第6章 第1节 金属矿物及铁的冶炼-【通成学典】2026-2027学年九年级上册化学拔尖特训(沪教版·新教材)

第6章金属资源综合利用 第1节 金属矿物及铁的冶炼 边一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基 1.[2025石家庄裕华期中]如图所示为工业炼铁的流程。下列说法中，正确的是 ( A.焦炭的作用只有提供热量 热空气 B.高炉气不需要进行处理 赤铁矿、焦炭和石灰石→炼铁高炉→生铁 C.生成铁的化学方程式为C0+Fe,O,高温Fe十CO, 高炉气、炉渣 (第1题图) D.通过高炉炼得的生铁中仍含有少量杂质 2.某厂设计如图所示的流程利用磁铁矿冶炼生铁，据图回答问题。 (1)高温炼焦主要发生 (填“物理”或“化学”) 煤气（主要成分为C0) 变化。 煤 高温 炭 →焦炭 炼焦 (2)白云石的主要成分是CaMg(CO3)2,熔剂中一定含 磁铁矿 高温 烧 ,生铁 炉尘 烧结 有的两种金属氧化物分别是 (填化学式)。 白云 高温分解熔剂 煤喷 高炉炼铁 →炉渣 (3)以上流程中回收的煤气可用作 ,流程 尘炉尘 中还可以回收 循环利用。 煤气（主要成分为C0) (第2题图) (4)若用1000t含四氧化三铁46.4%的磁铁矿炼铁， 可以得到含杂质4%的生铁 t。 月二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能▲ 3.舒势创新实验某化学兴趣小组的同学设计如图所示的装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物 检验的实验已知：HCOOH(甲酸)浓德酸C0◆+H,0。下列说法中，不正确的是 ( △ A.在制一氧化碳的过程中，浓硫酸作为催化剂，浓度和质量保持不变 B.用磁铁来拉动黑色固体进入a装置，可以证明铁的存在 C.d装置的作用较多，起到安全、环保及初步判断反应的发生与结束的作用 D.实验前，在a装置的左端添加注射器并向装置中推入空气，通过d装置中是否有气泡，判断气密性 炼锡：C+snO,高温sn+X 炼锌：2C+ZnC0,高温znt3C0 W形管 泥 液态锌 甲酸 炉甘石+ 98% 煤粉 浓硫酸 80℃% 热水 煤饼 (第3题图) (第4题图) 4.新青境传统工艺《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，如图所示。下列说法中，不正确的是() A.图a中X为CO2 B.图a炼锡的过程中碳元素的化合价没有发生改变 82 第6章金属资源综合利用 C.图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量 D.图b中必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下被氧化 5.[2025扬州模拟]春秋初期，在1000℃左右时，使木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较多 杂质的海绵铁。当代工业中，海绵铁可用于生产羰基铁粉的过程如图所示，应用于国防军工领 域。下列说法中，正确的是 () A.海绵铁是单质 海绵铁 Fe(CO) B.炼制海绵铁的过程中，木炭只作为燃料使用 高 C.工业上，用160t赤铁矿，可制得112t铁粉 CO ·羰基铁粉 (第5题图) D.在制备羰基铁粉过程中，循环利用的物质是CO 6.钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。 (1)工业上常用电解氧化铝的方法来冶炼金属铝，该反应属于 (填字母)。 A.化合反应 B.分解反应 C.氧化反应 (2)某兴趣小组的成员在实验室利用CO气体模拟炼铁的原理，如图所示。 Co 氧化铁 NaOH 溶液 (第6题图) ①为了避免装置A中的玻璃管在加热时发生爆炸，加热前应 ②实验时装置A玻璃管中发生反应的化学方程式为 ③装置B除了吸收CO2气体外，还有 的作用。 ④若玻璃管中的氧化铁全部被还原成铁，冷却后称量铁的质量比反应前氧化铁的质量减少了 2.4g,则反应前玻璃管中氧化铁的质量是 g。 (3)CO与F2O3在不同温度下反应时，Fe2O3因失氧程度不同会生成其他铁的氧化物或铁单质。 某同学改变温度后再次进行上述实验，加热一段时间后，取反应后的固体粉末，使用仪器测得粉 末中铁元素和氧元素的质量比为5：2，据此推断其组成可能是 (写出一种即可)。 三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维▲ 7.[2025南京玄武期未]将一氧化碳和铁的氧化物F,O,置于密闭容器中，一定条件下 充分反应，反应过程中容器内部的物质的质量变化如图所示，横坐标表示CO2的质 量，纵坐标既可以表示CO的质量，也可以表示F的质量。下列说法中，正确的是 () A.曲线a表示CO的质量变化，曲线b表示Fe的质量变化 图 B.m的值为19.6，充分反应后参加反应的铁的氧化物的质量为16g C.当C02质量为4.4g时，容器内CO的质量为14g 17.6 D.铁的氧化物中x：y=2:3 C0,的质量g (第7题图) ●“答案与解析”见P45 83酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学 13.(1)30.002.64 方程式为CaCO2+2HCI一CaC2+HO+CO2个。 (2)解：设该样品中碳酸钙的质量分数为x。 ②二氧化碳密度小于饱和碳酸氢钠溶液，收集时，气体应 CaCO.+2HCI-CaCl,+H,O+CO, 从b口进入装置C:用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二 100 44 10gXx 2.64g 氧化碳，可能是因为二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液。 10010g×x x=60% (2)②将注射器通过活塞A向三颈烧瓶注人50mL空气， 442.64g 并一直压住注射器，装置中的压强大于外界大气压，若装 答：该样品中碳酸钙的质量分数为60%。 置气密性良好，则压强传感器的读数应先增大后保持不 (3)稀盐酸中的氯化氢挥发导致装置减小的质量偏大 变。⑤向装置中加入水后，压强先增大后减小，30s到 (或有部分二氧化碳溶解在锥形瓶里的溶液中等合理 100s时压强减小，说明二氧化碳含量减少，原因是二氧化 答案均可) 碳溶于水中并与水反应。⑥消耗CO2的量约为收集到的 〔解析)(1)根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质 CO2总量的0.53%，消耗量很少，故用排水法可以收集到 量不变，由表中数据可知，产生二氧化碳的总质量为 CO2。(3)①步骤I能观察到蜡烛从下到上依次熄灭，说 60.00g十35.00g-92.36g=2.64g;加人10.00g稀盐酸 明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧（化学性质），密度比空 完全反应，生成二氧化碳的质量为60.00g十10.00g一 气大（物理性质）。②二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸 69.12g=0.88g,所以10g该石灰石样品与稀盐酸恰好完 能使紫色石蕊变红，进入Ⅱ中的二氧化碳中含有水蒸气， 时，消耗的稀盐酸的总质量为10.00g入0.氵 若I中干燥的紫色石蕊小花不变色，Ⅱ中千燥的紫色石蕊 30.00g 小花变红，就能说明二氧化碳能与水反应 第6章 金属资源综合利用 第1节金属矿物及铁的冶炼 的存在，B说法正确。d装置的作用较多，可以收集未反应 的一氧化碳，可以判断反应的发生与结束，最初可以检验 1.D炼铁时焦炭的作用是提供热量和制取还原剂CO,A 是否排尽装置中的空气，防止加热时气体不纯发生爆炸， 错误；高炉气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，需要进行处 起安全作用，C说法正确。实验前，在a装置的左端添加注 理，B错误：化学方程式未配平，C错误：通过高炉炼得的生 射器并向装置中推入空气，若d装置中有气泡产生，说明气 铁中仍含有碳等少量杂质，D正确。 密性良好，D说法正确。 2.(1)化学(2)CaO、Mg0(3)燃料（或还原剂）炉 4B由化学反应前后原子的种类、数目不变，可知X为 尘(4)350 〔解析)(3)C0可用作燃料或还原剂，因为一氧化碳可以 CO2,A正确：炼锡过程中碳元素的化合价从0变为十4，化 燃烧、具有还原性：题图中高炉炼铁产出的炉尘可供高温 合价发生了改变，B不正确：煤饼燃烧放热，能提供炼锌所 烧结使用。(4)1000t含四氧化三铁46.4%的磁铁矿中四 需的热量，C正确；题图b中必须冷却后才能取锌，这是为 氧化三铁的质量为1000t×46.4%=464t。设可以得到含 了防止锌在较高的温度下又被氧化成氧化锌，D正确。 杂质4%的生铁的质量为x。 5.D海绵铁含有铁和较多杂质，是混合物，A错误；木炭 Fe,O,十4CO高温 还可与CO2反应生成一氧化碳，可用于炼铁，因此炼制海 3Fe +4C0 232 168 绵铁的过程中，木炭不只是作为燃料使用，还可以作为制 464t xX(1-4%) 造一氧化碳的原料，B错误；赤铁矿的主要成分是氧化铁， 232 464t 168x×(1-4%) x=350t 工业上，一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化 3.A 由HCOOH(甲酸)浓酸C0个+H0可知，在制 碳，化学方程式为Fe,O,十3C0商温2e十3C0,该反应中 △ 160 112 一氧化碳的过程中，浓硫酸作为催化剂，硫酸的质量不变， 氧化铁和铁的质量比为160：112，所以用160t氧化铁可 但由于生成了水，浓硫酸浓度减小，A说法错误。铁能被 以制得112t铁粉，而160t赤铁矿中还含有杂质，故用 磁铁吸引，用磁铁来拉动黑色固体进人装置，可以证明铁 160t赤铁矿不能够制得112t铁粉，C错误；由题图可知， 45 一氧化碳既是反应物，又是生成物，可循环利用，D正确。 