1.2-3金属的化学性质- 金属的冶炼-2026-2027学年九年级科学下册同步精讲精练（新教材，浙教版）

第1章 材料及其利用 第2节 金属的化学性质 课时3 金属的冶炼 ◆网络构建 ◆课本导学 1.金属在自然界的存在 2.金属的冶炼原理 3.还原氧化铜实验 4.还原反应与还原剂 5.铁的冶炼 6.含杂物质的计算 ◆解题突破 题型1 金属矿石 题型2 金属的冶炼 ◆基础训练 考点1 金属矿石 考点2 金属的冶炼方法 考点3 铁的冶炼 ◆强化训练 1.金属在自然界的存在 我国属于金属矿产资源比较丰富的国家，我国金属矿产资源中，钨、锡、锑、钛、稀土等储量居世界前列，锌、铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 自然界中元素的存在形式有游离态（即单质，如金、银、铂等）和化合态（即化合物）两种。自然界中仅有少数金属（化学性质非常稳定）是以游离态的形式存在的，大多数金属（因化学性质活泼）是以化合态的形式存在的。 【例1】下列矿石的主要成分不属于氧化物的是( ) A．赤铁矿(主要成分Fe2O3) B．黄铁矿(主要成分FeS2) C．铝土矿(主要成分Al2O3) D．磁铁矿(主要成分Fe3O4) 【答案】B 【解析】黄铁矿的主要成分FeS2属于硫化物，不属于氧化物。 2.金属的冶炼原理 金属的冶炼一般要经过富集、冶炼、精炼等步骤。 （1）原理：把金属从化合态变成游离态。 （2）方法：常用的金属冶炼原理是让碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 （3）炭还原氧化铜 碳能在高温条件下与氧化铜反应，还原得到铜，化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 （4）一氧化碳还原氧化铜 炽热的碳能在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳。一氧化碳也能夺取金属氧化物中的氧，变成游离态的金属单质，化学方程式为C＋CO22CO，CO＋CuOCu＋CO2。 3.还原氧化铜实验（实验拓展） （1）探究木炭与氧化铜的反应 实验 装置 实验 步骤 ①检查装置气密性； 排除水蒸气的干扰，使实验现象更明显 ②把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末［氧化铜与木炭的质量比控制在(9∼13):1的范围内］混合均匀，小心地铺放进试管； ③将试管固定在铁架台上，导管伸入澄清石灰水中； ④用酒精灯（要加网罩，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟； ⑤撤出导气管，熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上 防止石灰水倒吸，使试管炸裂 防止热的Cu被氧化为CuO 实验 现象 开始加热时，导管口处有无色气泡逸出；过一会儿，黑色粉末变为红色且澄清石灰水变浑浊 （注：刚开始排出的是试管内的空气，故澄清石灰水不变浑浊） 实验 分析 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊 实验 结论 木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学 方程式 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ （2）氢气还原氧化铜 实验 仪器 铁架台（带铁夹）、试管、酒精灯、导气管 实验 装置 实验 步骤 在试管中加入少量氧化铜→检查氢气的纯度→通氢气→点燃酒精灯加热→实验完毕，熄灭酒精灯→继续通氢气，直到试管完全冷却 实验 现象 可观察到黑色固体逐渐变红色，试管口有水珠出现。 化学 方程式 H2＋CuOCu＋H2O 实验提醒 （1）氢气是可燃性气体，与空气混合后遇明火容易发生爆炸。实验开始要先通氢气再如热就是为了防止氢气与空气混合加热时造成试管爆炸。 （2）实验结束时要先熄灭酒精灯，继续通氢气直到试管冷却为止，防止灼热的铜被空气中的氧气重新氧化化成氧化铜。 因此，氢气“早出晚归”。 【知识归纳】氢气还原氧化铜的步骤简记为：①氢(检验氢气的纯度后先通一会儿氢气)；②灯(点燃酒精灯给氧化铜加热)；③灯(实验完毕后，先熄灭酒精灯)；④氢(继续通氢气，直到试管完全冷却)。 4.还原反应与还原剂 含氧化合物里的氧被夺取的反应叫做还原反应。 （1）概念：如氧化铜中的氧被C、H2、CO等夺取，氧化铜发生了还原反应。 （2）还原剂：能从氧化物中夺取氧的性质叫作还原性，具有还原性的物质可作还原剂。C、H2、CO等能从氧化铜中得到氧，具有还原性，在反应中做还原剂。 示例：在反应C＋2CuO2Cu＋CO2↑中，氧化铜失去氧而变成单质铜，氧化铜被还原，发生还原反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。木炭夺去了氧化铜里的氧生成了二氧化碳，发生了氧化反应。木炭是将氧化铜还原为铜的物质，具有还原性，是还原剂。 【特别提醒】（1）还原反应和氧化反应在一个反应中是同时进行的，且都不属于基本反应类型。（2）具有还原性的物质在反应中发生氧化反应，作还原剂；具有氧化性的物质在反应中发生还原反应，作氧化剂。 5.铁的冶炼 铁的性质比较活泼，铁在地壳中都以化合物的形式存在。 （1）原理：在高温条件下利用还原剂(主要是CO)从铁矿石里把铁还原出来，主要反应的化学方程式为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2↑。 （2）实验室模拟炼铁 实验药品 氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体 实验仪器 铁架台（2套）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精喷灯、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管若干 实验装置 如表后图 实验步骤 实验现象 ①红棕色粉末逐渐变为黑色；②试管中的澄清石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰 化学方程式 ①硬质玻璃管中：→反应条件是高温，不是加热 ②试管中： ③酒精灯处：→处理尾气 实验结论 氧化铁在高温下被一氧化碳还原成单质铁，同时产生二氧化碳 【特别提醒】 ①可燃性气体(如H2、CO等)在使用时要检验其纯度，防止加热时CO与空气混合发生爆炸。有毒气体(如CO)要在相对封闭的环境下实验，并对实验过程中产生的尾气进行必要的处理(如收集、点燃等)；以免污染环境。 ②在还原金属氧化物实验中，通入的气体(如H2、CO等)要“早出晓归”，酒精灯(或酒精喷灯)要“迟到早退”。即：实验前要先通CO将硬质玻璃管中的空气排尽再点燃酒精喷灯加热，这是为了防止可燃性气体与空气混合加热发生爆炸；实验完毕停止加热后要继续通CO至硬质玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。 ③CO还原FeO和CuO的反应均不属于置换反应。 （3）工业炼铁 炼铁高炉示意图： 【拓展延伸】①工业上高炉炼铁主要原料是铁矿石，主要产品是生铁，其主要成分是铁，还含有等元素；实验室中还原所得到的是纯净的铁（硬质玻璃管中剩余的固体物质可能是铁粉和氧化铁等的混合物）。②炼钢的主要原料是生铁，主要产品是钢。将生铁炼成钢主要是将过量的碳转化为气体除去，“百炼成钢”的主要反应是。③冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：所需提炼金属的含量高（即金属元素的质量分数大）；矿石在冶炼过程中对环境污染小；冶炼方法尽可能简便。 【例2】探究铁的冶炼原理实验装置和炼铁高炉的示意图如下，下列叙述正确的是（ ） A．甲图中实验结束时，应先停止通一氧化碳再熄灭酒精喷灯 B．乙图中高炉炼铁的原料中焦炭的作用只是利用其燃烧提供热量 C．乙图中为了使焦炭燃烧生成一氧化碳，只需通入少量的热空气 D．完全反应后，甲、乙图中得到产物的区别是甲图得到的是纯净物，乙图得到的是混合物 【答案】D 【解析】一氧化碳还原氧化铁时，应先停止熄灭酒精喷灯继续通一氧化碳直到玻璃管冷却，防止铁被氧化，故A错误；高炉炼铁中原料焦炭的作用是提供热量和还原一氧化碳，故B错误；乙图中要通入过量的热空气，使得焦炭充分燃烧生成二氧化碳，然后在高温的条件下，焦炭将二氧化碳还原为一氧化碳，故C错误；甲图是一氧化碳还原氧化铁，能得到纯铁，乙图是炼铁高炉，得到的是生铁，属于混合物，故D正确。 6.含杂物质的计算 （1）计算注意 实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质。在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。化学方程式所表示的各物质发生化学反应时的关系，是纯净物之间的关系。因此在计算中必须将含杂质的物质的质量换算成纯净物的质量再进行计算。 （2）换算关系 。 纯物质的质量=不纯物质的总质量×纯度。 杂质的质量=不纯物质的总质量×（1−纯度）。 一题多解法：根据质量守恒定律可知，化学反应前后，元素的质量不变。根据铁元素守恒，可得炼得生铁的质量： 【例3】冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨？ 解题突破 ◆题型1 金属矿石 【例1】虎年春晚，一幅《千里江山图》，一舞《只此青绿》，成为整台节目的爆点。《千里江山图》是北宋王希孟创作的绢本设色画，其颜料选用各色天然矿石，一些矿石的主要成分及颜色如下表。 矿石 蓝铜矿 孔雀石 雌黄 赭石 主要成分 颜色 蓝色 绿色 黄色 红棕色 四种矿石主要成分中，属于氧化物的是________。 请你从经济效益和环境保护的角度分析，黄铁矿（主要成分是）和赤铁矿（主要成分是）中不适合用来炼铁的是________，原因是________________________________。 【方法点拨】 从经济效益角度分析，要考虑铁矿石所含铁元素的质量分数；从环境保护角度分析，要考虑在炼铁过程中是否会产生污染环境的物质。炼铁时要选择含铁量高、不含有害元素（如硫元素）的铁矿石。 【答案】(1) (2)黄铁矿 黄铁矿中铁元素的质量分数比赤铁矿中铁元素的质量分数低，且在冶炼过程中会产生，污染环境 【解析】(1)氧化物是由两种元素组成的化合物，且其中一种是氧元素。由表中四种矿石的主要成分可知，赭石中的氧化铁属于氧化物。 ◆题型2 金属的冶炼 【例2】钢铁是非常重要的金属材料。实验室可用下列装置模拟工业炼铁。 （1）该实验开始时，要先通一会儿再加热，其目的是________________________ _______。 （2）硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是________________________。判断该反应发生的实验现象是________________________________。 （3）该实验的尾气处理方式可以为________________________（写出两种）。 （4）反应停止后，同学们对冷却后硬质玻璃管内固体物质的组成成分产生了兴趣，大家纷纷提出自己的猜想。请写出你的猜想。 猜想一：________________________________。 猜想二：________________________________。 【答案】（1）排尽装置内的空气，防止CO与空气混合后遇热发生爆炸 （2）；红棕色粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊 （3）用小气球（气囊）收集、直接点燃（答案合理即可） （4）固体物质可能是；固体物质可能是和的混合物 【解析】(1)为易燃、易爆气体，实验前通入是为了排尽装置内的空气，防止与空气混合后遇热发生爆炸。 (3)有毒，如果不进行尾气处理会污染空气。尾气处理方法有：用小气球（气囊）收集、直接点燃等。 (4)对反应后硬质玻璃管中的固体成分进行分析，分两种情况：一种情况是若反应彻底，生成的单质铁未被重新氧化，则固体物质只有；另一种情况是若反应不彻底，有剩余，或实验结束后未继续通至装置冷却，使生成的部分在高温下又重新被氧化，则固体物质为和的混合物。 【易错警示】CO尾气处理方法： 燃烧法； 收集备用 气球收集法 排水法收集法 考点1 金属矿石 1.【2026上海嘉定区模拟】铁在自然界中分布很广，下列有关说法正确的是（ ） A.铁是地壳中含量最高的金属元素 B.丹霞地貌岩层因含Fe₃O₄而呈红色 C.自然界中金、银等大多数金属以单质的形式存在 D.黄铜矿的主要成分为CuFeS₂，可用于冶炼金属铜 【答案】D 【解析】地壳中含量最高的金属元素是铝元素，铁是地壳中含量第二高的金属元素，A错误。Fe₃O₄是黑色固体，丹霞地貌岩层呈红色是因为含有红棕色的Fe₂O₃，B错误。自然界中仅有金、银等少数金属以游离态（即单质）的形式存在，大多数金属以化合态的形式存在，C错误。黄铜矿的主要成分为CuFeS₂，含有铜元素，可用于冶炼金属铜，D正确。 考点2 金属的冶炼方法 2.氢气、一氧化碳分别与氧化铜反应，下面叙述中错误的是（ ） A.反应都需要加热 B.都属于置换反应 C.氧化铜都被还原 D.都有红色固体物质生成 【答案】B 【解析】氢气、一氧化碳与氧化铜反应的化学方程式分别为H₂+CuO=== (△)H₂O+Cu、CO+CuO=== (△)CO₂+Cu，在上述两个反应中，CO+CuO=== (△)CO₂+Cu不属于置换反应，故B错误。 3.【2026浙江杭州期中】某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图所示的探究。 (1)【猜想】把氧化铜还原成铜的物质是什么？猜想Ⅰ：石墨棒；猜想Ⅱ：__________。 (2)【实验】用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末__________，那么猜想Ⅱ不成立。 (3)【结论】石墨棒将氧化铜还原成铜，该过程发生反应的化学方程式是____________ ____________________________。 (4)【拓展】如果使用复印机的"碳粉"代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。联想在空气中灼热的铁丝不能燃烧而铁粉能燃烧的事实，说明物质间反应的难易和剧烈程度与反应物间的____________________有关。 【答案】（1）铝箔 （2）不变红 （3） C+2CuO=== (高温)2Cu+CO₂↑ （4）接触面积 【解析】（1）根据题干信息可知，猜想Ⅱ为铝箔。 （2）氧化铜是黑色的粉末，被还原以后生成的铜粉是红色的，如果猜想Ⅱ不成立，则黑色粉末不变红。 （3）石墨棒将氧化铜还原成铜，即碳与氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳。 （4）铁丝在空气中不能燃烧而铁粉能燃烧，说明反应物间的接触面积影响物质间反应的难易和剧烈程度。 考点3 铁的冶炼 4.【2026广东广州质检】中国的冶金历史经历了漫长的发展历程。现代用高炉设备炼铁，如图。 (1)高炉中B区主要是焦炭发生反应，有两个作用：一是提供热量，二是__________。 (2)加入的铁矿石是赤铁矿（含氧化铁），A区中发生反应的化学方程式为__________ ____________________。 (3)生铁冶炼过程中，铁中熔合碳后，熔点__________（填"升高""不变"或"降低"）。 (4)通过不同高度的出口能分离炼制出的生铁和炉渣（均为液态），其原因是__________ ____________________。 (5)炼钢的主要原料是生铁。在古代，人们将烧红的生铁反复捶打，在此过程中发生反应：__________________（填化学方程式），使金属材料中的含碳量降低。 【答案】（1）提供还原剂 （2）Fe₂O₃+3CO=== (高温)2Fe+3CO₂ （3）降低 （4）炉渣的密度比生铁小 （5）C+O₂=== (高温)CO₂ 【解析】（1）高炉炼铁中，焦炭除了燃烧提供热量，还会和二氧化碳反应生成一氧化碳，提供还原剂。 （2）赤铁矿主要成分为Fe₂O₃，高温下被一氧化碳还原为铁单质，同时生成二氧化碳。 （3）合金的熔点一般低于其组分纯金属的熔点，因此铁中熔合碳后熔点降低。 （4）由图可知出渣口位置高于出铁口，是因为生铁和炉渣均为液态时，炉渣的密度比生铁小，可通过不同高度的出口分离二者。 （5）古代炼钢降低含碳量的原理是生铁中多余的碳在高温下和氧气反应生成二氧化碳。 5.某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）、空气等，主要反应过程如下。 (1)A的化学式是________。 (2)该钢铁厂平均每年生产生铁5×10⁶t（生铁中铁的质量分数为96%），则需要铁的质量分数为60%的赤铁矿多少吨？ 【答案】（1）CO₂ （2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，该钢铁厂平均每年生产的生铁中铁的质量为5×10⁶t×96%=4.8×10⁶t，所以需要铁的质量分数为60%的赤铁矿的质量为4.8×10⁶t÷60%=8×10⁶t。 【解析】（1）焦炭和过量空气中的氧气在高温下反应生成二氧化碳，所以生成物A是二氧化碳。 （2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，列式进行计算。 关键点拨：也可以利用化学方程式进行计算，解题时注意要将混合物的质量转化为纯净物的质量后再计算。 1.【2025浙江绍兴质检】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法："每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出……"（已知主要发生的反应为2C+ZnCO₃=== (高温)Zn+3CO↑。）下列分析错误的是（ ） A.炉甘石属于混合物 B.该反应中一氧化碳为还原剂 C.冷却时锌由液态转化为固态会放热 D."冷定"后再"毁罐"取锌的目的是防止锌重新被氧化 【答案】B 【解析】炉甘石的主要成分是碳酸锌，还含有其他物质，属于混合物，A正确。该反应中碳为还原剂，B错误。物质由液态转化为固态放出热量，所以冷却时锌由液态转化为固态会放热，C正确。在加热条件下，锌会和氧气反应，所以"冷定"后再"毁罐"取锌的目的是防止锌重新被氧化，D正确。 2.【2025浙江杭州质检】除去二氧化碳中的一氧化碳的方法是（ ） A.通入足量的澄清石灰水 B.通过灼热的炭粉 C.通过灼热的氧化铜 D.通入紫色石蕊试液 【答案】C 【解析】除去二氧化碳中的一氧化碳，可将混合气体通过灼热的氧化铜，一氧化碳与氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳与氧化铜不反应，能除去二氧化碳中的一氧化碳，且不会引入新杂质。故选C。 3.【2026浙江杭州质检】某同学用含有CO₂的CO来模拟炼铁实验，他设计了如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。已知：3CO+Fe₂O₃=== (高温)2Fe+3CO₂，一氧化碳为有毒气体，为防止刚生成的铁被空气氧化，反应结束后需继续通一会儿气体，直至装置冷却。 (1)反应前要先通一段时间的气体，目的是________________________________________。 (2)写出B处玻璃管中发生反应的现象：____________________。 (3)装置D的作用：________________________________________。 (4)实验结束后，装置D中有部分溶液进入E处量筒中，请设计一种实验方案，确定该溶液中含有氢氧化钠：____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 【答案】（1）排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 （2）红棕色粉末逐渐变黑 （3）吸收反应生成的二氧化碳并收集一氧化碳 （4）取少量E处溶液于试管中，先加入足量的氯化钙溶液，若有白色沉淀生成，过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若溶液变红，则说明溶液中含有氢氧化钠（合理即可） 【解析】（1）反应前先通一段时间的气体，主要是因为一氧化碳具有可燃性，若装置内混有空气，一氧化碳与空气混合在加热条件下可能会发生爆炸。 （2）B处玻璃管中发生的反应是一氧化碳还原氧化铁，现象为红棕色粉末逐渐变黑。 （3）一氧化碳与氢氧化钠不反应，装置D中装有氢氧化钠溶液，其作用是吸收反应生成的二氧化碳并收集一氧化碳。 （4）要确定该溶液中含有氢氧化钠，可以取少量E处溶液于试管中，先加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液等，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有碳酸钠，然后过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若溶液变红，则说明溶液中含有氢氧化钠。 关键点拨：一氧化碳具有还原性，在高温下可以还原氧化铁得到铁和二氧化碳，二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊，氢氧化钠能够与二氧化碳反应，而一氧化碳与氢氧化钠不反应，利用排液法可以收集到一氧化碳气体。 4.【2026浙江嘉兴期中】某科研学习小组进行了《从自然界中的铜到纪念币中的铜》的项目式学习。在查阅资料时，发现有以下三种炼铜的方法。 方法一：湿法炼铜。具体流程如下。 方法二：干法炼铜。先用高温煅烧孔雀石得到氧化铜，再利用氢气在高温的条件下来还原氧化铜得到单质铜。 方法三：生物炼铜。"吃岩石的细菌"利用空气中的氧气把硫化铜转化为硫酸铜，再进一步转变为单质铜。具体流程如下。 请回答： (1)方法一中最后一步，除铁外，也可用以下哪些金属制取铜？__________（填序号）。 A.锌　 B.银 　C.镁 (2)方法二中还原氧化铜的化学方程式是____________________。 (3)方法三中生物炼铜的优点有）__________（写出一点即可）。经测定某岩石由硫化铜（CuS）和其他不含铜元素的物质组成。现用该岩石制得3.2g铜，若不考虑铜元素的损耗，则岩石中硫化铜（CuS）的质量为__________g。 【答案】（1）AC （2）H₂+CuO=== (高温)Cu+H₂O （3）能耗低（合理即可 4.8 【解析】（1）在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。要从硫酸铜溶液中置换出铜，所选金属的活动性需比铜强。锌和镁的金属活动性比铜强，能置换出硫酸铜溶液中的铜；银的金属活动性比铜弱，不能置换出硫酸铜溶液中的铜。故选AC。 （2）氢气具有还原性，能将氧化铜中的铜还原出来。 （3）生物炼铜与传统炼铜方法相比，优点有对环境的污染小、能耗低等。硫化铜（CuS）中铜的质量分数为64/(64+32)×100%，制得3.2g铜需要硫化铜的质量为3.2g÷[64/(64+32)×100%]=4.8g。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1章 材料及其利用 第2节 金属的化学性质 课时3 金属的冶炼 ◆网络构建 ◆课本导学 1.金属在自然界的存在 2.金属的冶炼原理 3.还原氧化铜实验 4.还原反应与还原剂 5.铁的冶炼 6.含杂物质的计算 ◆解题突破 题型1 金属矿石 题型2 金属的冶炼 ◆基础训练 考点1 金属矿石 考点2 金属的冶炼方法 考点3 铁的冶炼 ◆强化训练 1.金属在自然界的存在 我国属于金属矿产资源比较丰富的国家，我国金属矿产资源中，钨、锡、锑、钛、稀土等储量居世界前列，锌、铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 自然界中元素的存在形式有游离态（即单质，如金、银、铂等）和化合态（即化合物）两种。自然界中仅有少数金属（化学性质非常稳定）是以游离态的形式存在的，大多数金属（因化学性质活泼）是以化合态的形式存在的。 【例1】下列矿石的主要成分不属于氧化物的是( ) A．赤铁矿(主要成分Fe2O3) B．黄铁矿(主要成分FeS2) C．铝土矿(主要成分Al2O3) D．磁铁矿(主要成分Fe3O4) 2.金属的冶炼原理 金属的冶炼一般要经过富集、冶炼、精炼等步骤。 （1）原理：把金属从化合态变成游离态。 （2）方法：常用的金属冶炼原理是让碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 （3）炭还原氧化铜 碳能在高温条件下与氧化铜反应，还原得到铜，化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 （4）一氧化碳还原氧化铜 炽热的碳能在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳。一氧化碳也能夺取金属氧化物中的氧，变成游离态的金属单质，化学方程式为C＋CO22CO，CO＋CuOCu＋CO2。 3.还原氧化铜实验（实验拓展） （1）探究木炭与氧化铜的反应 实验 装置 实验 步骤 ①检查装置气密性； 排除水蒸气的干扰，使实验现象更明显 ②把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末［氧化铜与木炭的质量比控制在(9∼13):1的范围内］混合均匀，小心地铺放进试管； ③将试管固定在铁架台上，导管伸入澄清石灰水中； ④用酒精灯（要加网罩，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟； ⑤撤出导气管，熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上 防止石灰水倒吸，使试管炸裂 防止热的Cu被氧化为CuO 实验 现象 开始加热时，导管口处有无色气泡逸出；过一会儿，黑色粉末变为红色且澄清石灰水变浑浊 （注：刚开始排出的是试管内的空气，故澄清石灰水不变浑浊） 实验 分析 开始加热时，试管中的空气因受热体积膨胀而逸出；温度达到高温后，木炭与氧化铜开始反应，生成的铜为红色固体，另一种生成物二氧化碳为无色气体，能使澄清石灰水变浑浊 实验 结论 木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳；木炭具有还原性 化学 方程式 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ （2）氢气还原氧化铜 实验 仪器 铁架台（带铁夹）、试管、酒精灯、导气管 实验 装置 实验 步骤 在试管中加入少量氧化铜→检查氢气的纯度→通氢气→点燃酒精灯加热→实验完毕，熄灭酒精灯→继续通氢气，直到试管完全冷却 实验 现象 可观察到黑色固体逐渐变红色，试管口有水珠出现。 化学 方程式 H2＋CuOCu＋H2O 实验提醒 （1）氢气是可燃性气体，与空气混合后遇明火容易发生爆炸。实验开始要先通氢气再如热就是为了防止氢气与空气混合加热时造成试管爆炸。 （2）实验结束时要先熄灭酒精灯，继续通氢气直到试管冷却为止，防止灼热的铜被空气中的氧气重新氧化化成氧化铜。 因此，氢气“早出晚归”。 【知识归纳】氢气还原氧化铜的步骤简记为：①氢(检验氢气的纯度后先通一会儿氢气)；②灯(点燃酒精灯给氧化铜加热)；③灯(实验完毕后，先熄灭酒精灯)；④氢(继续通氢气，直到试管完全冷却)。 4.还原反应与还原剂 含氧化合物里的氧被夺取的反应叫做还原反应。 （1）概念：如氧化铜中的氧被C、H2、CO等夺取，氧化铜发生了还原反应。 （2）还原剂：能从氧化物中夺取氧的性质叫作还原性，具有还原性的物质可作还原剂。C、H2、CO等能从氧化铜中得到氧，具有还原性，在反应中做还原剂。 示例：在反应C＋2CuO2Cu＋CO2↑中，氧化铜失去氧而变成单质铜，氧化铜被还原，发生还原反应。氧化铜在反应中提供氧，具有氧化性，是氧化剂。木炭夺去了氧化铜里的氧生成了二氧化碳，发生了氧化反应。木炭是将氧化铜还原为铜的物质，具有还原性，是还原剂。 【特别提醒】（1）还原反应和氧化反应在一个反应中是同时进行的，且都不属于基本反应类型。（2）具有还原性的物质在反应中发生氧化反应，作还原剂；具有氧化性的物质在反应中发生还原反应，作氧化剂。 5.铁的冶炼 铁的性质比较活泼，铁在地壳中都以化合物的形式存在。 （1）原理：在高温条件下利用还原剂(主要是CO)从铁矿石里把铁还原出来，主要反应的化学方程式为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2↑。 （2）实验室模拟炼铁 实验药品 氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体 实验仪器 铁架台（2套）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精喷灯、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管若干 实验装置 如表后图 实验步骤 实验现象 ①红棕色粉末逐渐变为黑色；②试管中的澄清石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰 化学方程式 ①硬质玻璃管中：→反应条件是高温，不是加热 ②试管中： ③酒精灯处：→处理尾气 实验结论 氧化铁在高温下被一氧化碳还原成单质铁，同时产生二氧化碳 【特别提醒】 ①可燃性气体(如H2、CO等)在使用时要检验其纯度，防止加热时CO与空气混合发生爆炸。有毒气体(如CO)要在相对封闭的环境下实验，并对实验过程中产生的尾气进行必要的处理(如收集、点燃等)；以免污染环境。 ②在还原金属氧化物实验中，通入的气体(如H2、CO等)要“早出晓归”，酒精灯(或酒精喷灯)要“迟到早退”。即：实验前要先通CO将硬质玻璃管中的空气排尽再点燃酒精喷灯加热，这是为了防止可燃性气体与空气混合加热发生爆炸；实验完毕停止加热后要继续通CO至硬质玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。 ③CO还原FeO和CuO的反应均不属于置换反应。 （3）工业炼铁 炼铁高炉示意图： 【拓展延伸】①工业上高炉炼铁主要原料是铁矿石，主要产品是生铁，其主要成分是铁，还含有等元素；实验室中还原所得到的是纯净的铁（硬质玻璃管中剩余的固体物质可能是铁粉和氧化铁等的混合物）。②炼钢的主要原料是生铁，主要产品是钢。将生铁炼成钢主要是将过量的碳转化为气体除去，“百炼成钢”的主要反应是。③冶炼金属时，选择矿石应遵循的原则：所需提炼金属的含量高（即金属元素的质量分数大）；矿石在冶炼过程中对环境污染小；冶炼方法尽可能简便。 【例2】探究铁的冶炼原理实验装置和炼铁高炉的示意图如下，下列叙述正确的是（ ） A．甲图中实验结束时，应先停止通一氧化碳再熄灭酒精喷灯 B．乙图中高炉炼铁的原料中焦炭的作用只是利用其燃烧提供热量 C．乙图中为了使焦炭燃烧生成一氧化碳，只需通入少量的热空气 D．完全反应后，甲、乙图中得到产物的区别是甲图得到的是纯净物，乙图得到的是混合物 6.含杂物质的计算 （1）计算注意 实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质。在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。化学方程式所表示的各物质发生化学反应时的关系，是纯净物之间的关系。因此在计算中必须将含杂质的物质的质量换算成纯净物的质量再进行计算。 （2）换算关系 。 纯物质的质量=不纯物质的总质量×纯度。 杂质的质量=不纯物质的总质量×（1−纯度）。 一题多解法：根据质量守恒定律可知，化学反应前后，元素的质量不变。根据铁元素守恒，可得炼得生铁的质量： 【例3】冶炼2000t含杂质3％的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨？ 解题突破 ◆题型1 金属矿石 【例1】虎年春晚，一幅《千里江山图》，一舞《只此青绿》，成为整台节目的爆点。《千里江山图》是北宋王希孟创作的绢本设色画，其颜料选用各色天然矿石，一些矿石的主要成分及颜色如下表。 矿石 蓝铜矿 孔雀石 雌黄 赭石 主要成分 颜色 蓝色 绿色 黄色 红棕色 四种矿石主要成分中，属于氧化物的是________。 请你从经济效益和环境保护的角度分析，黄铁矿（主要成分是）和赤铁矿（主要成分是）中不适合用来炼铁的是________，原因是________________________________。 【方法点拨】 从经济效益角度分析，要考虑铁矿石所含铁元素的质量分数；从环境保护角度分析，要考虑在炼铁过程中是否会产生污染环境的物质。炼铁时要选择含铁量高、不含有害元素（如硫元素）的铁矿石。 ◆题型2 金属的冶炼 【例2】钢铁是非常重要的金属材料。实验室可用下列装置模拟工业炼铁。 （1）该实验开始时，要先通一会儿再加热，其目的是________________________ _______。 （2）硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是________________________。判断该反应发生的实验现象是________________________________。 （3）该实验的尾气处理方式可以为________________________（写出两种）。 （4）反应停止后，同学们对冷却后硬质玻璃管内固体物质的组成成分产生了兴趣，大家纷纷提出自己的猜想。请写出你的猜想。 猜想一：________________________________。 猜想二：________________________________。 【易错警示】CO尾气处理方法： 燃烧法； 收集备用 气球收集法 排水法收集法 考点1 金属矿石 1.【2026上海嘉定区模拟】铁在自然界中分布很广，下列有关说法正确的是（ ） A.铁是地壳中含量最高的金属元素 B.丹霞地貌岩层因含Fe₃O₄而呈红色 C.自然界中金、银等大多数金属以单质的形式存在 D.黄铜矿的主要成分为CuFeS₂，可用于冶炼金属铜 考点2 金属的冶炼方法 2.氢气、一氧化碳分别与氧化铜反应，下面叙述中错误的是（ ） A.反应都需要加热 B.都属于置换反应 C.氧化铜都被还原 D.都有红色固体物质生成 3.【2026浙江杭州期中】某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图所示的探究。 (1)【猜想】把氧化铜还原成铜的物质是什么？猜想Ⅰ：石墨棒；猜想Ⅱ：__________。 (2)【实验】用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末__________，那么猜想Ⅱ不成立。 (3)【结论】石墨棒将氧化铜还原成铜，该过程发生反应的化学方程式是____________ ____________________________。 (4)【拓展】如果使用复印机的"碳粉"代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。联想在空气中灼热的铁丝不能燃烧而铁粉能燃烧的事实，说明物质间反应的难易和剧烈程度与反应物间的____________________有关。 考点3 铁的冶炼 4.【2026广东广州质检】中国的冶金历史经历了漫长的发展历程。现代用高炉设备炼铁，如图。 (1)高炉中B区主要是焦炭发生反应，有两个作用：一是提供热量，二是__________。 (2)加入的铁矿石是赤铁矿（含氧化铁），A区中发生反应的化学方程式为__________ ____________________。 (3)生铁冶炼过程中，铁中熔合碳后，熔点__________（填"升高""不变"或"降低"）。 (4)通过不同高度的出口能分离炼制出的生铁和炉渣（均为液态），其原因是__________ ____________________。 (5)炼钢的主要原料是生铁。在古代，人们将烧红的生铁反复捶打，在此过程中发生反应：__________________（填化学方程式），使金属材料中的含碳量降低。 5.某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）、空气等，主要反应过程如下。 (1)A的化学式是________。 (2)该钢铁厂平均每年生产生铁5×10⁶t（生铁中铁的质量分数为96%），则需要铁的质量分数为60%的赤铁矿多少吨？ 关键点拨：也可以利用化学方程式进行计算，解题时注意要将混合物的质量转化为纯净物的质量后再计算。 1.【2025浙江绍兴质检】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法："每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出……"（已知主要发生的反应为2C+ZnCO₃=== (高温)Zn+3CO↑。）下列分析错误的是（ ） A.炉甘石属于混合物 B.该反应中一氧化碳为还原剂 C.冷却时锌由液态转化为固态会放热 D."冷定"后再"毁罐"取锌的目的是防止锌重新被氧化 2.【2025浙江杭州质检】除去二氧化碳中的一氧化碳的方法是（ ） A.通入足量的澄清石灰水 B.通过灼热的炭粉 C.通过灼热的氧化铜 D.通入紫色石蕊试液 3.【2026浙江杭州质检】某同学用含有CO₂的CO来模拟炼铁实验，他设计了如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。已知：3CO+Fe₂O₃=== (高温)2Fe+3CO₂，一氧化碳为有毒气体，为防止刚生成的铁被空气氧化，反应结束后需继续通一会儿气体，直至装置冷却。 (1)反应前要先通一段时间的气体，目的是________________________________________。 (2)写出B处玻璃管中发生反应的现象：____________________。 (3)装置D的作用：________________________________________。 (4)实验结束后，装置D中有部分溶液进入E处量筒中，请设计一种实验方案，确定该溶液中含有氢氧化钠：____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 关键点拨：一氧化碳具有还原性，在高温下可以还原氧化铁得到铁和二氧化碳，二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊，氢氧化钠能够与二氧化碳反应，而一氧化碳与氢氧化钠不反应，利用排液法可以收集到一氧化碳气体。 4.【2026浙江嘉兴期中】某科研学习小组进行了《从自然界中的铜到纪念币中的铜》的项目式学习。在查阅资料时，发现有以下三种炼铜的方法。 方法一：湿法炼铜。具体流程如下。 方法二：干法炼铜。先用高温煅烧孔雀石得到氧化铜，再利用氢气在高温的条件下来还原氧化铜得到单质铜。 方法三：生物炼铜。"吃岩石的细菌"利用空气中的氧气把硫化铜转化为硫酸铜，再进一步转变为单质铜。具体流程如下。 请回答： (1)方法一中最后一步，除铁外，也可用以下哪些金属制取铜？__________（填序号）。 A.锌　 B.银 　C.镁 (2)方法二中还原氧化铜的化学方程式是____________________。 (3)方法三中生物炼铜的优点有）__________（写出一点即可）。经测定某岩石由硫化铜（CuS）和其他不含铜元素的物质组成。现用该岩石制得3.2g铜，若不考虑铜元素的损耗，则岩石中硫化铜（CuS）的质量为__________g。 2 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $