6.1 金属矿物及铁的冶炼 第2课时（讲义）化学新教材沪教版九年级上册

第6章 金属资源综合利用 第1节  金属矿物及铁的冶炼 第2课时  铁的冶炼拓展及相关计算 课标要点 化学观念 1.能说出高炉炼铁与实验室炼铁在原料、设备、产物上的主要差异； 2.知道炼铁与炼钢的本质区别在于含碳量调控； 3.了解湿法冶金、电解法、热还原法三类金属冶炼方法 科学思维 1.建立“含杂质物质计算”的思维模型：矿石质量→纯物质质量→纯金属质量→产品（含杂质）质量； 2.能根据已知条件灵活选择化学方程式法或化学式元素质量法 探究实践 1.通过对比表格的填写与讨论，提升信息提取与归纳能力； 2.通过分层例题演算与小组互评，规范计算步骤和格式 科学态度 1.体会定量计算在工业生产中的实际意义——原料投料量、产物产量、成本核算均依赖准确计算； 2.认识焦炭、石灰石在炼铁中的多重作用，感受化学与技术、环境的关联。 学习重难点 重点： 1.高炉炼铁与实验室炼铁的区别； 2.炼铁与炼钢的对比； 3.含杂质物质化学计算的一般步骤与规范格式。 难点： 1.纯净物质量与混合物质量的正确换算（“纯度”概念的理解与运用） 2.两种计算方法（方程式法 vs 化学式法）的适用情境与灵活选用 知识点 工业炼铁（重点） （1）设备：高炉 （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 、 （4）生产产物： （具有较多杂质），密度 炉渣，故出铁口在出渣口下方。 （5）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等。 拓展延伸 一、工业炼铁：高炉（理解+应用） 1. 原料与作用 原料 作用 铁矿石 提供铁元素 焦炭 ①燃烧供热（C + O₂ → CO₂）；②制还原剂（C + CO₂ → 2CO） 石灰石 将矿石中的SiO₂转化为炉渣（造渣） 空气 助燃 2. 高炉内三步核心反应 ① 焦炭燃烧供热：C+O2CO2 ② 制还原气：C+CO22CO 3. ③ 还原铁：Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 ​ 3. 产物与出口设计 ①产品是生铁（含碳量2%~4.3%），不是纯铁。 ②生铁出口低于炉渣出口，原因是生铁密度大于炉渣，铁水沉在下方。 二、冶炼方法与金属活动性的关联（拓展理解） 1.金属越活泼，越难被还原： 2.中等活泼（Fe、Zn、Cu等）：热还原法（用C、CO、H₂加热还原） ③很活泼（Al、Mg、Na等）：电解法（如电解Al₂O₃制铝） 随学随练 1．（26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）下图是高炉炼铁及炉内主要化学反应示意图。根据图示，下列说法错误的是（ ） A．将矿石粉碎，增大接触面积，可使反应更快更充分 B．在A区发生反应的方程式为 C．石灰石的主要作用是提供炉内所需二氧化碳 D．最终得到的生铁从C口流出 2．（黑龙江大庆市肇源县农场学校等校2026-2027学年九年级上学期10月阶学情自测化学试题）工业炼铁的主要原理是（ ） A．用一氧化碳把铁从铁的氧化物中还原出来 B．用电解的方法得到铁 C．用铁矿石直接熔化得到铁 D．用碳把铁从化合物中置换出来 3．（26-27九年级上·河北邯郸·期中）有关铁的冶炼说法不正确的是（ ） A．把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉 B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变成炉渣 C．生铁的含碳量为2％～4.3％，钢的含碳量为0.03％～2％ D．在反应过程中，作还原剂，有还原性 知识点 工业炼铁中含杂质的相关计算（重点） 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． 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。 拓展延伸 工业炼铁中含杂质计算的核心要点，可以概括为一句话：代入化学方程式进行比例计算的，必须是纯净物的质量；矿石和生铁的质量都不能直接使用。 围绕这一原则，解题时需要把握以下四个关键环节。 一、先辨“身份”：明确谁是纯净物，谁是混合物 炼铁计算中涉及的物质通常分属两类，混淆二者是出错的首要原因： 物质 归属 在计算中的角色 赤铁矿石/磁铁矿石 混合物 含有 Fe₂O₃（或 Fe₃O₄）和杂质 Fe₂O₃ / Fe₃O₄ 纯净物（有效成分） 可以代入化学方程式 纯铁（Fe） 纯净物 方程式计算得到的直接产物 生铁 混合物 含纯铁 + 碳等杂质，不能直接代入 化学方程式表达的是纯物质之间的质量比关系，杂质不参与反应，自然不能进入比例式。 二、矿石侧：先“提纯”，再计算 若已知矿石质量和纯度，第一步必须将矿石质量换算为其中有效成分（Fe₂O₃等）的质量： 纯 Fe₂O₃ 质量 = 矿石总质量 × 矿石中 Fe₂O₃ 的质量分数 例如，1000 t 含 Fe₂O₃ 80% 的赤铁矿，参与反应的纯 Fe₂O₃ 只有 1000 t×80%=800 t1000 t×80%=800 t。-1-11 常见错误：直接把 1000 t 写在 Fe₂O₃ 下方列比例。这样算出的铁质量会偏大，因为杂质被“当成”了 Fe₂O₃。 三、产品侧：算出纯铁后，再“还原”为生铁 通过化学方程式（或铁元素守恒）算出的是纯铁质量。但题目通常问的是“生铁质量”，需要再除以生铁中铁的质量分数： 生铁质量 = 纯铁质量 ÷ 生铁中铁的质量分数 沿用上例，若生铁含铁 96%，则生铁质量 =560 t÷96%≈583.3 t=560 t÷96%≈583.3 t。 方向不能反：纯度用于矿石时是乘法（矿石 × 纯度 = 纯物质），用于产品时是除法（纯物质 ÷ 纯度 = 不纯产品）。 判断依据很简单：纯度是“纯物质占整体的比例”，已知整体求纯物质用乘，已知纯物质求整体用除。 四、两条计算路径：方程式法 vs 元素质量法 算出纯铁质量有两条路，可互为验算： 路径一：化学方程式法（通用性强） 以 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2  为比例依据： = x=560 t（纯铁） 160800 t=112x⇒x=560 t（纯铁）800 t160​=x112​⇒x=560 t（纯铁） 路径二：铁元素守恒法（快捷，但有限制） 若题目默认铁元素全部进入生铁（无损失），可直接用 Fe₂O₃ 中铁元素的质量分数（70%）计算： 800 t×70%=560 t（纯铁）800 t×70%=560 t（纯铁） 此法的前提是“铁元素无损失”。如果题目明确说“炼制过程中损失了 x% 的铁元素”，则需要在算出纯铁后，再除以 (1−x%)来反推所需矿石量或修正产量。 随学随练 1．（25-26九年级上·山西阳泉·期末）工业上常用赤铁矿或磁铁矿炼铁。根据矿石的质量可以计算炼出的铁的质量。求；含氧化铁160 t的赤铁矿，可炼出含杂质的生铁多少吨？(保留到整数) 2．（2026·山西忻州·二模）铁制品是日常生活中不可或缺的用具。现代工业常以赤铁矿石、焦炭和石灰石为原料，在高炉中炼铁。 （1）氧化铁中铁元素的质量分数为__________。 （2）用含氧化铁80%的赤铁矿石20t，理论上可炼出纯铁的质量为多少？ 拓展 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较（难点） 一、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 ，实验室炼铁原料和产物都是 。 2.设备不同：工业炼铁设备是 ，实验室炼铁用 。 3.温度不同：工业炼铁内温度 ，实验室炼铁玻璃管内温度较 。 4.对环境影响不同：工业炼铁对环境影响 ，实验室炼铁对环境影响 。 5.操作难易程度不同：工业炼铁工艺 ，实验室炼铁操作 。 二、金属的其他冶炼方法 常见金属的冶炼方法主要有以下5种 （1）电解法：主要使用于 中钠至铝之间的金属的冶炼。 （2）热还原法：主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。 （3）加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法）：主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼。 （4）置换法（湿法冶金）：即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。 （5）物理提取法：主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 （6）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： 活学活用 1．（25-26九年级下·山东烟台·阶段检测）关于金属的制备，下列说法错误的是（ ） A．工业上用焦炭与氧化铁直接反应来大规模制备生铁 B．