。 氧化钙与铁矿石中的杂质反应生成炉渣 反应IV：CaO+SiO2CaSiO3 ①反应III的化学方程式为______。 ②反应I~IV涉及的基本反应类型有______。 A．化合反应         B．分解反应     C．置换反应      D．复分解反应 ③高炉的高温主要源自于焦炭的燃烧，下列说法正确的是______。 A．通入热空气，为焦炭燃烧提供助燃剂 B．事先将焦炭粉碎，增加焦炭的接触面积，焦炭充分燃烧 C．为使焦炭充分燃烧，应一次性投入大量焦炭，提升燃烧强度 D．焦炭块越大，燃烧越稳定，温度上升越快 (3)高温燃烧法是检测铁合金中碳含量的常用方法，其原理是将样品中的碳完全转化为CO2，通过测定生成的CO2质量计算碳的含量。现取100g某铁合金样品，在足量纯氧中充分燃烧，最终得到11gCO2。请根据化学方程式列式计算，判断该铁合金属于生铁还是钢。 【答案】(1)C (2) AB AB (3)解：设样品中碳元素的质量为x 该铁合金属于生铁。 【详解】（1）金属材料可锻压加工成丝或片，主要利用了金属材料具有良好的延展性。 （2）①碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳，方程式略； ②反应I和IV都是由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应；反应III由一种物质反应生成两种物质，属于分解反应；反应II不属于基本反应类型； ③A. 焦炭燃烧需要氧气，通入热空气，为焦炭燃烧提供助燃剂。此选项正确。 B.事先将焦炭粉碎，增加焦炭与空气的接触面积，可以使焦炭充分燃烧。此选项正确。 C.一次性投入大量焦炭，会使炉温迅速降低，且造成氧气不足，燃烧强度会减弱。此选项错误。 D.焦炭块越大，接触面积越小，燃烧越缓慢，温度上升越慢。此选项错误。 （3）见答案。 5．铁及其化合物在生产生活中应用广泛。 一、铁的有关知识 (1)西周玉柄铁剑被誉为“中华第一剑”。以铁铸剑身是利用铁的___________(选填序号)。 a．导热性    b．导电性    c．硬度大 (2)《天工开物》中记载的“炒钢法”炼铁、炼钢过程如下。 ①以赤铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为___________ ②生铁炼钢，主要是降低___________元素含量。 (3)“氧化铁-硫化亚铁”循环体系可用于脱硫，反应机理如图-2所示。 ①“脱硫”过程发生反应的化学方程式为___________。 ②“氧化铁硫化亚铁”循环体系中作催化剂的物质为___________。多次“再生”后，脱除率不断下降，可能的原因是___________。 二、制备 用废铁(含Fe和少量)，为原料制备的流程如下。 (4)“酸溶”前，废铁应研磨成粉末，目的是___________。 (5)“还原”时发生反应为。 ①“还原”时需控制在一定温度，温度太高会降低的利用率，原因是___________。 ②“酸溶”时所加稀可略低于理论消耗量，原因是___________。 (6)是合成氨催化剂铁触媒的必要成分，可用和在高温下反应获得，同时生成和，发生反应的化学方程式为___________。 三、催化剂性能研究 如题图-3所示，当其他条件一定时，分别在无催化剂、作催化剂、作催化剂的条件下，测定浓度对模拟烟气中NO和脱除率的影响，NO脱除率与浓度的关系如图-4所示。 资料：①能将NO、氧化。产生机理如下。 反应Ⅰ：(慢反应)。 反应Ⅱ：(快反应)。 ②可用表示。 ③氢氧化钠溶液能与反应，反应的化学方程式为：。 (7)浓度相同时，___________时NO脱除率更高，原因是___________。 (8)NO部分被氧化成。被NaOH溶液吸收生成和，发生反应的化学方程式为___________。 (9)实验表明氧化的速率比氧化NO速率慢。但在无催化剂、作催化剂、作催化剂的条件下，测得脱除率几乎均为100%的原因是___________。 