第1節(jié)金屬礦物及鐵的冶煉題型01金屬元素的分布及常見的金屬礦物題型02實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵題型03工業(yè)煉鐵題型04實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵和工業(yè)煉鐵比較題型05其他金屬的冶煉題型06金屬冶煉的相關(guān)計(jì)算題型01金屬元素的分布及常見的金屬礦物金屬在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少數(shù)很不活潑的金屬如金等以單質(zhì)形式存在，人類使用最早的金屬是銅，目前，人類從礦石中提取量最大的金屬是鐵。地殼中含量位于前3位的金屬元素：鋁、鐵、鈣。常見的金屬礦物礦物赤鐵礦褐鐵礦黃鐵礦孔雀石鋁土礦主要成分Fe2O3Fe2O3·xH2OFeS2Cu2(OH)2CO3Al(OH)3【典例1】地球上的金屬資源主要存在于地殼和海洋中。下列金屬主要以單質(zhì)的形式存在的是A．鈉(Na) B．鐵(Fe) C．銅(Cu) D．金(Au)【答案】D【分析】地球上的金屬資源主要存在于地殼和海洋中，大多數(shù)金屬在自然界中以化合物的形式存在，但少數(shù)不活潑金屬如金、銀等能以單質(zhì)形式存在?！窘馕觥緼.鈉是非?；顫姷慕饘?，在自然界中主要以化合物的形式存在，例如氯化鈉等，故A錯(cuò)誤；B.鐵是比較活潑的金屬，在自然界中主要以化合物的形式存在，如氧化鐵等，故B錯(cuò)誤；C.銅雖然相對(duì)不那么活潑，但在自然界中也大多以化合物形式存在，如硫酸銅等，故C錯(cuò)誤；D.金是很不活潑的金屬，在自然界中主要以單質(zhì)的形式存在，故D正確；故選:D?！咀兪?-1】．常見的金屬礦石磁鐵礦的主要成分是A． B． C． D．【答案】B【解析】A、Fe2O3是赤鐵礦的主要成分，俗稱鐵紅，可用于煉鐵等，該選項(xiàng)錯(cuò)誤；B、Fe3O4是磁鐵礦的主要成分，具有磁性，也可用于煉鐵等，該選項(xiàng)正確；C、FeCO3是菱鐵礦的主要成分，在一定條件下可用于提取鐵元素，該選項(xiàng)錯(cuò)誤；D、Al2O3是鋁土礦等含鋁礦石的主要成分，是冶煉鋁的重要原料，該選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】煉鐵選用的鐵礦石，不僅要求含鐵量高，而且要求“有害元素”少，有以下幾種鐵礦石：磁鐵礦（）、赤鐵礦（）、褐鐵礦（）、黃鐵礦（），你認(rèn)為最不適宜煉鐵的是A．磁鐵礦 B．赤鐵礦 C．褐鐵礦 D．黃鐵礦【答案】D【解析】化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，磁鐵礦（）、赤鐵礦（）、褐鐵礦（）中含有Fe、O、H元素，生成物不會(huì)產(chǎn)生含硫、氮元素的污染物，黃鐵礦（）含有硫元素，會(huì)產(chǎn)生二氧化硫等污染物，所以最不適宜煉鐵的是黃鐵礦，故選D。【變式1-3】我國(guó)是世界上已知金屬礦物種類比較齊全的國(guó)家之一，下列金屬礦石主要成分對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的是A．磁鐵礦（Fe3O4）B．赤銅礦（CuO）C．金紅石（TiO2） D．鋁土礦（Al2O3）【答案】B【解析】A、磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵（Fe3O4），該選項(xiàng)對(duì)應(yīng)正確。B、赤銅礦的主要成分是氧化亞銅（Cu2O），而不是CuO，氧化銅是黑色的，該選項(xiàng)對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤。C、金紅石的主要成分是二氧化鈦（TiO2），該選項(xiàng)對(duì)應(yīng)正確。D、鋁土礦的主要成分是氧化鋁（Al2O3），該選項(xiàng)對(duì)應(yīng)正確。故選B。題型02實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵裝置圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅棕色粉末逐漸變?yōu)楹谏?，澄清的石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)先通入一氧化碳，排盡裝置內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精噴燈，防止一氧化碳與空氣混合加熱時(shí)發(fā)生爆炸。(2)實(shí)驗(yàn)完畢后要先撤酒精噴燈，繼續(xù)通入一氧化碳，直到玻璃管冷卻，防止高溫的鐵與空氣接觸，被再次氧化；同時(shí)可防止液體倒吸，炸裂試管。(3)尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或點(diǎn)燃的方法處理，以防污染大氣。【典例2】如圖為實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵的裝置圖，相關(guān)說法正確的是A．實(shí)驗(yàn)時(shí)先點(diǎn)燃酒精噴燈，再通COB．實(shí)驗(yàn)中可觀察到黑色固體逐漸變紅，澄清石灰水變渾濁C．該裝置缺少尾氣處理，會(huì)產(chǎn)生污染D．該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了CO的氧化性【答案】C【解析】A、一氧化碳具有可燃性，與空氣混合加熱可能會(huì)發(fā)生爆炸，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先通入一氧化碳排盡裝置內(nèi)的空氣，再點(diǎn)燃酒精噴燈。否則可能引起爆炸，故A錯(cuò)誤；B、氧化鐵是紅棕色的，鐵是黑色的，反應(yīng)生成了二氧化碳，可以使澄清石灰水變渾濁，所以可以觀察到紅色固體變黑，澄清石灰水變渾濁，故B錯(cuò)誤；C、實(shí)驗(yàn)的尾氣中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放會(huì)污染空氣，應(yīng)在末端加裝尾氣處理裝置，如放一盞燃著的酒精燈將一氧化碳點(diǎn)燃，故C正確；D、一氧化碳在反應(yīng)中奪取了氧化鐵中的氧，被氧化，體現(xiàn)了還原性，故D錯(cuò)誤；故選C?！咀兪?-1】如圖所示進(jìn)行有關(guān)碳及其氧化物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是A．甲處發(fā)生的是放熱反應(yīng)B．該裝置的不足之處是未進(jìn)行尾氣處理C．丙裝置的作用是收集二氧化碳D．甲處現(xiàn)象是黑色粉末減少，乙處現(xiàn)象是黑色粉末逐漸變紅【答案】D【解析】A、甲處發(fā)生的反應(yīng)是碳和二氧化碳在高溫條件下反應(yīng)生成一氧化碳，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，不是放熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；B、丁裝置可以收集未反應(yīng)的一氧化碳，已經(jīng)對(duì)尾氣進(jìn)行了處理，該裝置不需要另外增 加尾氣處理裝置，錯(cuò)誤；C、丙裝置作用是停止加熱后，防止丁裝置中的液體倒吸入玻璃管中，不是收集二氧化 碳，錯(cuò)誤；D、甲處發(fā)生的反應(yīng)是二氧化碳與碳反應(yīng)生成一氧化碳，現(xiàn)象是黑色粉末減少；乙處發(fā)生的是一氧化碳與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，乙處現(xiàn)象是黑色粉末逐漸變紅，正確。故選D?！咀兪?-2】利用圖甲所示裝置進(jìn)行CO還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)某物質(zhì)或元素質(zhì)量變化量如圖乙所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．圖甲實(shí)驗(yàn)過程中氧化鐵粉末由紅棕色變?yōu)楹谏獴．圖乙可表示鐵粉的質(zhì)量變化C．圖乙可表示硬質(zhì)玻璃管中氧化鐵的質(zhì)量變化D．圖甲實(shí)驗(yàn)缺少尾氣處理裝置【答案】C【解析】A、氧化鐵是紅棕色粉末，鐵粉是黑色粉末，在一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，氧化鐵被還原為鐵，所以硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅棕色粉末會(huì)逐漸變?yōu)楹谏?，正確，不符合題意；B、在反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成的鐵粉質(zhì)量會(huì)逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)完全后鐵粉質(zhì)量不再變化，這與圖乙的曲線變化相符，所以圖乙可表示鐵粉的質(zhì)量變化，正確，不符合題意；C、反應(yīng)中，氧化鐵是反應(yīng)物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化鐵的質(zhì)量會(huì)逐漸減少，而圖乙是質(zhì)量逐漸增加的曲線，所以圖乙不可表示硬質(zhì)玻璃管中氧化鐵的質(zhì)量變化，錯(cuò)誤，符合題意；D、一氧化碳是有毒的氣體，直接排放到空氣中會(huì)污染環(huán)境，所以該實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行尾氣處理，而圖甲中沒有尾氣處理裝置，正確，不符合題意。故選：C?！咀兪?-3】某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)。試回答：(1)該裝置存在的一個(gè)主要問題是，你的改進(jìn)方法是。(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，是先給氧化鐵加熱，還是先通入一氧化碳？。(3)①實(shí)驗(yàn)過程中，圖中A處能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②B處觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。③B裝置中澄清石灰水的作用是。【答案】(1)沒有尾氣處理裝置在B后面的導(dǎo)管處加一個(gè)氣球或放一個(gè)燃著的酒精燈(2)先通入一氧化碳(3)紅棕色固體逐漸變?yōu)楹谏吻迨宜儨啙釞z驗(yàn)并吸收【解析】（1）一氧化碳還原氧化鐵的反應(yīng)中，一氧化碳是有毒氣體，反應(yīng)后未反應(yīng)的一氧化碳直接排放到空氣中，會(huì)污染環(huán)境，該裝置缺少尾氣處理裝置；改進(jìn)方法是：在B后面的導(dǎo)管處加一個(gè)氣球或放一個(gè)燃著的酒精燈。（2）因?yàn)檠b置內(nèi)有空氣，一氧化碳是可燃性氣體，與空氣混合加熱可能會(huì)發(fā)生爆炸。先通入一氧化碳，能排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸。（3）①一氧化碳在高溫條件下還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，現(xiàn)象是紅棕色固體逐漸變?yōu)楹谏?，該反?yīng)的化學(xué)方程式為。②反應(yīng)生成的二氧化碳進(jìn)入B裝置，與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，即，現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁。③B裝置利用二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的特性檢驗(yàn)二氧化碳；同時(shí)，石灰水與二氧化碳反應(yīng)，將其吸收，避免排放到空氣中。題型03工業(yè)煉鐵原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等原理將鐵礦石、焦炭、石灰石按一定比例加入高爐中，從高爐下方通入熱空氣，焦炭燃燒，生成的CO2與焦炭在高溫下反應(yīng)生成CO，CO跟Fe2O3在高溫下反應(yīng)生成Fe設(shè)備高爐主要反應(yīng)產(chǎn)品生鐵：（1）含碳量2%~4.3%的鐵合金（2）特點(diǎn)：硬而脆，不利于加工【典例3】工業(yè)上將赤鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐中進(jìn)行煉鐵。下列有關(guān)煉鐵的說法正確的是A．赤鐵礦石的主要成分為Fe3O4B．石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣C．工業(yè)煉鐵得到的是生鐵，其含碳量比鋼低D．煉鐵的原理是：在高溫下，利用焦炭將鐵從鐵的氧化物中還原出來【答案】B【解析】A.赤鐵礦石的主要成分是氧化鐵（），而是磁鐵礦的主要成分。A錯(cuò)誤。B.石灰石（主要成分）在高溫下分解生成生石灰（）和二氧化碳（）。生石灰（）與礦石中的雜質(zhì)二氧化硅（SiO2）反應(yīng)，形成硅酸鈣（CaSiO3），即爐渣。爐渣可被分離，從而去除雜質(zhì)。B正確。C.工業(yè)煉鐵得到的產(chǎn)品是生鐵，生鐵的含碳量為2%～4.3%，而鋼的含碳量為0.02%～2%。生鐵含碳量更高，C錯(cuò)誤。D.煉鐵的本質(zhì)是還原反應(yīng)。焦炭（主要成分碳）在高溫下燃燒，首先生成二氧化碳（），二氧化碳再與碳反應(yīng)生成一氧化碳（）。一氧化碳（）作為還原劑，將鐵的氧化物（如赤鐵礦）還原為鐵。焦炭提供還原劑CO和熱量，D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】高爐煉鐵是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。下列描述錯(cuò)誤的是A．原料中焦炭的作用是提供熱量和提供COB．用赤鐵礦煉鐵的主要原理為C．煉制出的生鐵變成鋼需降低含碳量D．將原料粉碎后投入高爐是為了增大反應(yīng)物間的接觸面積【答案】B【解析】A、焦炭在高爐煉鐵中主要有兩個(gè)作用，一是作為燃料燃燒提供熱量，二是在高溫下與二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳（CO），CO作為還原劑還原鐵礦石中的鐵氧化物，故選項(xiàng)說法正確；B、赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，用赤鐵礦煉鐵的化學(xué)方程式為：，故選項(xiàng)說法錯(cuò)誤；C、生鐵含碳量（2%~4.3%）高于鋼（0.03%~2%），煉制鋼需降低含碳量，故選項(xiàng)說法正確；D、將原料粉碎后投入高爐，可以增大反應(yīng)物間的接觸面積，使反應(yīng)更充分，故選項(xiàng)說法正確；故選：B?！咀兪?-2】豎爐煉鐵的工藝流程如圖所示。催化反應(yīng)室中發(fā)生的反應(yīng)之一為：。下列分析正確的是A．赤鐵礦石粉碎后可以增加鐵元素的含量B．原料是赤鐵礦石、天然氣、高溫尾氣C．合成氣中X的化學(xué)式為D．赤鐵礦石和天然氣的主要成分都屬于化合物【答案】D【解析】A.赤鐵礦石粉碎后可以增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分，并不能增加鐵元素的含量，故A錯(cuò)誤；B.由流程圖可知，原料是赤鐵礦石、天然氣，高溫尾氣可循環(huán)使用，但不是原料，故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，反應(yīng)物中C、H、O原子的個(gè)數(shù)分別為2、4、2，生成物中C、O原子的個(gè)數(shù)分別為2、2，所以2X中應(yīng)有4個(gè)氫原子，X的化學(xué)式為H2，故C錯(cuò)誤；D.赤鐵礦石的主要成分氧化鐵（），天然氣的主要成分是甲烷（），它們都是由不同種元素組成的純凈物，都屬于化合物，故D正確。故選：D。【變式3-3】鋼鐵的應(yīng)用非常廣泛，煉鐵技術(shù)的研究顯得尤為重要。中國(guó)是最早發(fā)現(xiàn)和掌握煉鐵技術(shù)的國(guó)家之一。(1)工業(yè)煉鐵所用高爐的結(jié)構(gòu)如圖1所示，高爐中發(fā)生的過程如圖2所示。①過程Ⅰ主要發(fā)生在高爐的（填“A”“B”或“C”）區(qū)域。②過程Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。③過程Ⅳ通入O2主要是為了降低生鐵中的含量。(2)某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用如圖裝置模擬工業(yè)煉鐵。①實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置A中的現(xiàn)象是。②B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。③實(shí)驗(yàn)過程中，CO的作用有（填序號(hào)）。A．CO氣體作為反應(yīng)物B．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸C．停止加熱后，防止玻璃管中的生成物在較高溫度下重新被氧化D．停止加熱后，防止試管中的液體倒吸入玻璃管中【答案】(1)A碳元素(2)紅棕色固體變成黑色CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2OABCD【解析】（1）①過程Ⅰ發(fā)生的是焦炭燃燒，為煉鐵提供熱量和還原劑，主要發(fā)生在高爐的A區(qū)域。②過程Ⅱ發(fā)生的是碳和二氧化碳高溫生成一氧化碳的反應(yīng)，化學(xué)方程式為。③生鐵和鋼含碳量不同，過程Ⅳ通入O2主要是為了降低生鐵中碳元素的含量。（2）①實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置A中發(fā)生的是一氧化碳與氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳的反應(yīng)，現(xiàn)象是紅棕色固體變成黑色。②B中發(fā)生的是二氧化碳與氫氧化鈣生成碳酸鈣和水的反應(yīng)，方程式為。③A、實(shí)驗(yàn)中CO氣體為還原劑，作為反應(yīng)物，A正確；B、CO具有可燃性，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，B正確；C、停止加熱后，CO可防止玻璃管中的生成物在較高溫度下重新被氧化，C正確；D、停止加熱后，裝置內(nèi)壓強(qiáng)因溫度降低而減小，CO可防止試管中的液體倒吸入玻璃管中，D正確。故選：ABCD。題型04實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵和工業(yè)煉鐵比較【典例4】金屬鐵是當(dāng)今用途最廣的金屬，現(xiàn)研究鐵的冶煉?！狙芯恳弧抗I(yè)煉鐵（裝置如圖1）(1)焦炭（主要成分是碳）是高爐鐵的重要原料。高爐內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)如圖1。反應(yīng)①的化學(xué)方程式為，反應(yīng)②為煉鐵提供還原劑CO，該反應(yīng)熱（填“放”或“吸”），反應(yīng)③在高爐煉鐵中的作用是?！狙芯慷繉?shí)驗(yàn)室模擬煉鐵（裝置如圖2）已知B裝置中的液體為過量的氫氧化鈉與氫氧化鈣混合溶液，氫氧化鈉吸收二氧化碳能力比氫氧化鈣強(qiáng)。請(qǐng)回答下列問題：(2)實(shí)驗(yàn)過程中A處玻璃管中現(xiàn)象：，寫出B處反應(yīng)的化學(xué)方程式：（任寫一個(gè)）。(3)實(shí)驗(yàn)裝置圖中虛線框內(nèi)裝置起到的作用有（填字母序號(hào)）。a．收集一氧化碳

b．吸收二氧化碳

c．檢驗(yàn)二氧化碳【答案】(1)吸產(chǎn)生高溫/為產(chǎn)生一氧化碳提供原料(2)玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑/(3)abc【解析】（1）工業(yè)煉鐵中，一氧化碳在高溫下還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為；該反應(yīng)需要持續(xù)高溫，說明是吸熱反應(yīng)；碳燃燒放出大量的熱，為煉鐵反應(yīng)提供所需的高溫條件，同時(shí)可以生成一氧化碳（），一氧化碳作為煉鐵的還原劑。（2）一氧化碳還原氧化鐵，化學(xué)方程式為，氧化鐵是紅棕色，被還原為黑色的鐵單質(zhì)，所以實(shí)驗(yàn)過程中A處玻璃管中現(xiàn)象是：玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑；B裝置中的氫氧化鈉和氫氧化鈣都能與一氧化碳還原氧化鐵生成的二氧化碳反應(yīng)，分別生成碳酸鈉和水、碳酸鈣沉淀和水，即、。（3）B裝置中氫氧化鈣溶液可以檢驗(yàn)二氧化碳，若有二氧化碳，溶液會(huì)變渾濁；另外，氫氧化鈉和氫氧化鈣可吸收二氧化碳，同時(shí)一氧化碳不溶于水且不與溶液反應(yīng)，在裝置內(nèi)積聚，將B中液體壓入C中，起到收集一氧化碳的作用，所以虛線框內(nèi)裝置還能起到收集一氧化碳和吸收二氧化碳的作用。故選abc。【變式4-1】鋼鐵是使用最多的金屬材料。如圖1是煉鐵高爐的結(jié)構(gòu)圖，圖2是同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖。(1)高爐煉鐵時(shí)，焦炭的作用除了為煉鐵提供能量外，還可以提供反應(yīng)所需原料，相關(guān)的化學(xué)方程式為。(2)將礦物加入高爐前進(jìn)行粉碎的目的是。(3)圖2中，實(shí)驗(yàn)開始前要先通入，目的是。硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象為。(4)老師認(rèn)為該裝置存在一定的問題，請(qǐng)你幫他們進(jìn)行改正：。【答案】(1)、(2)增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分(3)排出裝置內(nèi)的空氣，防止爆炸紅棕色粉末逐漸變黑(4)增加尾氣處理裝置/在導(dǎo)管末端放置點(diǎn)燃的酒精燈/用氣球收集尾氣（合理即可）【解析】（1）焦炭在高爐煉鐵中的作用，一是在點(diǎn)燃條件下與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，釋放大量熱，為煉鐵提供能量，化學(xué)方程式為；二是生成的二氧化碳在高溫下與焦炭反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳是煉鐵的還原劑，化學(xué)方程式為。（2）將礦物加入高爐前進(jìn)行粉碎，是通過增大反應(yīng)物的接觸面積，從而加快反應(yīng)速率，讓反應(yīng)進(jìn)行得更充分。（3）一氧化碳具有可燃性，與空氣混合加熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)開始前先通入一氧化碳，就是為了排盡裝置內(nèi)的空氣，避免加熱時(shí)引發(fā)爆炸；硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是一氧化碳還原氧化鐵，化學(xué)方程式為，氧化鐵是紅棕色粉末，被還原成的鐵粉是黑色的，所以現(xiàn)象是紅棕色粉末逐漸變黑。（4）一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會(huì)污染環(huán)境。所以需要在裝置末端添加尾氣處理裝置，比如將尾氣點(diǎn)燃，使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳，或者用氣球收集尾氣，避免一氧化碳排放到空氣中。【變式4-2】《天工開物》是我國(guó)古代一部綜合性的科技巨著，被譽(yù)為是“中國(guó)17世紀(jì)的工藝百科全書”。詳細(xì)記載了我國(guó)古代煉鐵和鋅的冶煉方法。(1)鋅的冶煉方法∶將爐甘石（主要成分為ZnCO3）與煤炭餅混合后裝入煉鋅罐，罐口用泥密封（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），[提示∶ZnCO3受熱分解可生成ZnO等]。①流程中“粉碎”屬于變化。（填“物理”還是“化學(xué)”）。②將礦石粉碎的目的是：增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，并。③爐甘石與煤炭餅混合后高溫，寫出其中置換反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)根據(jù)下圖回答問題：①寫出圖A中右側(cè)試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：澄清石灰水變。②寫出圖B中直玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。③圖C中高爐煉鐵的原料是赤鐵礦石、石灰石、和熱空氣。④若圖A和圖B中澄清石灰水中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量相等，則圖A和圖B中參加反應(yīng)氧化鐵的質(zhì)量比為。【答案】(1)物理增大反應(yīng)速率(2)澄清石灰水變渾濁焦炭2∶1【解析】（1）①流程中“粉碎”只是形狀的變化，沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化。②將礦石粉碎的目的是增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，并增大反應(yīng)速率。③置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，結(jié)合題中所給提示可知，高溫條件下爐甘石（主要成分為ZnCO3）與煤炭餅混合，碳酸鋅在高溫條件下先發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生氧化鋅和二氧化碳，然后碳與氧化鋅在高溫條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成鋅和二氧化碳，則置換反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）①圖A中木炭和氧化鐵高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，二氧化碳進(jìn)入右側(cè)試管內(nèi)與澄清石灰水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，則發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁。②圖B中直玻璃管內(nèi)發(fā)生的是一氧化碳與氧化鐵高溫條件下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為。③圖C中高爐煉鐵的原料是赤鐵礦石、石灰石、焦炭和熱空氣。④若圖A和圖B中澄清石灰水中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量相等，則圖A和圖B中生成二氧化碳質(zhì)量相等，圖A和圖B中氧化鐵發(fā)生反應(yīng)的方程式及氧化鐵和二氧化碳質(zhì)量關(guān)系為：、，則澄清石灰水中產(chǎn)生等質(zhì)量白色沉淀時(shí)圖A和圖B中參加反應(yīng)氧化鐵的質(zhì)量比為2：1?！咀兪?-3】金屬材料在人類文明的發(fā)展中起著重要作用，我們應(yīng)該從多角度了解。I．鐵的冶煉(1)實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置如圖1所示，其中CO與Fe2O3中氧元素結(jié)合，使其失氧轉(zhuǎn)化為Fe．除了CO，從左側(cè)通入的物質(zhì)還可以是___________(填字母)。A．CO2 B．H2 C．木炭(2)工業(yè)上煉鐵高爐的結(jié)構(gòu)如圖2所示。①高爐中產(chǎn)生CO的主要反應(yīng)為、化學(xué)方程式：。②煉鐵時(shí)加入的(填名稱)可將鐵礦石中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為CaSiO3與鐵水分離除去。③加入的赤鐵礦石通常需要粉碎，粉碎的目的是。④某鋼鐵廠每天消耗4000t含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦石，該鋼鐵廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量是t。(計(jì)算結(jié)果保留到0.1)Ⅱ．金屬的性質(zhì)探究為探究Fe、Cu、Ag的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱，某興趣小組做了如下實(shí)驗(yàn)：(3)甲實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；乙實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象為。(4)通過甲、乙實(shí)驗(yàn)探究，可得出三種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椤?5)若采用丙實(shí)驗(yàn)方案也可得出相同結(jié)論，則金屬C是，A溶液與B溶液分別是、。Ⅲ．鐵的銹蝕世界上每年都有將近總產(chǎn)量十分之一的鋼鐵銹蝕，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同學(xué)們?yōu)榱颂骄胯F銹蝕的原因，分別進(jìn)行如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)。編號(hào)①②③④實(shí)驗(yàn)裝置【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】(6)實(shí)驗(yàn)①中處的銹蝕最嚴(yán)重?！緦?shí)驗(yàn)分析】(7)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。(8)欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證金屬銹蝕與水有關(guān)，則需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是(填序號(hào))。(9)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和④的目的是。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】(10)對(duì)比上述實(shí)驗(yàn)①②③可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。【實(shí)驗(yàn)反思】(11)為防止鐵生銹造成金屬資源的浪費(fèi)，可采取的措施有?！敬鸢浮?1)B(2)石灰石增大接觸面積，使反應(yīng)更充分2285.7(3)鐵絲的表面有紅色物質(zhì)析出，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色(4)(5)硝酸亞鐵溶液（合理即可）硝酸銀溶液(6)乙(7)鐵釘生銹需要有氧氣參與(8)①③(9)驗(yàn)證食鹽水對(duì)鐵銹蝕影響(10)鐵釘生銹需要與氧氣(或空氣)和水同時(shí)接觸(11)刷漆或涂油或保持表面干燥等【解析】（1）A、二氧化碳不能與Fe2O3中氧元素結(jié)合，使其失氧轉(zhuǎn)化為Fe，故錯(cuò)誤；B、氫氣能與Fe2O3中氧元素結(jié)合，使其失氧轉(zhuǎn)化為Fe，故正確；C、木炭能與Fe2O3中氧元素結(jié)合，使其失氧轉(zhuǎn)化為Fe，但木炭是固體，故錯(cuò)誤；故選B。（2）①高爐中產(chǎn)生CO的主要反應(yīng)為焦炭與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，生成的二氧化碳與焦炭在高溫條件下反應(yīng)生成一氧化碳，故反應(yīng)的另一個(gè)化學(xué)方程式為；②煉鐵時(shí)加入的石灰石可將鐵礦石中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為CaSiO3與鐵水分離除去；③為了增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，加入的赤鐵礦石通常需要粉碎；④設(shè)該鋼鐵廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量是x。故該鋼鐵廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量2285.7t。（3）甲實(shí)驗(yàn)中銅與硝酸銀反應(yīng)生成銀和硝酸銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為；乙實(shí)驗(yàn)中鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，故觀察到的現(xiàn)象為鐵絲的表面有紅色物質(zhì)析出，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。（4）甲實(shí)驗(yàn)中銅與硝酸銀反應(yīng)生成銀和硝酸銅，說明銅比銀活潑，乙實(shí)驗(yàn)中鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，說明鐵比銅活潑，故通過甲、乙實(shí)驗(yàn)探究，可得出三種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镕e>Cu>Ag。（5）銅與硝酸銀反應(yīng)生成銀和硝酸銅，說明銅比銀活潑，銅不能與硝酸亞鐵反應(yīng)，說明鐵比銅活潑，故若采用丙實(shí)驗(yàn)方案也得出相同結(jié)論，則金屬C是銅，A溶液與B溶液可分別是硝酸亞鐵溶液和硝酸銀溶液。（6）鐵生銹是鐵與氧氣、水分共同存在時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程；實(shí)驗(yàn)①中鐵釘?shù)囊姨幣c水和空氣同時(shí)接觸，最易生銹；（7）實(shí)驗(yàn)①鐵與氧氣（或空氣）、水同時(shí)接觸，鐵生銹；實(shí)驗(yàn)②中植物油的作用是隔絕氧氣，鐵在只和水接觸的條件下不能生銹；對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是鐵釘生銹需要有氧氣參與；（8）實(shí)驗(yàn)③中鐵釘只和氧氣（空氣）接觸，實(shí)驗(yàn)①中鐵釘和氧氣（或空氣）以及水同時(shí)接觸，一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)③中鐵釘沒有銹蝕，而實(shí)驗(yàn)①中鐵釘銹蝕，通過實(shí)驗(yàn)①③對(duì)比說明鐵釘銹蝕的條件之一是鐵與水接觸。（9）實(shí)驗(yàn)①鐵與氧氣（或空氣）、水同時(shí)接觸；實(shí)驗(yàn)④中鐵與水、氧氣（或空氣）和食鹽接觸，鐵釘表面出現(xiàn)紅色銹跡，且速度較實(shí)驗(yàn)①快；設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和④的目的是驗(yàn)證食鹽水對(duì)鐵銹蝕影響；（10）實(shí)驗(yàn)①鐵與氧氣（空氣）、水同時(shí)接觸，鐵生銹；實(shí)驗(yàn)②中植物油的作用是隔絕氧氣或空氣），鐵在只和水接觸的條件下不能生銹；實(shí)驗(yàn)③中鐵釘只和空氣接觸，不生銹；對(duì)比上述實(shí)驗(yàn)①②③可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是鐵釘生銹需要與氧氣（或空氣）和水同時(shí)接觸；（11）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論鐵釘生銹需要與氧氣（或空氣）和水同時(shí)接觸；為防止鐵生銹造成金屬資源的浪費(fèi)，可采取的措施有在鐵制品表面刷漆或涂油等，隔絕鐵與氧氣（空氣）接觸。題型05其它金屬的冶煉1、許多金屬（如錳、鋅、鐵、鎳和鉛等）的冶煉，是把它們的礦物跟焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。2、有些金屬（如鈉、鉀、鎂和鋁等）很難從其礦物中提取出來。為了制得這些金屬，需要用電解的方法。如：3、通常把金屬（如鐵）跟氧生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化。4、金屬氧化物跟焦炭、氫氣或一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)，失去氧轉(zhuǎn)化成金屬的過程，稱為是金屬氧化物的還原?！镜淅?】下列變化過程不屬于金屬冶煉的是A．電解氧化鋁 B．鐵在氧氣中燃燒C．金屬氧化物與焦炭在高溫下反應(yīng) D．高溫下CO還原CuO【答案】B【分析】金屬冶煉就是把金屬?gòu)慕饘倩衔镏刑釤挸鰜淼倪^程，形成金屬單質(zhì)。常見的方法有：1、還原法：金屬氧化物（與還原劑共熱）；2、置換法：金屬鹽溶液（加入活潑金屬）；除此以外還有電解法和熱分解法?！窘馕觥緼.電解氧化鋁：，故A符合金屬冶煉的原理；B.鐵在氧氣中燃燒，生成四氧化三鐵，故B不符合金屬冶煉的原理；C.焦炭具有還原性，可以在高溫條件下，把金屬?gòu)慕饘傺趸镏羞€原出來，故C符合金屬冶煉的原理；D.高溫下CO奪走CuO中的O，生成Cu，故D符合金屬冶煉的原理；故選B。【變式5-1】《天工開物》中記載中國(guó)古代重要的冶金技術(shù)之一火法煉銅：“凡銅砂入爐，與木炭同煅，火力到時(shí)，銅質(zhì)如流，瀉出成砣”。氧氣充足時(shí)煉銅爐內(nèi)炭火溫度可達(dá)1200℃左右；銅的熔點(diǎn)為1083℃。(1)銅砂的主要成分為堿式碳酸銅[Cu2（OH）2CO3]，受熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2↑，該反應(yīng)的基本類型是。(2)木炭和氧化銅在高溫的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，裝置如圖所示。寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：。試管中觀察到的現(xiàn)象是。實(shí)驗(yàn)過程中還可能生成一氧化碳的原因是：。(3)“火力到時(shí)，銅質(zhì)如流，瀉出成砣”，此法冶煉得到的銅不是粉末狀而是塊狀的原因是?！敬鸢浮?1)分解反應(yīng)(2)黑色固體逐漸變?yōu)榧t色反應(yīng)生成的二氧化碳能與碳在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳(3)氧氣充足時(shí)，炭火溫度高于銅的熔點(diǎn)，反應(yīng)過程中銅熔化成液體，冷卻至室溫后凝固成塊狀【解析】（1）該反應(yīng)符合“一變多”的特點(diǎn)，屬于分解反應(yīng)；（2）木炭和氧化銅在高溫的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；木炭和氧化銅在高溫的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，故試管中觀察到的現(xiàn)象是：黑色固體逐漸變?yōu)榧t色；反應(yīng)生成的二氧化碳能與碳在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳，故實(shí)驗(yàn)過程中還可能生成一氧化碳；（3）氧氣充足時(shí)煉銅爐內(nèi)炭火溫度可達(dá)1200℃左右；銅的熔點(diǎn)為1083℃。故“火力到時(shí)，銅質(zhì)如流，瀉出成砣”，是因?yàn)檠鯕獬渥銜r(shí)，炭火溫度高于銅的熔點(diǎn)，反應(yīng)過程中銅熔化成液體，冷卻至室溫后凝固成塊狀，故此法冶煉得到的銅不是粉末狀而是塊狀?！咀兪?-2】銅是人類最早使用的金屬之一。商代就能鑄造精美的青銅禮器，現(xiàn)代銅在新能源汽車制造等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。任務(wù)一：認(rèn)識(shí)銅制品(1)深埋于地下的古代青銅器能保存至今的原因可能是。（寫一條即可）任務(wù)二：古代制銅(2)《大冶賦》中記載了用孔雀石制得CuO，再用CuO和木炭在高溫下反應(yīng)得到Cu，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。任務(wù)三：現(xiàn)代制銅(3)制銅前，需將銅原料進(jìn)行粉碎處理，目的是。(4)制銅原理：。計(jì)算投入160kgCuSO4，理論上可制得Cu的質(zhì)量為多少？（根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，并寫出計(jì)算過程）(5)制得的銅可壓成薄片，是利用了銅具有良好的。【答案】(1)銅的活潑性弱不易反應(yīng)（合理即可）(2)(3)增大物質(zhì)間的接觸面積，使反應(yīng)更充分(4)設(shè)投入160kgCuSO4，理論上可制得Cu的質(zhì)量為x，x=64kg，答：投入160kgCuSO4，理論上可制得Cu的質(zhì)量為64kg。(5)延展性【解析】（1）深埋于地下的古代青銅器能保存至今的原因可能是：銅的活潑性弱不容易參加化學(xué)反應(yīng)；深埋于地下，隔絕空氣，變得不容易生銹；（2）CuO和木炭在高溫下反應(yīng)得到Cu和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；（3）需將銅原料進(jìn)行粉碎處理，目的是：增大物質(zhì)間的接觸面積，使反應(yīng)更充分；（4）見答案；（5）制得的銅可壓成薄片，是利用了銅具有良好的延展性。【變式5-3】《天工開物》中記載金屬鋅的冶煉方法：“每爐甘石(主要成分為)十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，封裹泥固以漸砑干，勿使見火拆裂。然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，罐中爐甘石熔化成團(tuán)，冷定毀罐取出。每十耗去其二，即倭鉛(金屬鋅)也?！币阎轰\的熔點(diǎn)為，沸點(diǎn)為。(1)泥罐外圍用顆粒較小的塊狀煤進(jìn)行加熱，而不用粉狀煤的原因是(從燃燒條件的角度進(jìn)行分析)。(2)冶煉鋅的過程中，泥罐內(nèi)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

(氣態(tài))①對(duì)泥罐進(jìn)行泥封是煉鋅的關(guān)鍵步驟，若冶煉時(shí)未進(jìn)行泥封處理，可能造成的后果是(寫一點(diǎn))。②“鋅火”主要是罐內(nèi)產(chǎn)生的燃燒所致，避免直接排到空氣中的原因是。③冷凝區(qū)中收集到的是(填物質(zhì)名稱)，為了獲得更多的該物質(zhì)，冷凝區(qū)應(yīng)控制的溫度范圍為。(3)“每十耗去其二”即每十斤爐甘石會(huì)損耗兩斤(不考慮爐甘石中其他成分的影響)，請(qǐng)分析該說法是否準(zhǔn)確，并說明原因：?！敬鸢浮?1)粉狀煤之間空隙小，堆積在內(nèi)部的粉狀煤無法充分燃燒，難以達(dá)到冶煉鋅所需的溫度(合理即可)(2)冶煉的金屬鋅不純(合理即可)一氧化碳有毒，直接排放會(huì)污染空氣鋅(3)不準(zhǔn)確，冶煉鋅的過程中轉(zhuǎn)化為，損耗的量為中C、O的質(zhì)量，即每消耗10份質(zhì)量的會(huì)損失4.8份質(zhì)量的C和O，若消耗10斤理論上損耗量為4.8斤，遠(yuǎn)大于2斤(合理即可)【解析】（1）由于粉狀煤之間空隙小，堆積在內(nèi)部的粉狀煤，因與氧氣接觸不充分而無法充分燃燒，難以使溫度達(dá)到煉鋅所需的溫度：而塊狀煤之間的空隙較大，較多的空氣與煤充分接觸使煤充分燃燒，為煉鋅提供充足的熱量，因此泥罐外圍要用顆粒較小的塊狀煤而不用粉狀煤。（2）①若冶煉時(shí)