考点28   生铁的冶炼

考点精讲

该考点的命题主要是通过创设相关实验、问题情景或图表信息等，来考查学生对铁的冶炼的原理、原料、设备、涉及的反应、和产物的理解或掌握情况，以及对金属元素的存在及常见的金属矿物、金属冶炼的原理、氧化还原反应、常用的还原剂、碳和碳的氧化物的化学性质、石灰石的化学性质、化学方程式的书写、质量守恒定律、含杂质物质的化学反应的计算、环境的污染、酸雨的产生等相关问题的分析、推断、表达的能力和对知识的迁移能力等；并且，经常将其与这些相关知识等关联起来，进行综合考查。铁的冶炼是历年来中考命题的热点；命题方式是根据碳和碳的氧化物的化学性质、石灰石的化学性质、氧化还原反应的原理、常用的还原剂、酸雨的产生、化学方程式的书写、质量守恒定律、含杂质物质的化学反应的计算等来分析、推断、探究、选择或解答有关铁的冶炼原理、原料、设备、涉及的反应、和产物及其有关计算等实际问题，或者是反过来考查，或者是对所给的有关铁的冶炼的某些表达进行科学地判断等等。题型有选择题、填空题、实验探究题。

1. 一氧化碳还原氧化铁

2.金属的锈蚀与防护

3.含杂质物质的相关计算

考向一、金属在自然界中的存在形式

1．存在形式

金属资广泛存在于地壳和海洋中，除少数极不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。

2．几种常见的金属矿石及主要成分

真题解析

1．（2020·深圳外国语九年级上学期期末）下列矿石冶炼时产生的物质会污染空气且能形成酸雨的是（     ）

A．赤铁矿（Fe2O3） B．黄铁矿（FeS2） 

C．菱铁矿（FeCO3） D．磁铁矿（Fe3O4）

【答案】B

【解析】污染空气且能形成酸雨的主要气体有二氧化硫、二氧化氮和三氧化硫。根据化学反应中元素种类是不变的，所以矿石中要含有硫元素或氮元素，才能产生形成酸雨的气体。故选B。

2．“绿色化学”的理念正深入人心，工业生产更应关注。从效益与环保角度最不适宜炼铁的是（    ）

A．赤铁矿（Fe2O3）        B．磁铁矿（Fe3O4）   

C．黄铁矿（FeS2）        D．菱铁矿（FeCO3）

【答案】C

【解析】

A、赤铁矿炼铁后生成铁和二氧化碳，不会污染空气；

B、磁铁矿炼铁后也生成铁和二氧化碳，不会污染空气；

C、黄铁矿炼铁后会生成铁和二氧化硫，二氧化硫会污染空气；

D、菱铁矿炼铁后也生成铁和二氧化碳，不会污染空气。

故选C。

3. 科学实践活动为同学们创设了独立思考和实践的机会．请回答：

（1）晓兰参观中国地质博物馆，看到了许多矿石标本，其中的4种矿石及其主要成分如下：

①上述矿石标本的主要成分中，所含元素种类最多的是　 　（填字母序号）。

②她根据辉铜矿的主要成分，推测以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品，她的依据是化学反应前后　    　不变。

③她依据化学式计算出Cu2(OH)2CO3的相对分子质量为222，计算式为　             　。

（2）参观结束时，老师进行了小结，并就金属冶炼和金属回收再利用提出了两个问题，请同学们用化学方程式作答。

①工业上用一氧化碳和赤铁矿炼铁的原理是　                　。

【答案】

（1）①B     ②元素种类； 64×2+16×5+1×2+12×1；

（2）①3CO+Fe2O32Fe+3CO2；

【解析】

（1）①根据主要成分的化学式来分析；②根据质量守恒定律来分析；③相对分子质量就是化学式中各原子的相对原子质量的总和；（2）①氧化铁和一氧化碳在高温条件下反应能生成铁和二氧化碳．

4．《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。有关说法正确的是（    ）

A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素

B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水

C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化

D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高

【答案】C

【解析】

A、铝元素是地壳中含量最高的金属元素，铁元素不是地壳中含量最高的金属元素，故A错误；

B、铁矿石（主要成分为Fe2O3）难溶于水，故B错误；

C、冶炼铁的过程中有新物质铁生成，发生了化学变化，故C正确；

D、生铁高温锻打成钢，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，碳元素含量降低，故D错误。故选C。

5．工业炼铁的部分反应如下所示，则（　　）

O2CO2COFe

A．X可以是木炭

B．X与CO都具有氧化性

C．③反应后的尾气可直接排放

D．Y中铁元素以游离态存在

【答案】A

【解析】

A、碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，木炭的主要成分是碳，可以是木炭，故选项说法正确。

B、碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，X是碳，碳与CO都具有还原性，故选项说法错误。

C、③是一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，反应后的尾气不能直接排放，故选项说法错误。

D、Y是氧化铁，铁元素以化合态存在，故选项说法错误。故选：A。

突破提升

一、单选题

1．涉及的变化主要体现物理变化的是

A．制作木凳 B．高炉炼铁 C．食物腐烂 D．燃油驱车

二、填空题

2．钢铁是应用广泛的金属材料。

(1)英国学者R·坦普尔论证了我国古代冶铁技术世界第一、早在公元前4世纪，中国已广泛利用铁矿石与木炭生产生铁，并加入“黑土”以降低生铁的熔化温度；公元前2世纪，中国人发明了“充氧”等炼钢法。

①“黑土”中含有磷酸铁（FePO4），其中磷元素的化合价为______。

②生铁生产过程中，一氧化碳与赤铁矿在高温下反应的化学方程式为______。

③炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中的______，获得性能更好的钢。

(2)对钢铁制品进行“发蓝”处理，使其表面生成一层致密的氧化膜，能有效防止钢铁锈蚀。

①“发蓝”过程发生了______（填“物理变化”或“化学变化”）。

②致密氧化膜能防止钢铁锈蚀的原因是______。

(3)垃圾分类具有社会、经济、生态等多方面的效益。废旧易拉罐属于______（填字母序号）

A．厨余垃圾 B．可回收垃圾 C．有害垃圾 D．其他垃圾

(4)向盛有硝酸铜、硝酸银混合溶液的试管中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，滤液呈蓝色。根据上述现象推知，滤液中一定含有的阳离子是______（填离子符号），滤渣中不能确定是否含有的金属是______。

3．石家庄地铁线路的开通，极大地方便了人们的出行，使石家庄进入“地铁时代”。

(1)地铁列车车体大量使用的镁铝合金属于__________(选填“金属材料”或“合成材料”)，镁铝合金的优点是__________。

(2)地铁建造过程中需要使用大量的钢铁。工业炼铁可利用一氧化碳与氧化铁反应，写出该反应的化学方程式：__________。

(3)地铁信息传输系统中使用的光导纤维和电子芯片的关键材料分别为二氧化硅(SiO2)和晶体硅(Si)。将二氧化硅转化为硅的过程属于_______(选填“物理变化”或“化学变化”)。

(4)地铁施工过程中产生的废水、废浆以及机械漏油等，都会对水体产生污染。使用活性炭可对污水进行处理，这是利用了活性炭的__________性。

(5)为确保消防安全，地铁隧道中须安装自动喷淋系统。喷出的水能灭火的原因是______。

4．写出下列化学方程式

(1)高锰酸钾分解制氧气______。

(2)电解水______。

(3)一氧化碳还原氧化铁______。

5．化学是你挥之不去，但召之即来的科学。生活离不开化学，化学也必定服务我们的生活。据说“烹饪”用的铁锅备受西方科学爱好者推崇，其原因之一是可以借助胃酸吸收铁元素缓解缺铁性贫血。

(1)胃酸中含有的酸的成分是_______（填化学式）；

(2)市售补品贫血剂（贫血者常用保健品）中含有铁粉（单质铁），请写出铁粉与胃酸反应的方程式____，其基本反应类型属于________反应；

(3)日常生活中使用的铁制品均属于铁的合金，工业上可以利用石灰石、铁矿石、焦炭等作为原料借助高炉炼铁，下列说法不合理的是______。

a.石灰石可以形成炉渣       b.铁矿石一定含氧化铁          c.焦炭燃烧可提供炉温

6．五金：传统的五金制品，也称“小五金”。指金、银、铜、铁、锡五种金属。经人工加工可以制成刀、剑等艺术品或金属器件。

(1)古代使用的刀剑在锻造过程中，需要在外力作用下让其发生伸长或碾成薄片而不断裂，这是利用金属良好的_________。

(2)“炉火照天地，红星乱紫烟”描绘的是冶炼的场景，请你写出工业冶炼赤铁矿的化学方程式_____。

(3)①铁能置换出硫酸铜中的铜，铜不能置换出硫酸亚铁中的铁；②铁在盐酸中反应速度比铝慢，比锡快。请根据描述并结合所学知识比较出金、银、铜、铁、锡五种金属的金属活动性顺序_____。

7．金属材料被广泛应用于生产、生活中。

(1)金属的大规模开发和利用的先后顺序与__________(选填“金属的活动性”或“金属在地壳中的含量”)有关。

(2)有一种速度叫中国速度，有一种奇迹叫中国奇迹！近年来，我国高铁飞速发展，已成为世界上唯一高铁成网运行的国家。

①建造高铁使用了大量铁合金，构成金属铁的粒子是__________(选填“分子”、“原子”或“离子”)。

②高铁电路多用铜质导线，这是利用了铜的__________性和导电性。

③高铁刹车片由合金锻钢制作，时速300公里以上的列车紧急制动时，轮毂盘面和刹车片的温度瞬间达到700℃以上，合金锻钢应该具备耐磨和__________等特性。

(3)明代宋应星所著《天工开物》中记载了我国古代炼铁方法。现代工业利用高炉炼铁，其主要反应原理是一氧化碳与氧化铁的反应，该反应的化学方程式为__________。

(4)目前世界上已有50%以上的铁得到了回收利用。回收利用废旧金属的社会意义是_____(写一条即可)。

(5)如图所示，在已调平的托盘天平两边各放一只等质量的烧杯，再向烧杯中各倒入等质量、等浓度的稀硫酸，然后在左盘的烧杯中放入锌粉，同时在右盘的烧杯中放入等质量的铁粉。

①两个烧杯中都可以观察到的现象是__________。

②完全反应后，观察到天平左，右两只烧杯中的金属粉末均无剩余，最终天平指针的指向是______(选填“偏左”、“中央”或“偏右”)。

三、实验题

8．如图所示的是一氧化碳还原氧化铁的实验。请回答下列问题：

修建铁路所需大量钢铁是以铁矿石为主要原料冶炼而得。

(1)高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和______。

(2)高炉中炼出的生铁的硬度比纯铁的______（填“强”“弱”或“一样”）；取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量稀盐酸，发生反应的化学方程式为______，当反应停止后，还可观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质是______（填化学式）

(3)一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为______。

(4)A处的现象是______；B处的现象是______。

(5)C处酒精灯的作用是______。

9．某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度：向赤铁矿中通入纯净的一氧化碳气体，假设赤铁矿中杂质不参与反应，请回答下列问题

(1)实验开始时，先进行的操作是_________。(填序号)

①通入一氧化碳                  ②加热

(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象_________。

(3)写出A装置中发生的化学反应方程式是_________。

四、计算题

10．在学习了化学方程式的计算后，老师为了帮助大家学会规范的计算，展示了一位同学的作业。山西省太原钢铁(集团)完美诠释了民族钢铁产业奋进中崛起的精彩传奇。目前工业上炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。理论上若要生产560t铁，至少需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量是___？(写出计算过程)

解：设需要Fe2O3的质量是x。

x=800t

则需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量=

答：至少需要含Fe2O380%的赤铁矿的质量为10t。

请回答下列问题：

(1)仔细观察：这位同学的解题过程中有________处错误。

(2)纠正错误：请将正确的解题过程写在答题卡上______。