【答案】(1)c (2) 碳/ (3) 氧化铁 生成的覆盖在氧化铁表面，阻止硫化氢与氧化铁接触 (4)增大反应物间的接触面积，使反应更充分 (5) 温度太高，二氧化硫的溶解度变小 还原反应生成的硫酸可以循环使用 (6) (7) 用四氧化三铁作催化剂 四氧化三铁催化剂表面同时存在，直接通过反应Ⅱ快速产生，其浓度更大 (8) (9)几乎完全被溶液吸收 【详解】（1）以铁铸剑身是利用铁的硬度大，故选c。 （2）①以赤铁矿为原料炼铁的原理是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，据此可以写出化学方程式：。 ②生铁中的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，故生铁炼钢，主要是降低碳含量。 （3）①由图可知脱硫过程中，氧化铁和硫化氢反应生成硫、水和硫化亚铁，据此写出化学方程式：。 ②“氧化铁硫化亚铁”循环体系中，氧化铁在脱硫和再生两个过程中与不断转化而铁元素质量不损失，故氧化铁的质量和化学性质不变，作催化剂的物质为氧化铁；由图可知，脱硫过程中生成的覆盖在氧化铁表面，阻止硫化氢与氧化铁接触，故脱除率会不断下降。 （4）废铁应研磨成粉末，增大反应物间的接触面积，使反应更充分。 （5）①气体的溶解度随着温度的升高而降低，故“还原”时需控制在一定温度，温度太高会降低的利用率。 ②由还原时的化学反应方程式可知该过程生成硫酸，故“酸溶”时所加稀可略低于理论消耗量。 （6）有题目信息可知，甲烷和氧化铁在高温下生成四氧化三铁、二氧化碳和水，据此可以写出化学方程式：。 （7）由图可知，浓度相同时，四氧化三铁作催化剂时，的脱除率更高，原因是：四氧化三铁催化剂表面同时存在，直接通过反应Ⅱ快速产生，的浓度更大；氧化铁催化剂表面仅存在，需先通过慢反应Ⅰ产生，在通过快反应Ⅱ产生，总反应速率由慢反应Ⅰ决定，的浓度小于前者，故四氧化三铁作催化剂比氧化铁作催化剂时脱除率更大。 （8）被溶液吸收生成和，由质量守恒定律可知，还有1种生成物是水，发生反应的化学方程式为：。 （9）几乎完全被溶液吸收，故脱除率几乎均为100%。 6．铁及其化合物在生产生活中有广泛应用。 一、铁的冶炼和应用 (1)工业上将铁矿石和焦炭放在炼炉中焙烧，使铁矿石中的氧化铁还原成铁。 ①焦炭的作用是产生高温热量和___________。 ②氧化铁还原成铁的化学方程式为___________。 (2)“千锤百炼”意为在高温条件下将生铁冶炼成钢。“加锤”过程需反复进行，目的是降低___________元素的含量。 (3)“百炼成钢”中的钢的硬度比生铁___________(高或低)。 (4)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用。以铁粉、硫酸溶液为原料制取氧化铁黑(Fe3O4)的原理如下： 流程中可循环利用的X的化学式为___________，总反应的化学方程式为___________。 二、铁红(Fe2O3)的制备 用废铁屑(含Fe2O3和FeCO3)制取FeCO3进而制备铁红(Fe2O3)的主要流程如下： (5)废铁屑研磨成粉末的目的是___________。 (6)“还原”发生的反应为：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，该转化也可用SO2实现，反应的化学方程式为：Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4。若用SO2代替Fe粉，从后续实验分析其不足之处___________。 (7)“沉淀”时，为减少副产物Fe(OH)2的生成，合适的加料方式是___________(选填序号)。 A．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的烧杯中 B．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的烧杯中 (8)检验FeCO3固体已洗净的方案是：取最后一次洗涤后的滤液，___________(填操作与现象)。 (9)煅烧发生反应的化学方程式为___________。 三、FeCO3的含量测定 上述制取的FeCO3中会混有Fe(OH)SO4.称取含Fe(OH)SO4的FeCO3样品51.7g置于密闭容器中，控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。 【资料】①在282℃时，FeCO3分解为FeO和CO2；在500℃时，Fe(OH)SO4分解为Fe2O3、SO2、H2O和O2。 ②加热时，FeO极易与O2反应生成Fe2O3。 (10)M点对应固体中FeO和Fe2O3的质量比为___________； (11)用足量碱石灰充分吸收容器中的气体，最终碱石灰增加的质量为___________g。 【答案】(1) 生成还原剂一氧化碳 (2)碳 (3)低 (4) (5)增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分 (6)沉淀时消耗更多的碳酸钠溶液 (7)A (8)先滴加过量稀盐酸，再滴加氯化钡溶液，若无明显现象，说明沉淀已洗净 (9) (10)9:10 (11)20.5 【详解】（1）①焦炭燃烧放出热量，生成二氧化碳，碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，能将铁矿石中的氧化铁还原成铁，故焦炭的作用是产生高温热量和生成还原剂一氧化碳； ②一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为； （2）生铁和钢都是铁和碳的合金，生铁中的含碳量是2%～4.3%，钢中的含碳量是0.03%-2%，“千锤百炼”意为在高温条件下将生铁冶炼成钢，“加锤”过程需反复进行，其目的是降低碳元素的含量； （3）“百炼成钢”中的钢的硬度比生铁低； （4）由流程图可知，铁和硫酸反应制取硫酸亚铁，硫酸亚铁溶液中通入空气，可转化为四氧化三铁和X，流程中的X可循环利用，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物四氧化三铁中含有铁元素和氧元素，反应物硫酸亚铁、水和氧气中含有铁元素、硫元素、氧元素和氢元素，则X为硫酸，其化学式为； 由流程图可知，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为，硫酸亚铁与水、氧气反应生成四氧化三铁和硫酸，化学方程式为，则总反应的化学方程式为； （5）废铁屑研磨成粉末的目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分； （6）若用代替Fe粉，会生成硫酸，沉淀过程中加入碳酸钠溶液，碳酸钠会先与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水，消耗更多的碳酸钠溶液，故不足之处是沉淀时消耗更多的碳酸钠溶液； （7）沉淀过程中加入碳酸钠溶液，碳酸钠和硫酸亚铁反应生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠，碳酸钠溶液显碱性，溶液中含有氢氧根离子，能与亚铁离子结合成氢氧化亚铁沉淀，因此为减少副产物的生成，需要减小溶液的碱性，以减少氢氧根离子的量，故合适的加料方式是将溶液缓慢加入到盛有溶液的烧杯中，故选：A； （8）沉淀过程中加入碳酸钠溶液，碳酸钠和硫酸亚铁反应生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠，碳酸亚铁沉淀从硫酸钠溶液中分离出来，沉淀上会有硫酸钠残留，因此通过检验是否还存在硫酸钠，判断沉淀是否已洗净，操作为：取最后一次洗涤后的滤液，先滴加过量稀盐酸，再滴加氯化钡溶液，氯化钡和硫酸钠反应生成不溶于稀盐酸的硫酸钡沉淀，若无明显现象，说明沉淀已洗净； （9）煅烧时碳酸亚铁与氧气在高温条件下反应生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为； （10）由图可知，加热到282℃时，分解为FeO和，固体减少的质量为生成二氧化碳的质量，即，设样品中碳酸亚铁的质量为x，生成氧化亚铁的质量为y， 则样品中的质量为，加热到500℃时，分解为、、和，设生成、的质量分别是m、n， 综上可知，碳酸亚铁分解生成的氧化亚铁和分解生成的氧化铁的质量之和为，而图中M点质量为30.4g，说明有氧化亚铁与氧气反应生成氧化铁，则增加的质量为参加反应的氧气的质量，即，设参加反应的氧化亚铁的质量为z， 则M点固体中FeO的质量为，氧化铁的质量为，故M点对应固体中FeO和的质量比为； （11）碱石灰可以吸收二氧化碳、水和二氧化硫，由第（10）小问分析可知，生成二氧化碳的质量为13.2g，生成二氧化硫和水的质量之和为，则最终碱石灰增加的质量为。 7．从古至今，铁及其化合物一直被人类广泛应用。同学们对铁及其化合物的问题进行探究。 探究一：铁的应用和防护 (1)《天工开物》中记载：取盐井水“入于釜中煎炼，顷刻结盐”。煎炼时利用铁釜的___________性。 (2)如图1实验，说明NaCl在铁生锈中的作用是___________。 探究二：FeOOH在化工、建筑、医药等方面有着广泛应用 (3)火星探测器发回的信息表明，火星上存在FeOOH，从而证明火星表面曾经存在过水，其理由为___________。 石油开采过程中会产生等有害气体，除去的方法有以下两种： 方法一： 方法二： (4)过程1生成的另一种物质为___________。 (5)与NaOH溶液吸收气体相比，方法一的优点为___________。 探究三：碳酸亚铁应用非常广泛，可以做补血剂、阻燃剂、催化剂，还可用于皮革生产 已知：易溶于水，受潮时在常温下即分解，温度越高分解越快。+2价的铁元素容易被空气中氧气氧化 (6)在空气中煅烧能生成氧化铁和，反应的化学方程式为___________，它可以做阻燃剂的原因为___________。 的制备：某兴趣小组同学利用如图2装置，通过与反应制取。 实验步骤如下： Ⅰ．检查装置气密性，添加药品，并将导管末端插入C中水面以下： Ⅱ．装置A中打开、，关闭制取，并将整个装置内的空气排尽； Ⅲ．操作开关，将A中溶液导入B中产生沉淀； Ⅳ．将B中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 (7)步骤Ⅲ中应打开开关___________(填“”、“”或“”)，并关闭其他开关。 (8)反应过程中控制B装置温度在50℃左右，原因为___________。 (9)装置C的作用是___________。 的含量测定：兴趣小组同学为确定某样品中的含量，称取20.0g样品按图3所示装置进行实验(假设样品中其它杂质与稀硫酸不产生气体) 已知：碱石灰是CaO和NaOH的混合物。 (10)反应结束后，缓缓通一段时间的目的为___________。 (11)装置E装的作用是___________(填序号)。 A．干燥气体 B．监测气体流速 (12)实验结束后，测得装置F增重0.88g，则20.0g固体中的质量分数为___________(写出计算过程)。 (13)如果去掉装置G，会使实验结果___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 【答案】(1)导热 (2)加快铁的腐蚀 (3)FeOOH中含有氢元素和氧元素 (4)水 (5)FeOOH可循环利用 (6) 碳酸亚铁反应消耗氧气，并且生成的二氧化碳可使可燃物与氧气隔绝 (7) (8)防止碳酸氢铵受热分解 (9)防止空气进入装置B中 (10)将D、E中残留的二氧化碳全部排入F中，使生成的二氧化碳被F中的碱石灰全部吸收 (11)A (12)11.6% 解：设碳酸亚铁的质量为x。 则20.0g固体中的质量分数为 答：20.0g固体中的质量分数为11.6%。 (13)偏大 【详解】（1）煎炼过程是利用热量将水蒸发得到晶体，则需要容器可以导热，所以煎炼时利用铁釜的导热性； （2）由图1可知，氯化钠浓度越大铁片生锈越快，说明NaCl在铁生锈中的作用是加快铁的腐蚀； （3）火星探测器发回的信息表明，火星上存在FeOOH，从而证明火星表面曾经存在过水，其理由为FeOOH中含有氢元素和氧元素； （4）过程1中FeOOH 吸收H2S生成和另一种物质，FeOOH可除去石油开采过程中的有害气体H2S，则不可能再产生另一种有害气体(SO2)，另外FeOOH中的铁元素已经在反应过程中与H2S中的硫元素组合成了，如果再生成另一种含铁的物质，很有可能还要进行分离，而原理中没有分离，所以另一种物质也不可能是含铁的物质，则另一种物质只能是氢元素和氧元素的组合，即水； （5）方法二氢氧化钠和硫化氢反应生成硫化钠和水，方法一FeOOH除去H2S的过程中FeOOH既作反应物、又作生成物，可循环利用，所以方法一的优点是FeOOH可循环利用； （6）在空气中煅烧生成氧化铁和，化学方程式为； 碳酸亚铁反应消耗氧气，可降低氧气浓度，同时生成二氧化碳，二氧化碳不可燃、不支持燃烧，密度比空气大，可阻止可燃物与氧气接触，从而达到灭火的目的，故碳酸亚铁可以做阻燃剂的原因是：碳酸亚铁反应消耗氧气，并且生成的二氧化碳可使可燃物与氧气隔绝； （7）打开K1后稀硫酸流下，且稀硫酸会将长导管液封，稀硫酸和铁反应生成的氢气通过K3进入B，排净装置内的空气，将A中液体导入B中，则液体可从长导管通过K2进入B中，则需要打开K2，关闭其他开关，生成的氢气无法排除，使得装置内压强增大，将A中溶液压入B中； （8）碳酸氢铵受热易分解生成氨气、水和二氧化碳，所以反应过程中控制B装置温度在50℃左右，原因是防止碳酸氢铵受热分解； （9）+2价的铁元素容易被空气中氧气氧化，则装置C的作用是防止空气进入装置B中； （10）碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、水和二氧化碳，浓硫酸具有吸水性且不与二氧化碳反应，二氧化碳进入F被碱石灰吸收，则F增加的质量为生成二氧化碳的质量，进一步计算出碳酸亚铁的质量，所以反应结束后，缓缓通一段时间的目的是：将D、E中残留的二氧化碳全部排入F中，使生成的二氧化碳被F中的碱石灰全部吸收； （11）浓硫酸具有吸水性且不与二氧化碳反应，则装置E的作用是干燥二氧化碳，故选：A； （12）实验结束后，测得装置F增重0.88g，说明生成二氧化碳的质量为0.88g，计算过程见答案； （13）如果去掉装置G，空气中的水蒸气和二氧化碳会进入装置F中，导致装置F增重的质量偏大，则计算出的碳酸亚铁质量偏大，进一步使实验结果偏大。 二、单选题 8．已知氢气在加热条件下能与氧化铜固体发生反应生成水。某同学设计如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，分别测得通氢气前后玻璃管(包括固体)的质量差为m1，D装置的质量差为m2。下列说法正确的是 A．实验时应先点燃酒精灯再打开活塞K B．若去掉装置B会导致测得的水中氢元素质量偏小 C．通过以上实验可得水中氢、氧元素质量比为 D．若装置C中氧化铜未完全反应，理论上测得m1＜m2 【答案】C 【分析】装置A生成氢气，B中浓硫酸干燥氢气，C中还原生成，D中碱石灰吸收生成的水： 玻璃管（含固体）的质量差：是失去的氧元素质量，即生成水中氧元素的质量； D装置质量差：是反应生成水的总质量，因此水中氢元素质量为。 【详解】A.氢气是可燃性气体，若先点燃酒精灯再通氢气，装置内空气和氢气混合加热会发生爆炸，应先通氢气排尽空气再加热。选项错误。 B.去掉B装置，氢气中混有的水蒸气会进入D被吸收，使偏大，测得的氢元素质量偏大。选项错误。 C.水中氢、氧元素质量比为，符合推导结果。选项正确。 D.水中氧元素质量占水总质量的，无论是否完全反应，只要生成的水全部被D吸收，理论上。选项错误。 9．用足量的一氧化碳还原氧化铜和氧化铁的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了2.4g。则原固体混合物的质量可能为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】假设固体为氧化铜，设CuO的质量为m， m=12g； 假设固体为氧化铁，设Fe2O3的质量为n， n=8g； 由于为氧化铜和氧化铁的固体混合物，所以混合物的质量应在8g和12g之间。 故选B。 10．某同学用一氧化碳还原氧化铜和铜的混合物共5g，充分反应后得到剩余固体为4.2g，则原混合物中氧化铜的质量分数为 A．80% B．84% C．20% D．60% 【答案】A 【详解】设参加反应氧化铜的质量为x， x=4g， 则原混合物中氧化铜的质量分数为：。 故选A。 11．现有Fe3O4、Al2O3和CuO的混合物mg，在高温条件下用足量的木炭还原，得到金属混合物6.5g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水全部吸收后，产生15.0g白色沉淀，则m的数值为 A．20 B．10.2 C．15 D．11.3 【答案】D 【详解】设生成的二氧化碳的质量为 x，则在高温条件下用足量的木炭还原 Fe3O4、Al2O3 和 CuO 的混合物，反应方程式为 Fe3O4+2C 3Fe+2CO2↑、2Al2O3+3C 4Al+3CO2↑、C+2CuO2Cu+CO2↑，由反应方程式可知，生成的二氧化碳中的氧元素都来自于金属氧化物中，则混合物中氧元素的质量为，因为金属混合物6.5g，所以 Fe3O4、Al2O3 和 CuO 的混合物的质量=6.5g+4.8g=11.3g，即m=11.3g，故选D。 12．取一定质量的Fe（OH）3固体加热至550℃完全分解为Fe2O3和H2O，温度提高到1400°C时，Fe2O3继续分解为复杂的铁的氧化物和O2；将产生的气体先通过浓硫酸，浓硫酸质量增加5.4克，再通过灼热的铜网，铜网质量增加0.8克（产生的气体均被完全吸收）。则所得复杂的铁的氧化物化学式为 A．FeO B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 【答案】C 【详解】浓硫酸具有吸水性，增加质量就是生成水的质量5.4g，反应前后元素种类质量不变，水中氢元素质量等于氢氧化铁中氢元素质量，则氢氧化铁的质量为；氢氧化铁中铁、氧元素的质量分别为为、；氢氧化铁分解失去氧元素的质量为水中氧元素质量和被铜网反应的氧元素质量之和，质量为；则得到复杂的铁的氧化物中铁、氧元素质量分别为11.2g、9.6g-5.6g=4g，设化学式为FexOy： 即化学式为Fe4O5。 故选C。 13．某种金属混合物样品由Mg、Al、Fe、Cu四种金属中的两种组成。2.2 g该样品与足量的稀硫酸反应，可得到0.2 g氢气，对该样品的组成有如下猜测：①Mg和Al ②Mg和Fe ③Mg和Cu ④Al和Fe ⑤Al和Cu ⑥Fe和Cu。其中合理的个数为 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】B 【详解】铜和稀硫酸不反应，Mg、Al、Fe三种金属分别与稀硫酸反应的关系式为：、、 ①24份质量的镁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，假设2.2g样品全是镁，生成的氢气的质量小于0.2g，54份质量的铝和稀硫酸反应生成6份质量的氢气，假设2.2g样品全是铝，生成的氢气的质量大于0.2g，Mg和Al组合与足量的稀硫酸反应，可得到0.2 g氢气； ②假设2.2g样品全是镁，生成的氢气的质量小于0.2g，56份质量的铁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，假设2.2g样品全是铁，生成的氢气的质量小于0.2g，Mg和Fe组合与足量的稀硫酸反应，不能得到0.2 g氢气； ③假设2.2g样品全是镁，生成的氢气的质量小于0.2g，铜和稀硫酸不反应，Mg和Cu组合与足量的稀硫酸反应，不能得到0.2 g氢气； ④假设2.2g样品全是铝，生成的氢气的质量大于0.2g，假设2.2g样品全是铁，生成的氢气的质量小于0.2g，Al和Fe组合与足量的稀硫酸反应，可得到0.2 g氢气； ⑤假设2.2g样品全是铝，生成的氢气的质量大于0.2g，铜和稀硫酸不反应，Al和Cu组合与足量的稀硫酸反应，可得到0.2 g氢气； ⑥假设2.2g样品全是铁，生成的氢气的质量小于0.2g，铜和稀硫酸不反应，Fe和Cu组合与足量的稀硫酸反应，不能得到0.2 g氢气； 故选B。 14．将6.5g锌、5.6g铁和6.4g铜混合而成的粉末加入到一定量的硝酸银溶液中，反应结束后过滤、洗涤、烘干，测得滤渣中含有三种物质。则滤渣质量m（单位g）的取值范围是 A．49.6≥m≥33.6 B．49.6＞m≥33.6 C．49.6≥m≥34.5 D．49.6＞m≥34.5 【答案】B 【详解】活动性Zn>Fe>Cu>Ag，所以锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银，如锌量较多，则滤渣为锌、铁、铜、银四种。当硝酸银恰好和锌完全反应时，滤渣为铁、铜、银三种。如硝酸银有剩余，则硝酸银和铁反应生成银和硝酸亚铁，当铁量较多时滤渣为铁、铜、银三种，当硝酸银和铁恰好完全反应时，滤渣只有铜、银两种。如硝酸银有剩余则铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，滤渣为铜、银或只有银。 测得滤渣中含有三种物质则可能是锌与硝酸银恰好完全反应，也可能是铁与硝酸银发生了反应，但铁过量。 设6.5g锌与硝酸银反应生成银的质量为x 此时滤渣质量为21.6g+5.6g+6.4g=33.6g 设5.6g铁与硝酸银反应生成硝酸银的质量为y 此时滤渣质量为21.6g+21.6g+6.4g=49.6g 所以滤渣质量m的取值范围是49.6g＞m≥33.6g，故选B。 15．在调节平衡的托盘天平左右两盘分别放一个等质量的烧杯，烧杯中装有等质量、等浓度的足量的稀硫酸，天平平衡。然后向左边烧杯中加入24g镁，向右边烧杯中加入3.1g铜，天平失去平衡，要使天平再次平衡，应向右边的烧杯中加入锌的质量为 A．18.9g B．19.1g C．19.5g D．20.9g 【答案】C 【详解】解：设左边烧杯加入24g镁后产生的氢气的质量为x。 x=2g 则天平左边增加的质量为24-2=22g 铜的活动性在氢之后，不与稀硫酸反应 22g-3.1g=18.9g，所以左边还需要增加18.9g 设新加入的锌质量为y，生成的氢气质量为z y=32.5z 又因为y-z=18.9 解得 z=0.6g  y=19.5g 故选择C。 16．向200.0gAgNO3溶液中加入mgAl和Cu的混合粉末，搅拌，充分反应后过滤、洗涤、干燥得到32.4g固体。向滤液中再次插入洁净光亮的细铜丝，铜丝表面产生银白色物质。下列说法正确的是 A．m的值可能为8.0 B．向过滤所得固体中加入稀盐酸可能会有气体生成 C．滤液的质量为167.6g D．原AgNO3溶液的溶质质量分数是25.5% 【答案】A 【详解】向滤液中再次插入洁净光亮的细铜丝，铜丝表面产生银白色物质，说明硝酸银过量，铝和铜完全反应，生固体质量为生成银单质的质量； A、 由化学方程式体现的质量关系可知，m的值在2.7～9.6之间，正确； B、所得固体为银单质，加入稀盐酸不会有气体生成，错误； C、滤液的质量为200g+mg-32.4g=mg+167.6g，错误； D、由于硝酸银过量，不能确定硝酸银溶液的质量分数，错误。 故选A。 17．某金属混合物由两种金属组成，总质量为2.8g。将其加入足量稀硫酸中，完全反应后过滤，将滤液蒸干得到固体的质量为7.6g。则该金属的组成可能是 A．铝和镁 B．铜和锌 C．铁和铜 D．镁和锌 【答案】D 【详解】金属与足量稀硫酸反应生成硫酸盐，蒸干所得固体为金属硫酸盐混合物，固体质量与金属质量的差值为硫酸根（）的质量，硫酸根离子的质量= ，参加反应硫酸的质量=。设与硫酸反应的锌、镁、铝、铁的质量分别为、、、 、、 A．0.9g铝完全反应消耗4.9g硫酸，1.2g镁完全反应消耗4.9g硫酸，任何消耗4.9g硫酸的镁、铝混合物，其质量必然介于0.9g和1.2g之间。题中金属混合物质量为2.8g，不在此范围内，不符合题意； B．铜和硫酸不反应，3.25g锌完全反应消耗4.9g硫酸，题中铜、锌混合物总质量为2.8g，其中锌的质量必然小于2.8g，因此无法消耗4.9g硫酸，不符合题意； C．铜和硫酸不反应，2.8g铁完全反应消耗4.9g硫酸，题中铁、铜混合物总质量为2.8g，其中铁的质量必然小于2.8g，因此无法消耗4.9g硫酸，不符合题意； D．1.2g镁完全反应消耗4.9g硫酸，3.25g锌完全反应消耗4.9g硫酸题中金属混合物质量为2.8g，因为，所以该混合物可能是镁和锌的混合物，符合题意。 / 学科网（北京）股份有限公司 $