碳和16.8g铁，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的 6.(1)B(2)①先通一会儿一氧化碳，排尽玻璃管内的 总质量不变，则参加反应的铁的氧化物的质量为17.6g十 空气②3C0+Fe,0,高温 2Fe+3CO2③收集一氧化 16.8g一11.2g=23.2g,B不正确。充分反应后共生成 碳气体，防止一氧化碳逸出而污染空气④8(3)FO 17.6g二氧化碳，当C02质量为4.4g时，生成二氧化碳的 和Fe(或FeO和FeO;或FeO,和FeO,等合理答案均 质量占二氧化碳总质量的四分之一，则容器内CO的质量 可，必须含有FeO3) 为16.8g-(1.2g×)=14g,C正确。铁的氧化物中 通电 解析)(1)电解氧化铝的化学方程式为2Al2O3 铁元素的质量为16.8g,氧元素的质量为23.2g一16.8g 4A1+3O,个，属于分解反应。(2)①一氧化碳中混有氧气 6.4g,则铁的氧化物中铁元素与氧元素的原子个数比为 或空气，在，点燃或加热情况下可能发生爆炸，所以在加热 16.8g:6.4g-3:4,即x:y=34,D不正确。 前要先通一会儿CO,排尽玻璃管内的空气。②实验时装 56 16 置A的玻璃管内发生反应的化学方程式为3CO+FeO 第2节金属的性质和应用 高温 ℉e十3CO2。③一氧化碳是有毒气体，需要进行尾气 第1课时金属的性质 处理，装置B除了吸收CO,气体外，还有收集尾气(CO), 1,C金能被加工成比发丝还细的金丝，说明了金具有良 防止尾气逸出污染空气的作用。④氧化铁中铁元素与氧 好的延展性，C正确。 元素的质量比为(56×2)：(16×3)=7：3，由题意知氧化 2.D用铁锅炒菜、做饭是由于铁具有优良的导热性，A错 7 铁中氧元素质量为2.4g,故铁元素的质量为2.4g×3 误；用铜作导线是由于铜的导电性好，B错误；由于铝的延 5.6g,则反应前氧化铁的质量为2.4g十5.6g=8g。 展性好，易加工成铝箔，C错误：灯丝通电后温度较高，钨的 (3)FeO中Fe和O的质量比为56：16=7：2>5：2： 熔点高，可以用来制作灯丝，D正确。 FeO,中Fe和O的质量比为(56×3)：(16×4)=21： 3.D置换反应是指由一种单质和一种化合物作用生成另 85:2;Fe2O3中Fe和O的质量比为(56×2)：(16× 一种单质和另一种化合物的反应，题中四个选项中只有D 3)=7:3<5:2;Fe单质中不含氧元素。由于反应后固体 中的反应物和生成物均为一种单质和一种化合物，符合置 中Fe和O的质量比为5：2，所以反应后的固体中一定含 换反应的特征。 有FeO3,其组成情况可能有Fe2O3和Fe;Fe2O3和FeO; 4.C装置①中用分液漏斗加入液体试剂，其下端不需要 Fe2O3和FeO;Fe2O3、FeO和Fe;FeO3、FeO和Fe; 伸人液面以下，A错误；制备氢气的反应物为固体和液体， Fe2O3、FeO,和FcO;Fe2O3、FeO、FeO和Fe。 且不需要加热，不能用装置②，B错误；氢气的密度比空气 7.C由题图可知，完全反应后生成二氧化碳的质量为 的密度小，且氢气难溶于水，可以用向下排空气法或排水 17.6g,17.6g二氧化碳中碳元素的质量为17.6g× 法收集，所以可以用装置③或④收集，用装置③收集时，氢 (侣×10%)=48g,根据质量守相定律，化学反应前后 气应该从b端通入，C正确，D错误。 5.1)2Mg十O,点燃2Mg0燃烧时发出耀眼的白光，放 元素的种类和质量不变，则反应前碳元素的质量也为 出大量的热，生成白色固体照明弹（合理答案均可） 4.8g,反应前碳元素都来自一氧化碳，所以参加反应的一 氧化碳的质量为2881.2g,由丁一氧化碳是反应 (2)3Fe+20,点燃re,0, 紫红色固体变为黑色2Cu十 28×100% 0,△2Cu0(3)稳定（或不活泼）(4)4A1+30, 物，反应过程中质量逐渐减小，反应前一氧化碳的质量为 =2A120 mg,反应后剩余一氧化碳的质量为5.6g,参加反应的一氧 〔解析)(1)镁在氧气中燃烧生成氧化镁，燃烧时发出耀眼 化碳的质量为11.2g,因此反应前一氧化碳的质量为 的白光，放出大量的热，常用于制作照明弹或烟花等。 5.6g十11.2g=16.8g,即m=16.8,由于铁是生成物，反 (2)铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色 应过程中质量从零逐渐增大，则生成铁的质量也是16.8g。 固体。铜在空气中加热生成氧化铜，现象为紫红色固体变 由以上分析可知，曲线α表示铁的质量变化，曲线b表示 为黑色。(3)“真金不怕火炼”，说明金即使在高温时也不 一氧化碳的质量变化，A不正确。m的值为16.8，该反应 与氧气反应，金的化学性质不活泼。(4)铝在常温下能与 是11.2g一氧化碳和铁的氧化物反应生成17.6g二氧化 氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。 46