可用焦炭与氧化铜高温反应制备铜 C．古代“沙里淘金”是将金单质富集 D．可通过电解熔融的氯化镁获取金属镁 2．（2026·江苏泰州·二模）《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载，下列说法正确的是（ ） A．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化 B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为）能溶于水 C．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素 D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素的含量升高 拓展延伸 实验室模拟炼铁与工业炼铁的比较，解题要点集中在四个维度的差异上。考试中常以选择题或填空题形式考查，需要准确区分“实验室的纯净与可控”和“工业的复杂与连续”。 一、核心差异对照表（解题速查） 对比维度 实验室模拟炼铁 工业高炉炼铁 还原剂来源 外部直接通入纯净 CO 焦炭燃烧产生 CO₂，CO₂ 再与焦炭反应生成 CO 原料 Fe₂O₃ 粉末、CO 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 设备 硬质玻璃管、酒精喷灯 高炉 产物 较纯净的铁（纯净物） 生铁（混合物，含碳 2%~4.3%） 尾气处理 必须处理（点燃或收集），CO 有毒 高炉尾气经净化后循环利用（含 CO 可作燃料） 二、解题必抓的四个要点 要点 1：产物本质不同——纯净物 vs 混合物 这是比较题中最常设置的陷阱。实验室用 CO 还原 Fe₂O₃ 得到的铁粉，题目通常默认是纯净的铁；而工业高炉炼出的产品是生铁，含有碳、硅、锰等杂质，属于混合物。选择题中若出现“两者产物相同”或“工业炼铁得到纯铁”的表述，直接判错。 要点 2：焦炭的作用是“双重”的 工业炼铁中焦炭的作用常被简化为“作还原剂”，这是不准确的。焦炭本身不直接还原铁矿石，它的作用是： ①燃烧供热：C + O₂ → CO₂（放热） ②制取还原剂：C + CO₂ → 2CO（高温） ③真正还原铁矿石的是CO，不是焦炭。题目若说“焦炭作还原剂”或“焦炭将铁还原出来”，是错误的。 要点 3：实验操作顺序——“先气后灯，先灯后气” 实验室模拟炼铁的操作顺序是高频考点： ①开始：先通 CO 排尽装置内空气，再点燃酒精喷灯。目的是防止 CO 与空气混合加热爆炸。 ②结束：先熄灭酒精喷灯，继续通 CO 直至玻璃管冷却。目的是防止生成的铁在高温下被重新氧化，同时防止石灰水倒吸。 ③口诀记忆：“CO 早出晚归，酒精喷灯迟到早退。”工业炼铁是连续生产，不存在这种“先通后点”的操作顺序问题，比较题中若将实验室操作套用到工业场景，即为错误。 要点 4：石灰石的作用不可遗漏 工业炼铁原料中石灰石的作用是造渣：将矿石中的 SiO₂ 转化为炉渣除去。实验室模拟炼铁不需要石灰石，因为使用的是纯净 Fe₂O₃ 粉末，不含 SiO₂ 杂质。比较题中问“实验室装置中为什么没有石灰石”，答案即：原料是纯 Fe₂O₃，无需除杂。 三、典型设错方式识别 常见错误表述 错因 正确理解 “工业炼铁中焦炭作还原剂” 混淆焦炭与 CO 的角色 焦炭制 CO，CO 才是还原剂 “实验室炼铁得到生铁” 混淆产物 实验室得到纯净铁粉 “工业炼铁先通 CO 再加热” 套用实验室操作 高炉连续生产，无此步骤 “两者装置都需要尾气处理” 忽略工业尾气净化流程 工业尾气经净化后循环使用，实验室必须专门处理 “石灰石提供铁元素” 混淆原料功能 铁矿石提供铁元素，石灰石用于造渣 四、一句话总结 比较题的解题逻辑是：实验室追求“纯”与“控”（纯 CO、纯 Fe₂O₃、纯净产物、严格操作顺序），工业追求“连续”与“成本”（廉价原料、焦炭自产还原剂、石灰石除杂、产物为生铁）。抓住这条主线，绝大多数比较类判断都能快速定位。 题型 工业炼铁 ▌例1 （2026·河南周口·三模）如图所示为某钢铁厂高炉炼铁的大致流程示意图（部分物质已略去）。下列说法正确的是（ ） A．气体①是CO B．气体②→③反应的化学方程式为 C．物质③是熟铁 D．气体①和气体②均由分子构成，化学性质相似 解题贴士 “工业炼铁”的解题，核心陷阱集中在还原剂的真实身份、焦炭的双重作用以及产物与反应类型的误判上。以下按题型分类梳理关键贴士。 一、原理与角色辨析类 这是选择题和填空题的高频失分点。 贴士 1：还原剂是 CO，不是焦炭 高炉中直接还原铁矿石（如 Fe₂O₃）的物质是一氧化碳，不是焦炭本身。焦炭的作用是燃烧供热（C + O₂ → CO₂）以及制取还原剂（C + CO₂ → 2CO）。题目若表述为“焦炭将铁还原出来”或“焦炭作还原剂”，直接判错。 贴士 2：该反应不是置换反应 工业炼铁的主反应 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中，反应物是两种化合物，生成物是一种单质和一种化合物，不符合置换反应“单质+化合物→单质+化合物”的定义。看到“该反应属于置换反应”的选项，立刻排除。 贴士 3：石灰石不提供铁，也不产铁 石灰石（CaCO₃）的作用是将矿石中的二氧化硅（SiO₂）转化为炉渣除去。铁元素全部来自铁矿石。选项若说“石灰石参与生成铁”或“石灰石提供铁元素”，均为错误。-8-9 二、产物与物质分类类 贴士 4：产物是生铁（混合物），不是纯铁 工业高炉的产品是含碳量 2%~4.3% 的生铁，属于混合物；实验室模拟得到的是较纯净的铁粉。题目说“工业炼铁得到纯铁”或“产物是纯净物”，判错。 贴士 5：生铁含碳量高于钢 生铁含碳 2%~4.3%，钢含碳 0.03%~2%。炼钢的本质是降低含碳量，不是冶炼新金属。比较生铁与钢含碳量高低的选项，记住“生铁高，钢低”。 三、实验操作与现象类（若题目涉及模拟装置） 贴士 6：CO“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退” 实验开始时先通 CO 排空气，再点灯（防爆炸）；结束时先灭灯，继续通 CO 至冷却（防铁重新氧化、防倒吸）。选择题中若出现“先加热后通 CO”，必错。 贴士 7：现象是“红棕色变黑” Fe₂O₃ 是红棕色，铁粉是黑色。描述为“黑色变红色”或“红色变银白色”均错。 四、含杂质计算类（简要提醒） 贴士 8：代入方程式的必须是纯物质质量 矿石质量 × 纯度 = 纯 Fe₂O₃ 质量，这一步是乘法；算出纯铁后 ÷ 生铁含铁量 = 生铁质量，这一步是除法。方向搞反是最高频的计算错误。 一句话速记 焦炭供热制 CO，还原靠 CO 不靠碳；产物生铁非纯铁，反应不是置换算；石灰石只造炉渣，红棕变黑记心间。 ▌对点练1-1 （26-27九年级上·山东德州·阶段检测）哈伊高铁是我国纬度最高的高速铁路，哈尔滨至伊春的通行时间由原来约7小时缩短至2小时左右。建设过程中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2（过程I到过程III）。 （1）过程I主要发生在高炉的_____（填“A”或“B”或“C”）区域。 （2）过程II发生的反应是_____反应（填基本反应类型）。 （3）炼铁时将铁矿石粉碎的目的是__________。 （4）炉渣中含有硅酸钙CaSiO3，其中硅元素的化合价是_____。 （5）如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程III中发生反应的化学方程式为__________________。 （6）过程IV生铁炼钢中，通入O2主要是为了降低生铁中_____元素的含量。 ▌对点练1-2 （26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题。 （1）赤铁矿石的主要成分为___________。粉碎机将矿石粉碎的目的是增大反应物_______________，使反应快速充分。 （2）还原反应室中发生两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为：和______________，这两个反应前后铁元素的化合价均______（填“升高”或“降低”）。 （3）催化反应室中发生的反应之一为，其中X的化学式为______。 题型 含杂质的相关计算 ▌例2 （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） 解题贴士 一、总原则：一句话锁定 化学方程式只认纯净物，混合物质量一律不能直接代入比例式。 这是所有含杂质计算题的“总开关”。看到矿石、生铁、稀盐酸、溶液等字眼，第一反应就是：它是混合物，不能直接写进方程式下方。 二、第一步：纯度换算的方向判断 贴士 1：已知整体求部分用乘法，已知部分求整体用除法 情境 运算 公式 已知矿石总质量，求纯 Fe₂O₃ 质量 乘 纯物质 = 混合物 × 纯度 已知纯铁质量，求生铁质量 除 混合物 = 纯物质 ÷ 纯度 判断口诀：“纯度是纯物质占整体的比例”——整体×比例=部分（乘），部分÷比例=整体（除）。方向搞反是最高频错误，做完后可用“纯度小于100%，所以不纯物质量应大于纯物质量”来验算：矿石质量应大于其中 Fe₂O₃ 质量，生铁质量应大于其中纯铁质量。 贴士 2：纯度只用于“含该成分”的物质，不能张冠李戴 矿石的纯度指的是“矿石中 Fe₂O₃ 的质量分数”，不是“铁元素的质量分数”。若题目给的是“含铁 56% 的矿石”，这里的 56% 是铁元素在矿石中的含量，不能直接当作 Fe₂O₃ 的纯度使用，需先换算（见贴士 5）。 三、第二步：化学方程式计算的规范 贴士 3：设未知数时写“纯物质的质量” 设“生成纯铁的质量为 x”，不要设“生铁的质量为 x”。设错未知数，后续比例式必然带错。 贴士 4：相对分子质量对号入座，不要漏乘系数 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中，Fe₂O₃ 下方写 160，Fe 下方写 112（56×2），不是 56。漏乘系数是常见低级错误。 四、第三步：两条路径的选择与验算 贴士 5：元素质量法可作捷径，但有前提 若铁元素全部进入产物（题目未提损失），可用： 纯铁质量 = 纯 Fe₂O₃ 质量 × Fe₂O₃ 中铁元素的质量分数（70%） 此法快捷，适合检验方程式法结果。但若题目明确“铁元素损失 x%”，则需在算出理论纯铁后，再乘以 (1−x%) 修正，不能直接用元素质量法一步到位。 贴士 6：两种方法结果应一致，不一致必有一处错 方程式法算出纯铁560 t，元素质量法也算出 560 t，互相验证。若两法结果不同，检查：纯度方向是否反了、相对分子质量是否漏乘系数、铁元素质量分数是否算错（Fe₂O₃ 为 70%，Fe₃O₄ 为 72.4%）。 五、第四步：产品侧换算与作答 贴士 7：算出纯铁只是“半成品”，题目问什么再换什么 题目问“生铁质量”→纯铁÷生铁含铁量；问“含铁 96% 的生铁”→同上；问“纯铁质量”→直接作答。不要算完纯铁就停笔，也不要多除一次。 贴士 8：结果保留合理有效数字，答句带单位 一般保留一位小数或按题目要求。答句写“答：理论上可炼出含铁 96% 的生铁约 583.3 t”，单位不能丢。 一句话总结 矿石先乘纯度提纯，方程式只算纯物，产品再除纯度还原；乘除方向用“不纯物质量更大”验算，两法互验保平安。 ▌对点练2-1（2026·内蒙古通辽·模拟预测）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？ ▌对点练2-2（25-26九年级上·山东泰安·期末）炼铁厂现有含96吨的赤铁矿，该赤铁矿中含有铁元素的质量为________吨；理论上利用这些铁矿石可以炼出含铁96%的生铁________吨。 基础通关 1．（26-27九年级上·黑龙江绥化·期中）工业炼铁的主要原理是（ ） A．一氧化碳还原氧化铁 B．碳还原氧化铜 C．电解氧化铝 D．加热分解氧化铁 2．（黑龙江大庆市肇源县联合团体2026-2027学年九年级上学期10月阶段学情自测化学试题）工业上用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁，下列说法错误的是（ ） A．炼铁的主要设备是高炉 B．焦炭在炼铁过程中既作燃料，又能生成还原剂 C．石灰石可将矿石中的杂质转化为炉渣 D．高炉炼铁得到的是纯铁 3．（2026·江苏常州·二模）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 4．（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 5．（2026·河南周口·二模）古籍《天工开物》记载炼铁工艺，工业炼铁主要产物是（ ） A．纯铁 B．生铁 C．钢 D．氧化铁 6．（2026·山西运城·二模）高炉炼铁的主要原料有赤铁矿、焦炭、空气、石灰石等，X为一种物质，其主要转化流程如图所示。下列分析正确的是（ ） A．过程①和②中焦炭的作用相同 B．X与二氧化碳的物质类别相同 C．赤铁矿石的主要成分为四氧化三铁 D．生铁与钢的含碳量及性质完全相同 7．（2026·河南平顶山·三模）某种铁的氧化物X与足量的CO充分反应，生成的气体被足量的澄清石灰水充分吸收，生成沉淀的质量与X的质量比为50：29，则X的成分可能是（ ） A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe2O3和Fe3O4 8．（2026·河南驻马店·三模）用足量的一氧化碳还原某和的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了6.4 g，则原固体混合物的质量可能为（ ） A．10 g B．18 g C．22 g D．27 g 9．（2026·山东淄博·二模）我国自主研发成功的“氢基竖炉近零碳炼铁技术”推动了钢铁行业绿色转型，其流程如图所示。下列说法错误的是（ ） A．稀有气体作保护气，利用了其化学性质活泼的特点 B．余热回收系统可节约能源，提高资源利用率 C．氢基竖炉中发生的反应利用了氢气的还原性 D．该技术用氢气炼铁，可减少碳排放，助力实现碳中和 10．（2026·河南平顶山·二模）《天工开物》一书中蕴含着丰富的化学史料，书中记载的下列技艺中不涉及化学变化的是（ ） A．《作咸》卷：海水晒盐 B．《锤锻》卷：用铁矿石炼铁 C．《燔石》卷：煅烧石灰石 D．《曲蘖》卷：用高粱酿酒 11．（2026·山西吕梁·三模）竖炉炼铁的工艺流程如图所示，和都可以还原铁的氧化物。下列说法正确的是（ ） A．赤铁矿石的主要成分为 B．将赤铁矿石粉碎过程中发生的是物理变化 C．还原反应室中发生的反应均属于置换反应 D．原料是赤铁矿石、天然气，高温尾气 12．（26-27九年级上·天津南开·期中）工业上以赤铁矿（主要成分，杂质不含铁）为原料，用一氧化碳还原炼铁，主要反应为。下列说法正确的是（ ） A．同质量的和中所含铁元素的质量比为 B．某赤铁矿石中含80%，则该矿石中铁元素的质量分数为56% C．将CO气体通过灼热的，若固体质量减少24g，则参加反应的CO质量为28g D．某混合气体由CO和组成，若其中氧元素的质量分数为60%，则CO和的分子个数比为 素养提升 13．（黑龙江大庆市肇源县五校2026-2027学年九年级上学期10月阶段学情自测化学试题）工业上用赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁。请回答下列问题。 （1）Fe2O3的相对分子质量为_____。 （2）Fe2O3中铁元素的质量分数为_____。 （3）某赤铁矿中Fe2O3的质量分数为80%，则该矿石中铁元素的质量分数为_____。 （4）高炉炼铁中，焦炭有两个重要作用：一是________，二是________。 14．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）生铁是一种铁的合金，主要含铁，还含少量碳、硫、磷等杂质。某工厂准备用生铁为原料，炼制钢，下图是炼钢的流程。 根据流程，回答下列问题： （1）炼钢中需要鼓入纯氧，制取氧气最好选用_________________(选填“高锰酸钾”或“氯酸钾”或“过氧化氢溶液”)。 （2）生铁粉碎后，反应速率会大大加快，原因是______________________________。 （3）炼钢炉中鼓入纯氧后，发生很多反应，写出脱硫、脱磷反应的文字表达式___________________________________，___________________________________。 （4）炉气通入B中的目的是_________________________________。 15．（26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）哈伊高铁是我国纬度最高的高速铁路，哈尔滨至伊春的通行时间由原来约7小时缩短至2小时左右。建设过程中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2(过程I到过程III)。 （1）过程I主要发生在高炉的_____(填“A”或“B”或“C”)区域。 （2）过程II发生的反应是_____反应(填基本反应类型)。 （3）炼铁时将铁矿石粉碎的目的是_____。 （4）炉渣中含有硅酸钙CaSiO3，其中硅元素的化合价是_____。 （5）如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程III中发生反应的化学方程式为_____。 （6）某钢铁厂用1200t含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁，理论上可生产含杂质4%的生铁的质量为_____t。 （7）过程IV生铁炼钢中，通入O2主要是为了降低生铁中_____元素的含量。 迁移创新 16．（2026·河北唐山·模拟预测）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____________________。 17．（2026·河北邯郸·三模）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)。 18．（25-26九年级下·广东珠海·期中）我国科学家发现月壤中含有FeO，提出利用月球高真空、强光照环境，在高温下使月壤发生化学反应，从而获得铁，为月球基地建设提供材料。月球上获得铁的设想如图1所示。 （1）FeO中铁元素的化合价是_____。 （2）科学家提出用月壤获得铁的化学方程式为2FeO2Fe+O2↑。 i.反应所需高温来源于_____。 ii.在月球上炼铁的优点是_____(写一个)。 iii.取960g月壤(含FeO15%)，利用上述方法炼铁，理论上可获得铁的质量是多少?(写出计算过程) _____。 iv.若用该方法处理月壤样品(含FeO15%)的实验数据如图2所示。反应进行到t1时，生成氧气的质量为_____g。 19.（26-27九年级上·山东日照·阶段检测）从古至今，炼铁是非常重要的工艺。 （1）《三省边防备览》中记载了古法炼铁：“铁炉高一丈七八尺……..旁用风箱，十数人轮流曳之，日夜不断；火炉底有桥，矿渣分出。矿之化为铁者，流出成铁板。” ①保证“日夜不断火”的原理是___________________(用化学方程式表示)； ②“旁用风箱，十数人轮流曳之”，用风箱不断鼓风的目的是_____________________； ③“流出成铁板”中的“铁板”属于______(填“纯净物”或“混合物”)。 （2）利用磁铁矿冶炼生铁的流程如下。 ①白云石的主要成分是，熔剂中一定含有的两种金属氧化物是______(填化学式)。 ②“高温烧结”是将矿石烧成多孔结构，其目的是___________________。 ③以上流程中回收的煤气可用作______，流程中还可以回收______循环利用。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6章 金属资源综合利用 第1节  金属矿物及铁的冶炼 第2课时  铁的冶炼拓展及相关计算 课标要点 化学观念 1.能说出高炉炼铁与实验室炼铁在原料、设备、产物上的主要差异； 2.知道炼铁与炼钢的本质区别在于含碳量调控； 3.了解湿法冶金、电解法、热还原法三类金属冶炼方法 科学思维 1.建立“含杂质物质计算”的思维模型：矿石质量→纯物质质量→纯金属质量→产品（含杂质）质量； 2.能根据已知条件灵活选择化学方程式法或化学式元素质量法 探究实践 1.通过对比表格的填写与讨论，提升信息提取与归纳能力； 2.通过分层例题演算与小组互评，规范计算步骤和格式 科学态度 1.体会定量计算在工业生产中的实际意义——原料投料量、产物产量、成本核算均依赖准确计算； 2.认识焦炭、石灰石在炼铁中的多重作用，感受化学与技术、环境的关联。 学习重难点 重点： 1.高炉炼铁与实验室炼铁的区别； 2.炼铁与炼钢的对比； 3.含杂质物质化学计算的一般步骤与规范格式。 难点： 1.纯净物质量与混合物质量的正确换算（“纯度”概念的理解与运用） 2.两种计算方法（方程式法 vs 化学式法）的适用情境与灵活选用 知识点 工业炼铁（重点） （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）生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 （5）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等。 拓展延伸 一、工业炼铁：高炉（理解+应用） 1. 原料与作用 原料 作用 铁矿石 提供铁元素 焦炭 ①燃烧供热（C + O₂ → CO₂）；②制还原剂（C + CO₂ → 2CO） 石灰石 将矿石中的SiO₂转化为炉渣（造渣） 空气 助燃 2. 高炉内三步核心反应 ① 焦炭燃烧供热：C+O2CO2 ② 制还原气：C+CO22CO 3. ③ 还原铁：Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 ​ 3. 产物与出口设计 ①产品是生铁（含碳量2%~4.3%），不是纯铁。 ②生铁出口低于炉渣出口，原因是生铁密度大于炉渣，铁水沉在下方。 二、冶炼方法与金属活动性的关联（拓展理解） 1.金属越活泼，越难被还原： 2.中等活泼（Fe、Zn、Cu等）：热还原法（用C、CO、H₂加热还原） ③很活泼（Al、Mg、Na等）：电解法（如电解Al₂O₃制铝） 随学随练 1．（26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·期中）下图是高炉炼铁及炉内主要化学反应示意图。根据图示，下列说法错误的是（ ） A．将矿石粉碎，增大接触面积，可使反应更快更充分 B．在A区发生反应的方程式为 C．石灰石的主要作用是提供炉内所需二氧化碳 D．最终得到的生铁从C口流出 【答案】C 【解析】A.将矿石粉碎可增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应进行得更充分，说法正确。 B.A区是CO还原氧化铁生成铁的反应区域，反应方程式正确。 C.石灰石的主要作用是将矿石中的杂质转化为炉渣除去；炉内的二氧化碳主要来自焦炭与热空气中氧气的反应，石灰石分解产生的二氧化碳并非其主要作用，说法错误。 D.熔融生铁的密度远大于炉渣，会沉积在高炉最底部，从位置最低的C口流出；密度较小的炉渣浮在铁水上方，从位置更高的D口流出，说法正确。 2．（黑龙江大庆市肇源县农场学校等校2026-2027学年九年级上学期10月阶学情自测化学试题）工业炼铁的主要原理是（ ） A．用一氧化碳把铁从铁的氧化物中还原出来 B．用电解的方法得到铁 C．用铁矿石直接熔化得到铁 D．用碳把铁从化合物中置换出来 【答案】A 【解析】工业炼铁的核心逻辑是先利用焦炭与空气反应生成还原剂一氧化碳，再由一氧化碳在高温下还原铁的氧化物得到单质铁。 3．（26-27九年级上·河北邯郸·期中）有关铁的冶炼说法不正确的是（ ） A．把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉 B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变成炉渣 C．生铁的含碳量为2％～4.3％，钢的含碳量为0.03％～2％ D．在反应过程中，作还原剂，有还原性 【答案】D 【解析】A.高炉炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石，一起投入高炉，正确。 B.石灰石作用：将矿石杂质二氧化硅转化成炉渣除去，正确。 C.生铁含碳量2%∼4.3%；钢含碳量0.03%∼2%，数据正确。 D.Fe2O3是氧化铁，反应中失去氧，是氧化剂，具有氧化性；CO得到氧，才是还原剂、有还原性，错误。 知识点 工业炼铁中含杂质的相关计算（重点） 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。 拓展延伸 工业炼铁中含杂质计算的核心要点，可以概括为一句话：代入化学方程式进行比例计算的，必须是纯净物的质量；矿石和生铁的质量都不能直接使用。 围绕这一原则，解题时需要把握以下四个关键环节。 一、先辨“身份”：明确谁是纯净物，谁是混合物 炼铁计算中涉及的物质通常分属两类，混淆二者是出错的首要原因： 物质 归属 在计算中的角色 赤铁矿石/磁铁矿石 混合物 含有 Fe₂O₃（或 Fe₃O₄）和杂质 Fe₂O₃ / Fe₃O₄ 纯净物（有效成分） 可以代入化学方程式 纯铁（Fe） 纯净物 方程式计算得到的直接产物 生铁 混合物 含纯铁 + 碳等杂质，不能直接代入 化学方程式表达的是纯物质之间的质量比关系，杂质不参与反应，自然不能进入比例式。 二、矿石侧：先“提纯”，再计算 若已知矿石质量和纯度，第一步必须将矿石质量换算为其中有效成分（Fe₂O₃等）的质量： 纯 Fe₂O₃ 质量 = 矿石总质量 × 矿石中 Fe₂O₃ 的质量分数 例如，1000 t 含 Fe₂O₃ 80% 的赤铁矿，参与反应的纯 Fe₂O₃ 只有 1000 t×80%=800 t1000 t×80%=800 t。-1-11 常见错误：直接把 1000 t 写在 Fe₂O₃ 下方列比例。这样算出的铁质量会偏大，因为杂质被“当成”了 Fe₂O₃。 三、产品侧：算出纯铁后，再“还原”为生铁 通过化学方程式（或铁元素守恒）算出的是纯铁质量。但题目通常问的是“生铁质量”，需要再除以生铁中铁的质量分数： 生铁质量 = 纯铁质量 ÷ 生铁中铁的质量分数 沿用上例，若生铁含铁 96%，则生铁质量 =560 t÷96%≈583.3 t=560 t÷96%≈583.3 t。 方向不能反：纯度用于矿石时是乘法（矿石 × 纯度 = 纯物质），用于产品时是除法（纯物质 ÷ 纯度 = 不纯产品）。 判断依据很简单：纯度是“纯物质占整体的比例”，已知整体求纯物质用乘，已知纯物质求整体用除。 四、两条计算路径：方程式法 vs 元素质量法 算出纯铁质量有两条路，可互为验算： 路径一：化学方程式法（通用性强） 以 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2  为比例依据： = x=560 t（纯铁） 160800 t=112x⇒x=560 t（纯铁）800 t160​=x112​⇒x=560 t（纯铁） 路径二：铁元素守恒法（快捷，但有限制） 若题目默认铁元素全部进入生铁（无损失），可直接用 Fe₂O₃ 中铁元素的质量分数（70%）计算： 800 t×70%=560 t（纯铁）800 t×70%=560 t（纯铁） 此法的前提是“铁元素无损失”。如果题目明确说“炼制过程中损失了 x% 的铁元素”，则需要在算出纯铁后，再除以 (1−x%)来反推所需矿石量或修正产量。 随学随练 1．（25-26九年级上·山西阳泉·期末）工业上常用赤铁矿或磁铁矿炼铁。根据矿石的质量可以计算炼出的铁的质量。求；含氧化铁160 t的赤铁矿，可炼出含杂质的生铁多少吨？(保留到整数) 【答案】 解：设可以炼出含杂质的生铁质量为x 答：可炼出含杂质的生铁117吨。 【解析】见答案。 2．（2026·山西忻州·二模）铁制品是日常生活中不可或缺的用具。现代工业常以赤铁矿石、焦炭和石灰石为原料，在高炉中炼铁。 （1）氧化铁中铁元素的质量分数为__________。 （2）用含氧化铁80%的赤铁矿石20t，理论上可炼出纯铁的质量为多少？ 【答案】（1）70% （2）设理论上可炼出纯铁的质量为x， ， 答：理论上可炼出纯铁的质量为11.2t。 【解析】（1）氧化铁中铁元素的质量分数为：； （2）见答案。 拓展 实验室模拟炼铁和工业炼铁比较（难点） 一、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。 二、金属的其他冶炼方法 常见金属的冶炼方法主要有以下5种 （1）电解法：主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼。 （2）热还原法：主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼。 （3）加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法）：主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼。 （4）置换法（湿法冶金）：即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来。 （5）物理提取法：主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。 （6）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 活学活用 1．（25-26九年级下·山东烟台·阶段检测）关于金属的制备，下列说法错误的是（ ） A．工业上用焦炭与氧化铁直接反应来大规模制备生铁 B．可用焦炭与氧化铜高温反应制备铜 C．古代“沙里淘金”是将金单质富集 D．可通过电解熔融的氯化镁获取金属镁 【答案】A 【解析】A.工业大规模冶炼生铁（高炉炼铁）时，焦炭先和热空气反应生成，再与过量焦炭反应生成还原剂，最终由还原氧化铁得到铁，反应为，并非焦炭与氧化铁直接反应，A错误。 B.焦炭具有还原性，高温下可还原氧化铜制备铜，反应为，B正确。 C.金化学性质极稳定，自然界中以单质形式存在，“沙里淘金”是利用金和沙的密度差异富集金单质，C正确。 D.镁是活泼金属，工业上通过电解熔融氯化镁制备金属镁，反应为，D正确。 2．（2026·江苏泰州·二模）《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载，下列说法正确的是（ ） A．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化 B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为）能溶于水 C．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素 D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素的含量升高 【答案】A 【解析】A.冶炼铁过程中铁的氧化物（如）被还原为铁单质，有新物质生成，属于化学变化，说法正确。 B.难溶于水，“淘洗铁砂”是利用密度差异分选铁矿石，说法错误。 C.地壳中含量最高的金属元素是铝元素，铁元素含量低于铝，说法错误。 D.生铁含碳量（2%~4.3%）高于钢（0.03%~2%），高温锻打时生铁中的碳与氧气反应生成气体除去，碳元素含量降低，说法错误。 拓展延伸 实验室模拟炼铁与工业炼铁的比较，解题要点集中在四个维度的差异上。考试中常以选择题或填空题形式考查，需要准确区分“实验室的纯净与可控”和“工业的复杂与连续”。 一、核心差异对照表（解题速查） 对比维度 实验室模拟炼铁 工业高炉炼铁 还原剂来源 外部直接通入纯净 CO 焦炭燃烧产生 CO₂，CO₂ 再与焦炭反应生成 CO 原料 Fe₂O₃ 粉末、CO 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 设备 硬质玻璃管、酒精喷灯 高炉 产物 较纯净的铁（纯净物） 生铁（混合物，含碳 2%~4.3%） 尾气处理 必须处理（点燃或收集），CO 有毒 高炉尾气经净化后循环利用（含 CO 可作燃料） 二、解题必抓的四个要点 要点 1：产物本质不同——纯净物 vs 混合物 这是比较题中最常设置的陷阱。实验室用 CO 还原 Fe₂O₃ 得到的铁粉，题目通常默认是纯净的铁；而工业高炉炼出的产品是生铁，含有碳、硅、锰等杂质，属于混合物。选择题中若出现“两者产物相同”或“工业炼铁得到纯铁”的表述，直接判错。 要点 2：焦炭的作用是“双重”的 工业炼铁中焦炭的作用常被简化为“作还原剂”，这是不准确的。焦炭本身不直接还原铁矿石，它的作用是： ①燃烧供热：C + O₂ → CO₂（放热） ②制取还原剂：C + CO₂ → 2CO（高温） ③真正还原铁矿石的是CO，不是焦炭。题目若说“焦炭作还原剂”或“焦炭将铁还原出来”，是错误的。 要点 3：实验操作顺序——“先气后灯，先灯后气” 实验室模拟炼铁的操作顺序是高频考点： ①开始：先通 CO 排尽装置内空气，再点燃酒精喷灯。目的是防止 CO 与空气混合加热爆炸。 ②结束：先熄灭酒精喷灯，继续通 CO 直至玻璃管冷却。目的是防止生成的铁在高温下被重新氧化，同时防止石灰水倒吸。 ③口诀记忆：“CO 早出晚归，酒精喷灯迟到早退。”工业炼铁是连续生产，不存在这种“先通后点”的操作顺序问题，比较题中若将实验室操作套用到工业场景，即为错误。 要点 4：石灰石的作用不可遗漏 工业炼铁原料中石灰石的作用是造渣：将矿石中的 SiO₂ 转化为炉渣除去。实验室模拟炼铁不需要石灰石，因为使用的是纯净 Fe₂O₃ 粉末，不含 SiO₂ 杂质。比较题中问“实验室装置中为什么没有石灰石”，答案即：原料是纯 Fe₂O₃，无需除杂。 三、典型设错方式识别 常见错误表述 错因 正确理解 “工业炼铁中焦炭作还原剂” 混淆焦炭与 CO 的角色 焦炭制 CO，CO 才是还原剂 “实验室炼铁得到生铁” 混淆产物 实验室得到纯净铁粉 “工业炼铁先通 CO 再加热” 套用实验室操作 高炉连续生产，无此步骤 “两者装置都需要尾气处理” 忽略工业尾气净化流程 工业尾气经净化后循环使用，实验室必须专门处理 “石灰石提供铁元素” 混淆原料功能 铁矿石提供铁元素，石灰石用于造渣 四、一句话总结 比较题的解题逻辑是：实验室追求“纯”与“控”（纯 CO、纯 Fe₂O₃、纯净产物、严格操作顺序），工业追求“连续”与“成本”（廉价原料、焦炭自产还原剂、石灰石除杂、产物为生铁）。抓住这条主线，绝大多数比较类判断都能快速定位。 题型 工业炼铁 ▌例1 （2026·河南周口·三模）如图所示为某钢铁厂高炉炼铁的大致流程示意图（部分物质已略去）。下列说法正确的是（ ） A．气体①是CO B．气体②→③反应的化学方程式为 C．物质③是熟铁 D．气体①和气体②均由分子构成，化学性质相似 【答案】B 【解析】A. 空气过量时氧气充足，焦炭完全燃烧生成二氧化碳，故气体①是二氧化碳，错误； B. 二氧化碳能与焦炭在高温下反应生成一氧化碳，则气体②是一氧化碳，则气体②→③的反应为一氧化碳与赤铁矿的主要成分氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：，正确； C. 高炉炼铁产物③是生铁，不是熟铁，错误； D. 由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，气体①是二氧化碳，气体②是一氧化碳，一氧化碳和二氧化碳均由分子构成，但是分子构成不同，故化学性质不同，错误。 解题贴士 “工业炼铁”的解题，核心陷阱集中在还原剂的真实身份、焦炭的双重作用以及产物与反应类型的误判上。以下按题型分类梳理关键贴士。 一、原理与角色辨析类 这是选择题和填空题的高频失分点。 贴士 1：还原剂是 CO，不是焦炭 高炉中直接还原铁矿石（如 Fe₂O₃）的物质是一氧化碳，不是焦炭本身。焦炭的作用是燃烧供热（C + O₂ → CO₂）以及制取还原剂（C + CO₂ → 2CO）。题目若表述为“焦炭将铁还原出来”或“焦炭作还原剂”，直接判错。 贴士 2：该反应不是置换反应 工业炼铁的主反应 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中，反应物是两种化合物，生成物是一种单质和一种化合物，不符合置换反应“单质+化合物→单质+化合物”的定义。看到“该反应属于置换反应”的选项，立刻排除。 贴士 3：石灰石不提供铁，也不产铁 石灰石（CaCO₃）的作用是将矿石中的二氧化硅（SiO₂）转化为炉渣除去。铁元素全部来自铁矿石。选项若说“石灰石参与生成铁”或“石灰石提供铁元素”，均为错误。-8-9 二、产物与物质分类类 贴士 4：产物是生铁（混合物），不是纯铁 工业高炉的产品是含碳量 2%~4.3% 的生铁，属于混合物；实验室模拟得到的是较纯净的铁粉。题目说“工业炼铁得到纯铁”或“产物是纯净物”，判错。 贴士 5：生铁含碳量高于钢 生铁含碳 2%~4.3%，钢含碳 0.03%~2%。炼钢的本质是降低含碳量，不是冶炼新金属。比较生铁与钢含碳量高低的选项，记住“生铁高，钢低”。 三、实验操作与现象类（若题目涉及模拟装置） 贴士 6：CO“早出晚归”，酒精喷灯“迟到早退” 实验开始时先通 CO 排空气，再点灯（防爆炸）；结束时先灭灯，继续通 CO 至冷却（防铁重新氧化、防倒吸）。选择题中若出现“先加热后通 CO”，必错。 贴士 7：现象是“红棕色变黑” Fe₂O₃ 是红棕色，铁粉是黑色。描述为“黑色变红色”或“红色变银白色”均错。 四、含杂质计算类（简要提醒） 贴士 8：代入方程式的必须是纯物质质量 矿石质量 × 纯度 = 纯 Fe₂O₃ 质量，这一步是乘法；算出纯铁后 ÷ 生铁含铁量 = 生铁质量，这一步是除法。方向搞反是最高频的计算错误。 一句话速记 焦炭供热制 CO，还原靠 CO 不靠碳；产物生铁非纯铁，反应不是置换算；石灰石只造炉渣，红棕变黑记心间。 ▌对点练1-1 （26-27九年级上·山东德州·阶段检测）哈伊高铁是我国纬度最高的高速铁路，哈尔滨至伊春的通行时间由原来约7小时缩短至2小时左右。建设过程中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2（过程I到过程III）。 （1）过程I主要发生在高炉的_____（填“A”或“B”或“C”）区域。 （2）过程II发生的反应是_____反应（填基本反应类型）。 （3）炼铁时将铁矿石粉碎的目的是__________。 （4）炉渣中含有硅酸钙CaSiO3，其中硅元素的化合价是_____。 （5）如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程III中发生反应的化学方程式为__________________。 （6）过程IV生铁炼钢中，通入O2主要是为了降低生铁中_____元素的含量。 【答案】（1）A （2）化合 （3）增大反应物的接触面积，使反应更快（加快反应速率）、更充分 （4）+4 （5）4CO+Fe3O43Fe+4CO2 （6）碳 【解析】（1）由图可知，过程I为焦炭和热空气里的氧气反应，应发生在热空气通入的位置，即图中A位置。 （2）过程II是二氧化碳和焦炭在高温的条件下生成一氧化碳，反应物为两种，生成物为一种，属于化合反应。 （3）反应物的接触面积越大，反应速率越快。炼铁时将铁矿石粉碎的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （4）硅酸钙CaSiO3，设硅元素的化合价为x，钙通常为+2价，氧通常为-2价，根据化合物中正负化合价代数和为0的原则：，。 （5）磁铁矿主要成分是，过程III为一氧化碳和四氧化三铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳。 （6）生铁和钢都是铁、碳合金，生铁炼钢的主要原理是利用氧气和生铁中的碳反应产生二氧化碳气体以降低生铁中的含碳量。 ▌对点练1-2 （26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题。 （1）赤铁矿石的主要成分为___________。粉碎机将矿石粉碎的目的是增大反应物_______________，使反应快速充分。 （2）还原反应室中发生两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为：和______________，这两个反应前后铁元素的化合价均______（填“升高”或“降低”）。 （3）催化反应室中发生的反应之一为，其中X的化学式为______。 【答案】（1）氧化铁/Fe2O3 接触面积 （2）降低 （3）CO 【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，化学式为：Fe2O3，故填写：氧化铁或Fe2O3； 将固体矿石粉碎，是为了增大反应物的接触面积，让反应更充分、速率更快，故填写：接触面积。 （2）还原反应室的合成气含有CO和H2，除了题目给出的氢气还原氧化铁的反应，另一个是工业炼铁经典的一氧化碳高温还原氧化铁的反应，生成铁和二氧化碳，化学方程式为：，故填写：； 反应前Fe2O3中铁元素为+3价，反应后生成的单质铁中铁元素为0价，因此铁元素化合价降低，故填写：降低。 （3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变，反应前总共有2个C、4个H、2个O，已知生成物里2个H2含有4个H，因此2个X分子共含有2个C和2个O，可推出X的化学式为CO，故填写：CO。 题型 含杂质的相关计算 ▌例2 （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。 【解析】（1）1000t赤铁矿石中含Fe2O3的质量为：； （2）解析见答案。 解题贴士 一、总原则：一句话锁定 化学方程式只认纯净物，混合物质量一律不能直接代入比例式。 这是所有含杂质计算题的“总开关”。看到矿石、生铁、稀盐酸、溶液等字眼，第一反应就是：它是混合物，不能直接写进方程式下方。 二、第一步：纯度换算的方向判断 贴士 1：已知整体求部分用乘法，已知部分求整体用除法 情境 运算 公式 已知矿石总质量，求纯 Fe₂O₃ 质量 乘 纯物质 = 混合物 × 纯度 已知纯铁质量，求生铁质量 除 混合物 = 纯物质 ÷ 纯度 判断口诀：“纯度是纯物质占整体的比例”——整体×比例=部分（乘），部分÷比例=整体（除）。方向搞反是最高频错误，做完后可用“纯度小于100%，所以不纯物质量应大于纯物质量”来验算：矿石质量应大于其中 Fe₂O₃ 质量，生铁质量应大于其中纯铁质量。 贴士 2：纯度只用于“含该成分”的物质，不能张冠李戴 矿石的纯度指的是“矿石中 Fe₂O₃ 的质量分数”，不是“铁元素的质量分数”。若题目给的是“含铁 56% 的矿石”，这里的 56% 是铁元素在矿石中的含量，不能直接当作 Fe₂O₃ 的纯度使用，需先换算（见贴士 5）。 三、第二步：化学方程式计算的规范 贴士 3：设未知数时写“纯物质的质量” 设“生成纯铁的质量为 x”，不要设“生铁的质量为 x”。设错未知数，后续比例式必然带错。 贴士 4：相对分子质量对号入座，不要漏乘系数 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中，Fe₂O₃ 下方写 160，Fe 下方写 112（56×2），不是 56。漏乘系数是常见低级错误。 四、第三步：两条路径的选择与验算 贴士 5：元素质量法可作捷径，但有前提 若铁元素全部进入产物（题目未提损失），可用： 纯铁质量 = 纯 Fe₂O₃ 质量 × Fe₂O₃ 中铁元素的质量分数（70%） 此法快捷，适合检验方程式法结果。但若题目明确“铁元素损失 x%”，则需在算出理论纯铁后，再乘以 (1−x%) 修正，不能直接用元素质量法一步到位。 贴士 6：两种方法结果应一致，不一致必有一处错 方程式法算出纯铁560 t，元素质量法也算出 560 t，互相验证。若两法结果不同，检查：纯度方向是否反了、相对分子质量是否漏乘系数、铁元素质量分数是否算错（Fe₂O₃ 为 70%，Fe₃O₄ 为 72.4%）。 五、第四步：产品侧换算与作答 贴士 7：算出纯铁只是“半成品”，题目问什么再换什么 题目问“生铁质量”→纯铁÷生铁含铁量；问“含铁 96% 的生铁”→同上；问“纯铁质量”→直接作答。不要算完纯铁就停笔，也不要多除一次。 贴士 8：结果保留合理有效数字，答句带单位 一般保留一位小数或按题目要求。答句写“答：理论上可炼出含铁 96% 的生铁约 583.3 t”，单位不能丢。 一句话总结 矿石先乘纯度提纯，方程式只算纯物，产品再除纯度还原；乘除方向用“不纯物质量更大”验算，两法互验保平安。 ▌对点练2-1（2026·内蒙古通辽·模拟预测）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。 【解析】见答案 ▌对点练2-2（25-26九年级上·山东泰安·期末）炼铁厂现有含96吨的赤铁矿，该赤铁矿中含有铁元素的质量为________吨；理论上利用这些铁矿石可以炼出含铁96%的生铁________吨。 【答案】 【解析】中铁元素的质量分数为。 已知总质量为96吨，因此其中铁元素质量为。 炼铁过程中铁元素质量守恒，生铁中的铁元素全部来自赤铁矿中的铁元素。设生铁质量为，可得等式：，解得。 基础通关 1．（26-27九年级上·黑龙江绥化·期中）工业炼铁的主要原理是（ ） A．一氧化碳还原氧化铁 B．碳还原氧化铜 C．电解氧化铝 D．加热分解氧化铁 【答案】A 【解析】A.工业炼铁是在高温条件下，用还原剂还原铁矿石（主要成分为）得到单质铁，正确。 B.碳还原氧化铜是冶炼铜的原理，和炼铁无关，错误。 C.电解氧化铝是工业冶炼金属铝的方法，和炼铁无关，错误。 D.氧化铁热稳定性强，加热无法分解得到铁，加热分解法仅适用于银、汞等极不活泼金属的冶炼，错误。 2．（黑龙江大庆市肇源县联合团体2026-2027学年九年级上学期10月阶段学情自测化学试题）工业上用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁，下列说法错误的是（ ） A．炼铁的主要设备是高炉 B．焦炭在炼铁过程中既作燃料，又能生成还原剂 C．石灰石可将矿石中的杂质转化为炉渣 D．高炉炼铁得到的是纯铁 【答案】D 【解析】A.工业炼铁的核心设备就是高炉，说法正确。 B.焦炭先发生反应，放热提供高温环境，作燃料；随后发生反应，生成炼铁的还原剂CO，说法正确。 C.石灰石高温分解生成的可与矿石中的等杂质反应，转化为炉渣除去，说法正确。 D.高炉炼铁得到的是含碳等杂质的生铁，属于混合物，不是纯铁，说法错误。 3．（2026·江苏常州·二模）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 【解析】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。 4．（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 【解析】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。 5．（2026·河南周口·二模）古籍《天工开物》记载炼铁工艺，工业炼铁主要产物是（ ） A．纯铁 B．生铁 C．钢 D．氧化铁 【答案】B 【解析】工业炼铁的核心原理是用一氧化碳在高温下还原氧化铁，反应方程式为：，得到的产物不是纯铁，是含有碳等杂质（含碳量为2%~4.3%）的铁合金生铁，纯铁需要对生铁进一步提纯才能得到，钢是生铁经过脱碳等工艺炼制得到的，氧化铁是炼铁的原料，故选B。 6．（2026·山西运城·二模）高炉炼铁的主要原料有赤铁矿、焦炭、空气、石灰石等，X为一种物质，其主要转化流程如图所示。下列分析正确的是（ ） A．过程①和②中焦炭的作用相同 B．X与二氧化碳的物质类别相同 C．赤铁矿石的主要成分为四氧化三铁 D．生铁与钢的含碳量及性质完全相同 【答案】B 【分析】过程①焦炭与空气中的氧气高温反应：；过程②二氧化碳与焦炭高温反应：，因此X为；过程③为CO还原赤铁矿炼铁：。 【解析】A.过程①中焦炭燃烧放热，为炼铁提供高温环境；过程②中焦炭作还原剂，与CO₂反应制取炼铁的还原剂CO，二者作用不同。 B.X是CO，和CO₂都属于氧化物，物质类别相同。 C.赤铁矿的主要成分为，是磁铁矿的主要成分。 D.生铁含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，二者含碳量不同，性质差异较大（如生铁质硬而脆，钢韧性好）。 7．（2026·河南平顶山·三模）某种铁的氧化物X与足量的CO充分反应，生成的气体被足量的澄清石灰水充分吸收，生成沉淀的质量与X的质量比为50：29，则X的成分可能是（ ） A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe2O3和Fe3O4 【答案】C 【解析】设X的化学式为，铁的氧化物中的1个O原子，经CO还原生成1个，最终对应1个沉淀，则氧元素与碳酸钙质量关系为。 由题干可知碳酸钙与氧化物X的质量比为，将碳酸钙的质量作为桥梁，把这两个比例联系起来，则氧元素与氧化物X质量比为，由此可知X中氧元素与铁元素质量比为，则，故X的化学式为，选C。 8．（2026·河南驻马店·三模）用足量的一氧化碳还原某和的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了6.4 g，则原固体混合物的质量可能为（ ） A．10 g B．18 g C．22 g D．27 g 【答案】C 【解析】足量CO还原铁的氧化物时，固体减少的质量等于混合物中氧元素的总质量，即混合物中总质量为6.4g。 若固体全为：相对分子质量为，氧元素质量分数为，对应固体质量为。 若固体全为：相对分子质量为，氧元素质量分数为，对应固体质量为。原混合物质量介于21.3g~23.2g之间，只有22g符合要求。 9．（2026·山东淄博·二模）我国自主研发成功的“氢基竖炉近零碳炼铁技术”推动了钢铁行业绿色转型，其流程如图所示。下列说法错误的是（ ） A．稀有气体作保护气，利用了其化学性质活泼的特点 B．余热回收系统可节约能源，提高资源利用率 C．氢基竖炉中发生的反应利用了氢气的还原性 D．该技术用氢气炼铁，可减少碳排放，助力实现碳中和 【答案】A 【解析】A. 稀有气体可作保护气，是因为其化学性质稳定，很难与其他物质发生反应，选项描述与事实相反，说法错误； B. 余热回收系统可回收生产过程中散失的热量二次利用，减少能源浪费，提高资源利用率，说法正确； C. 氢基竖炉中氢气和铁的氧化物在高温下反应，反应为，氢气夺取氧化物中的氧，表现了还原性，说法正确； D. 氢气炼铁的产物只有铁和水，不会生成二氧化碳，可减少碳排放，符合碳中和的理念，说法正确。 10．（2026·河南平顶山·二模）《天工开物》一书中蕴含着丰富的化学史料，书中记载的下列技艺中不涉及化学变化的是（ ） A．《作咸》卷：海水晒盐 B．《锤锻》卷：用铁矿石炼铁 C．《燔石》卷：煅烧石灰石 D．《曲蘖》卷：用高粱酿酒 【答案】A 【解析】A.海水晒盐是通过蒸发水分使氯化钠结晶析出，整个过程只有水的状态变化、盐的析出，无新物质生成，属于物理变化，符合题意。 B.铁矿石炼铁是将铁的氧化物等化合物转化为铁单质，有新物质生成，属于化学变化，不符合题意。 C.煅烧石灰石时碳酸钙发生分解反应，有新物质氧化钙、二氧化碳生成，属于化学变化，不符合题意。 D.高粱酿酒过程中高粱中的糖类等物质转化为酒精，有新物质生成，属于化学变化，不符合题意。 11．（2026·山西吕梁·三模）竖炉炼铁的工艺流程如图所示，和都可以还原铁的氧化物。下列说法正确的是（ ） A．赤铁矿石的主要成分为 B．将赤铁矿石粉碎过程中发生的是物理变化 C．还原反应室中发生的反应均属于置换反应 D．原料是赤铁矿石、天然气，高温尾气 【答案】B 【解析】A.赤铁矿石的主要成分为，是磁铁矿的主要成分，A错误。 B.赤铁矿石粉碎仅改变物质的颗粒大小，没有新物质生成，属于物理变化，B正确。 C.置换反应的定义是“一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”。还原反应室中还原铁的氧化物的反应，反应物均为化合物，不属于置换反应，C错误。 D.高温尾气是还原反应室的产出物，属于中间循环利用的物质，不是初始原料，D错误。 12．（26-27九年级上·天津南开·期中）工业上以赤铁矿（主要成分，杂质不含铁）为原料，用一氧化碳还原炼铁，主要反应为。下列说法正确的是（ ） A．同质量的和中所含铁元素的质量比为 B．某赤铁矿石中含80%，则该矿石中铁元素的质量分数为56% C．将CO气体通过灼热的，若固体质量减少24g，则参加反应的CO质量为28g D．某混合气体由CO和组成，若其中氧元素的质量分数为60%，则CO和的分子个数比为 【答案】BD 【解析】A. 设和的质量均为m。 中铁元素质量分数为，则铁元素质量为70%m。 中铁元素质量分数为，则铁元素质量为72.4%m。 二者铁元素质量比为70%m：72.4%m29:30。A错误。 B. 铁矿石中质量分数为80%，则铁元素质量分数为，B正确。 C. 固体质量减少24g,则氧化铁中氧元素质量减少24g。 中氧元素质量分数为，则的质量为。 设参加反应的CO质量为x C错误。 D. 设混合气体中CO和CO2的分子个数分别为x和y。CO中氧元素质量为16x,CO2中氧元素质量为32y，总质量为28x+44y。 氧元素的质量分数为60%，则 D正确。 素养提升 13．（黑龙江大庆市肇源县五校2026-2027学年九年级上学期10月阶段学情自测化学试题）工业上用赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁。请回答下列问题。 （1）Fe2O3的相对分子质量为_____。 （2）Fe2O3中铁元素的质量分数为_____。 （3）某赤铁矿中Fe2O3的质量分数为80%，则该矿石中铁元素的质量分数为_____。 （4）高炉炼铁中，焦炭有两个重要作用：一是________，二是________。 【答案】（1）160 （2）70% （3）56% （4）燃烧放热、提供热量 生成还原剂一氧化碳 【解析】（1）相对分子质量是分子中各原子相对原子质量的总和，已知Fe相对原子质量为56，O为16，因此的相对分子质量=。 （2）化合物中某元素质量分数公式为，代入数据得铁元素质量分数=。 （3）矿石中铁元素全部来自，因此铁元素质量分数=矿石中的质量分数中铁的质量分数，即。 （4）高炉炼铁时，焦炭先燃烧放热维持高炉高温，再和反应生成的二氧化碳反应制备还原剂一氧化碳，两个作用为炼铁的必要条件。 14．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）生铁是一种铁的合金，主要含铁，还含少量碳、硫、磷等杂质。某工厂准备用生铁为原料，炼制钢，下图是炼钢的流程。 根据流程，回答下列问题： （1）炼钢中需要鼓入纯氧，制取氧气最好选用_________________(选填“高锰酸钾”或“氯酸钾”或“过氧化氢溶液”)。 （2）生铁粉碎后，反应速率会大大加快，原因是______________________________。 （3）炼钢炉中鼓入纯氧后，发生很多反应，写出脱硫、脱磷反应的文字表达式___________________________________，___________________________________。 （4）炉气通入B中的目的是_________________________________。 【答案】（1）过氧化氢溶液 （2）增大反应物的接触面积 （3） （4）吸收有害物质，防止污染环境(答案不唯一，合理即可) 【解析】（1）工业大规模制取炼钢用氧气，过氧化氢溶液制氧气的操作简便、成本更低、无需加热，适合持续大量供氧气，而高锰酸钾、氯酸钾制氧气需要加热，仅适合实验室少量制取，不符合工业炼钢的需求，故填写：过氧化氢溶液。 （2）将固体粉碎可以大幅增大反应物的接触面积，让生铁中的杂质和铁能更充分地和氧气接触，从而加快反应速率，故填写：增大反应物的接触面积。 （3）钢的脱硫原理是利用纯氧与生铁中的硫单质反应，将其转化为氧化物除去，文字表达式为：，故填写：； 钢的脱磷原理是利用纯氧与生铁中的磷单质反应，将其转化为氧化物除去，文字表达式为：，故填写：。 （4）炼钢炉气中含有反应生成的二氧化硫，以及碳不完全氧化产生的一氧化碳，都属于空气污染物，通入B装置可以对炉气进行净化处理，避免直接排放污染环境，还能回收利用炉气中的可燃成分实现资源再利用，故填写：吸收有害物质，防止污染环境(答案不唯一，合理即可)。 15．（26-27九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）哈伊高铁是我国纬度最高的高速铁路，哈尔滨至伊春的通行时间由原来约7小时缩短至2小时左右。建设过程中使用了大量钢铁。工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2(过程I到过程III)。 （1）过程I主要发生在高炉的_____(填“A”或“B”或“C”)区域。 （2）过程II发生的反应是_____反应(填基本反应类型)。 （3）炼铁时将铁矿石粉碎的目的是_____。 （4）炉渣中含有硅酸钙CaSiO3，其中硅元素的化合价是_____。 （5）如果用的铁矿石为磁铁矿，则过程III中发生反应的化学方程式为_____。 （6）某钢铁厂用1200t含氧化铁80%的赤铁矿冶炼生铁，理论上可生产含杂质4%的生铁的质量为_____t。 （7）过程IV生铁炼钢中，通入O2主要是为了降低生铁中_____元素的含量。 【答案】（1）A （2）化合 （3）增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分 （4）+4/+4价 （5）4CO+Fe3O43Fe+4CO2 （6）700 （7）碳 【解析】（1）由图可知，过程Ⅰ是高温下，焦炭在富氧热空气中反应生成二氧化碳，所以该反应发生要靠近热空气，即图中A位置； （2）该反应为C与CO2在高温下反应生成CO，符合“多变一”的特点，属于化合反应； （3）反应中将铁矿石粉碎可以增大反应的接触面积，加快反应速率，使反应更加充分地进行； （4）化合物中各元素的化合价代数和为0，设Si的化合价为x，其中Ca为+2价，O为-2价，则（+2）+x+（-2×3）=0，故x=+4，Si为+4价； （5）磁铁矿的主要成分为Fe3O4，则过程Ⅲ中一氧化碳和四氧化三铁高温下反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：4CO+Fe3O43Fe+4CO2； （6）解：设可生产含杂质4%的生铁的质量是y。 故可生产含杂质4％的生铁的质量是700t。 （7）生铁和钢的主要区别是含碳量不同，过程Ⅳ通入O2主要是为了使生铁中的碳元素充分反应，降低含碳量。 迁移创新 16．（2026·河北唐山·模拟预测）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 【解析】（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。 17．（2026·河北邯郸·三模）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）、 【解析】（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。 18．（25-26九年级下·广东珠海·期中）我国科学家发现月壤中含有FeO，提出利用月球高真空、强光照环境，在高温下使月壤发生化学反应，从而获得铁，为月球基地建设提供材料。月球上获得铁的设想如图1所示。 （1）FeO中铁元素的化合价是_____。 （2）科学家提出用月壤获得铁的化学方程式为2FeO2Fe+O2↑。 i.反应所需高温来源于_____。 ii.在月球上炼铁的优点是_____(写一个)。 iii.取960g月壤(含FeO15%)，利用上述方法炼铁，理论上可获得铁的质量是多少?(写出计算过程) _____。 iv.若用该方法处理月壤样品(含FeO15%)的实验数据如图2所示。反应进行到t1时，生成氧气的质量为_____g。 【答案】（1）+2 （2）太阳光 节约运输成本（或产生的氧气可供给呼吸） 解：设理论上可获得铁的质量为x。 答：理论上可获得铁的质量为112g。 0.6 【解析】（1）化合物中氧元素通常显-2价，根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0，可计算出铁元素化合价为+2。 （2）i. 结合题干“强光照环境”和示意图，可知高温来自太阳光聚焦产生的热量。 ii. 该反应可同时获得铁和氧气，即该反应利用月球本地资源，可减少运输成本，同时生成的氧气可供给呼吸。 iii.略。 iv. 根据图2分析，完全反应时生成2.8g铁，对应参与反应的质量为，则样品的总质量为；由于该反应只有氧气逸出，因此时生成氧气的质量为固体减少的质量，即为。 19.（26-27九年级上·山东日照·阶段检测）从古至今，炼铁是非常重要的工艺。 （1）《三省边防备览》中记载了古法炼铁：“铁炉高一丈七八尺……..旁用风箱，十数人轮流曳之，日夜不断；火炉底有桥，矿渣分出。矿之化为铁者，流出成铁板。” ①保证“日夜不断火”的原理是___________________(用化学方程式表示)； ②“旁用风箱，十数人轮流曳之”，用风箱不断鼓风的目的是_____________________； ③“流出成铁板”中的“铁板”属于______(填“纯净物”或“混合物”)。 （2）利用磁铁矿冶炼生铁的流程如下。 ①白云石的主要成分是，熔剂中一定含有的两种金属氧化物是______(填化学式)。 ②“高温烧结”是将矿石烧成多孔结构，其目的是___________________。 ③以上流程中回收的煤气可用作______，流程中还可以回收______循环利用。 【答案】（1）提供充足的氧气，使焦炭充分燃烧，维持高温反应条件 混合物 （2）、 增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分 燃料（或还原剂，合理即可） 炉尘 【解析】（1）①焦炭充分燃烧放出大量热，维持炼铁所需的高温，对应反应为碳的完全燃烧反应。 ②鼓入的空气含大量氧气，可促进焦炭充分燃烧，放出更多热量，保证炉温满足反应需求。 ③古法炼出的铁板为生铁，含有碳等杂质，属于混合物。 （2）①碳酸盐高温分解生成对应金属氧化物和二氧化碳，分解产物为、和，因此熔剂中两种金属氧化物为氧化钙和氧化镁。 ②多孔结构可增大反应物的接触面积，既可以加快反应速率，也能提高原料利用率。 ③煤气主要成分为，具有可燃性和还原性，可作燃料或者炼铁还原剂；由流程图可知，高炉排出的炉尘可返回高温烧结步骤循环利用。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $