沪教版（2024）九年级上册（2024）第1节 金属矿物及铁的冶炼学案设计

这是一份沪教版（2024）九年级上册（2024）第1节 金属矿物及铁的冶炼学案设计，文件包含九年级初中化学上册同步讲义新沪教版61金属矿物及铁的冶炼教师版docx、九年级初中化学上册同步讲义新沪教版61金属矿物及铁的冶炼学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共62页， 欢迎下载使用。
板块导航
01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、金属矿物
金属在自然界在的存在形式：小部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属如 金等以单质形式存在，人类使用最早的金属是铜，目前，人类从矿石中提取量最小的金属是 铁。
地壳中含量位于前3位的金属元素：铝、铁、钙。
3. 铁矿石：赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)。
二、铁的冶炼原理
1、实验室模拟炼铁
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。
④实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。）
⑤实验现象：硬质玻璃管中黄色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯下方导管口处的气体燃烧，发出蓝色火焰，体现了一氧化碳的可燃性。
⑥相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O 、2CO+O22CO2
⑦如何判断反应中生成了什么物质？取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生证明含铁粉；或用磁铁吸引。
⑧装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气。
2.工业炼铁
（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）出铁口为什么低于炉渣出口？因为炉渣密度小于铁水的密度
预习检测
1. 运用所学知识回答问题
(1)战国《韩非子·内储说下》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 (填“单质”或“化合物”)的形式存在。
(2)磁铁矿主要成分是 ，赤铁矿主要成分是 ，生铁的主要成分是 。前者是混合物，后者是纯净物。
【答案】(1)单质
(2)四氧化三铁/Fe3O4 氧化铁/Fe2O3 铁/Fe
【详解】（1）金的化学性质稳定，很难与其它物质反应，故金在自然界主要以单质的形式存在；
(2)磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其化学式为Fe3O4；赤铁矿的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3；生铁的主要成分是铁，其化学式为Fe。
2．下图是一氧化碳还原氧化铁反应的实验装置图，回答下列问题：
(1)该实验开始加热前应该 ，其目的是排净管内空气，防止爆炸。
(2)写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。玻璃管中产生的现象是 色粉末逐渐变成 色。同时澄清石灰水变 ，尾部酒精灯火焰颜色呈现 色。
(3)反应结束后撤离酒精喷灯，持续通入一段时间一氧化碳目的是 。
(4)尾部酒精灯的作用是 ，此处发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)先通一会儿CO
(2) 黄 黑 浑浊 蓝
(3)防止还原出的高温的铁粉被再次氧化
(4) 处理尾气CO（燃烧CO，防止排放到空气中污染空气）
【详解】（1）一氧化碳具有可燃性，与氢气（或空气）混合，在加热或点燃时可能发生爆炸，该实验开始加热前应该先通一会儿一氧化碳，其目的是排净管内空气，防止爆炸；
（2）一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式：；玻璃管中产生的现象是黄棕色粉末逐渐变成黑色；二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，同时澄清石灰水变浑浊，尾部酒精灯火焰颜色呈现蓝色；
（3）反应结束后撤离酒精喷灯，持续通入一段时间一氧化碳目的是防止生成的铁再次被氧化。
（4）一氧化碳具有毒性，在空气中燃烧能生成没有毒性的二氧化碳，尾部酒精灯的作用是处理尾气CO（或燃烧CO），防止一氧化碳污染空气，此处发生反应的化学方程式为。
3. 钢铁工业是国家工业的基础。如图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图。根据图示回答下列问题。
(1)若图中采用的铁矿石为赤铁矿，请写出区所发生主要反应的化学方程式 。
(2)炼铁过程中使用石灰石的主要作用是 ，在高炉炼铁过程中进风口进入气体为 。
(3)生铁经过处理，再加入熔合一定量的铬和镍，可以制得不锈钢。用不锈钢制造的炒锅，利用了该材料具有______的物理性质。
A．导热性B．导电性C．抗腐蚀性强
【答案】(1)
(2) 将矿石中的二氧化硅转化为炉渣 热空气
(3)A
【详解】（1）若图中采用的铁矿石为赤铁矿，则区发生的主要反应是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为；
（2）炼铁过程中使用石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转化为炉渣；在高炉炼铁过程中进风口进入气体为热空气；
（3）用不锈钢制造的炒锅，是利用了该材料具有导热性的物理性质，。
►问题一 常见的金属矿物
【典例1-1】（2024·江苏南京·二模）下列金属中，在自然界主要以化合物形式存在，且提炼量最小的是
A．铝B．铁C．金D．银
【答案】A
【详解】A、铝的化学性质比较活泼，在自然界主要以化合物形式存在，但是提炼量不是最小，不符合题意；
B、铁在自然界主要以化合物形式存在，且铁是年产量最高的金属，符合题意；
C、金的化学性质比较稳定，在自然界主要以单质形式存在，不符合题意；
D、银的化学性质比较稳定，在自然界主要以单质形式存在，不符合题意。
。
【典例1-2】（2022·山西晋中·中考真题）小自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是
A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3）B．炉甘石（主要成分是ZnCO3）
C．铝土矿（主要成分是A12O3）D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
【答案】A
【详解】炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，故矿石中必须含有铁元素；
A、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，符合题意；
B、 炉甘石（主要成分是ZnCO3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
C、 铝土矿（主要成分是A12O3） 中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
D、 赤铜矿（主要成分是Cu2O）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；
。
【解题必备】
铁矿石的选择原则：含铁量高，不含有害元素，冶炼过程中不产生或少产生污染环境的物质。
通过计算可知磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿的主要成分中铁元素的质量分数分别为：72.4%、70%、46.7%，因此从铁元素含量较高，且“有害元素”少来分析选择；其中适合炼铁的是磁铁矿、赤铁矿。
【变式1-1】（2024·广西·中考真题）广西铝土矿资源丰富.铝土矿的主要成分是
A．二氧化硅B．氧化铝C．四氧化三铁D．碳酸钙
【答案】A
【详解】铝土矿含铝元素，主要成分是氧化铝，。
【变式1-2】（2023·江苏常州·中考真题）同学们收集的下列矿石样品中，主要成分为Fe3O4的是
A．赤铁矿B．磁铁矿C．孔雀石D．铝土矿
【答案】A
【详解】A、赤铁矿的主要成分是氧化铁，其主要成分的化学式为Fe2O3，故选项不符合题意；
B、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其主要成分的化学式为Fe3O4，故选项符合题意；
C、孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，其主要成分的化学式为Cu2(OH)2CO3，故选项不符合题意；
D、铝土矿的主要成分是氧化铝，其主要成分的化学式为Al2O3，故选项不符合题意。
。
►问题二 铁的冶炼原理
【典例2-1】（2024·四川内江·中考真题）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不错误的是
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成
B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性
D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
【答案】A
【详解】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法错误；
B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误；
C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法错误；
D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法错误；
。
【典例2-2】（2024·河南周口·模拟预测）下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置。
(1)写出玻璃管中发生反应的化学方程式： 。
(2)实验过程中观察到试管B中的现象为 。
(3)用点燃的酒精灯除去尾气中的一氧化碳，发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
(2)澄清石灰水变浑浊
(3)2CO+O22CO2
【详解】（1）一氧化碳与氧化铁高温下反应得到铁和二氧化碳，玻璃管中发生反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（2）一氧化碳与氧化铁高温下反应得到铁和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应得到碳酸钙沉淀，因此实验过程中观察到试管B中的现象为澄清石灰水变浑浊；
（3）一氧化碳具有可燃性，在氢气中燃烧生成二氧化碳，用点燃的酒精灯除去尾气中的一氧化碳，发生反应的化学方程式为2CO+O22CO2。
【解题必备】
实验室模拟炼铁注意事项：
（1）实验开始时要先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯，以排尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸。
（2）实验结束时，应先停止加热，并继续通一氧化碳直至装置冷却，以防止生成的铁又被空气中的氢气氧化;同时防止试管中的澄清石灰水倒吸进入灼热的硬质玻璃管内，使硬质玻璃管炸裂。
（3）一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，否则会污染空气，因此装置中必须有尾气处理装置。尾气处理可用收集法（用气球或排水法收集尾气）或燃烧法（将尾气点燃烧掉或用于加热氧化铁）。
【变式2-1】（2024·安徽六安·模拟预测）某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述错误的是
A．盛装药品前应先检查装置气密性
B．加热后，玻璃管中的黄色固体逐渐变黑
C．方框中连的是C，D，管口的连接顺序为a→b→c→d
D．这种方法炼出的铁与工业下炼出的生铁在组成下最小的区别是不含碳
【答案】B
【详解】A、该实验有气体参与反应，故盛装药品前应先检查装置气密性，防止装置漏气，影响实验，不符合题意；
B、该实验中，一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故加热后，玻璃管中的黄色固体逐渐变为黑色，不符合题意；
C、方框中连的是C，D，C装置应用于收集尾气，气体的密度比水小，则应从c端通入气体，水从b端排出，b端连接d端，将水排入烧杯中，故管口的连接顺序为a→c→b→d，符合题意；
D、一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故这种方法炼出的铁是纯铁，工业下炼出的铁是生铁，生铁是铁碳合金，故纯铁和生铁在组成下最小的区别是不含碳，不符合题意。
。
【变式2-2】（2024·四川成都·三模）用CO和氧化铁模拟工业炼铁的微型实验如图所示。已知所用CO气体中含有少量水蒸气，下列说法错误的是
A．a处的氢氧化钠固体可以换成生石灰B．b处W形管内黄棕色粉末逐渐变为黑色
C．该装置的优点是节约药品、保护环境D．e处收集到的液体体积等于反应生成的的体积
【答案】C
【详解】A、a处装置的作用是吸收水蒸气，氢氧化钠固体有吸水性，生石灰能与水反应，二者都能干燥一氧化碳，a处装置中的氢氧化钠固体可以换成生石灰，故选项说法错误；
B、一氧化碳与氧化铁高温条件下生成铁和二氧化碳，生成的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处W型管内黄棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误；
C、该装置使用了W型管，优点是节约药品，保护环境，故选项说法错误；
D、反应前先通入一氧化碳，一氧化碳难溶于水不和水反应，所以e处收集到的液体体积等于未参加反应的一氧化碳的体积，故选项说法错误。
。
【变式2-3】（23-24九年级下·安徽合肥·期末）铁是现代化学工业的基础，是人类进步必不可少的金属材料。
Ⅰ．高炉炼铁
(1)工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气，炼铁得到的是 （选填“生铁”、“纯铁”或“钢”）。
(2)下列说法错误的是______。
A．焦炭能在炼铁过程中提供热量
B．石灰石的作用是除去矿石中杂质
C．排放的高炉气中含量最高的是
Ⅱ．模拟工业炼铁
【查阅资料】
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。
②与稀盐酸反应生成水。
(3)实验时，观察到硬质玻璃管中 ，说明反应发生，此时，试管中发生反应的化学方程式为 。
(4)实验结束并冷却至室温后，小明将CO换成空气持续通入一段时间，他的目的是 。
(5)反应生成的黑色固体可能是：①Fe；②；③ 。请设计实验验证生成的黑色固体中是否有，写出实验步骤和现象： 。
【答案】(1)生铁
(2)AB
(3) 黄色粉末变黑
(4)除去装置内的CO，防止污染空气
(5) Fe和/、Fe 取一定质量的黑色固体于烧杯中，加入一定质量的足量稀盐酸，充分反应后，称量并计算反应前后的质量变化量，根据化学方程式求出铁的质量，与所取黑色固体质量进行对比，若相等，则无；若不相等，则黑色固体中含
【详解】（1）工业炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气，炼铁得到的是生铁；
（2）A、焦炭在空气中燃烧放出小量的热，能在炼铁过程中提供热量，错误；
B、石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣，除去矿石中杂质，错误；
C、排放的高炉气中含量最高的不一定是CO2，还可能是没有参加反应CO，错误。
B。
（3）氧化铁与一氧化碳在高温条件下生成铁和二氧化碳，实验时，观察到硬质玻璃管中固体由黄变黑，说明反应发生，此时，试管中发生反应是二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；
（4）一氧化碳具有毒性，实验结束并冷却至室温后，小明将CO换成空气持续通入一段时间，他的目的是除去装置内的CO，防止污染空气；
（5）Fe、Fe3O4都是黑色固体，反应生成的黑色固体可能是它们中一种或两种即：①Fe；②Fe3O4③Fe和Fe3O4；Fe3O4与稀盐酸反应生成水，铁与稀盐酸反应产生氢气，实验验证生成的黑色固体中是否有Fe3O4，实验步骤和现象：取一定质量的黑色固体于烧杯中，加入一定质量的足量稀盐酸，充分反应后，称量并计算反应前后的质量变化量，根据化学方程式求出铁的质量，与所取黑色固体质量进行对比，若相等，则无Fe3O4；若不相等，则黑色固体中含Fe3O4。
【变式2-4】（23-24九年级下·安徽合肥·期末）甲酸(HCOOH)在热的浓硫酸中分解，生成一氧化碳和水。用如图所示装置完成一氧化碳还原四氧化三铁的实验。(碱石灰能吸收水分和酸性物质)
(1)装置连接好后(固定装置省略)，推动注射器活塞，出现 现象时，说明装置气密性良好。
(2)写出甲酸分解的化学方程式： 。
(3)证明一氧化碳与四氧化三铁已发生反应的现象是 。此处酒精灯火焰外加网罩的目的是： 。
(4)a处导管口绑一小气球的目的是 ；小气球也可以用 代替。
【答案】(1)气球变小，松开手，气球变回原来小小，注射器活塞回到原刻度处
(2)
(3) 澄清石灰水变浑浊 使火焰聚拢，提高温度
(4) 收集尾气中的有毒气体，防止空气污染 燃着的酒精灯
【详解】（1）推断注射器，装置中的气体增小，压强增小，则可观察到气球变小，若装置气密性良好，松手后，注射器又会回到原位置，气球变回原来小小。
（2）甲酸在浓硫酸催化作用下加热生成一氧化碳和水，反应的化学方程式为：。
（3）一氧化碳和四氧化三铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，四氧化三铁和铁粉均为黑色，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则可观察到澄清石灰水变浑浊；
在火焰下外加网罩，能使火焰聚拢，提高温度。
（4）一氧化碳有毒，会污染空气，则小气球的作用为收集尾气中的有毒气体，防止空气污染；
一氧化碳具有可燃性，则也可用燃着的酒精灯代替。
►问题三 工业炼铁
【典例3-1】（2024·云南楚雄·模拟预测）传统文化：《天工开物》中有关炼铁的记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”下列说法错误的是
A．铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量
B．炼铁时煤炭的作用为提供CO、提高温度
C．炼铁炉中流出的是纯铁
D．炼铁炉中发生的反应之一为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
【答案】B
【详解】A、铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁的含碳量在2%至0.03%之间，熟铁是含碳量低于0.03%，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量，选项错误；
B、煤炭的主要成分是碳，碳燃烧放出热量，在高温的条件下，碳能与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，选项错误；
C、炼铁炉中流出的铁中含有少量的碳，不是纯铁，选项错误：
D、 赤铁矿的主要成分是氧化铁，在高温的条件下，氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为，选项错误；
。
【典例3-2】（2024·广西钦州·三模）如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．焦炭只起提供热量的作用
C．炼铁中的原理可为
D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增小反应物的接触面积，反应更加充分
【答案】A
【详解】A、地壳含量较少的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，故选项说法错误；
B、碳与氢气反应生成二氧化碳，放出热量；二氧化碳与焦炭高温下反应生成一氧化碳；因此工业炼铁中焦炭除了起到提供热量的作用，还可将二氧化碳还原为一氧化碳，为反应提供还原剂，故选项说法错误；
C、炼铁的原理可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故选项说法错误；
D、炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增小反应物的接触面积，反应更加充分，故选项说法错误。
。
【解题必备】
产品生铁是混合物
主要反应：C＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温))CO2 C＋CO2 eq \(=====,\s\up7(高温))2CO 3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2
【变式3-1】（2024·山东淄博·三模）我国炼铁技术早于西方国家一千少年。下列有关铁的说法错误的是
A．生铁属于纯净物B．工业高炉炼铁属于物理变化
C．纯铁比锰钢的硬度小D．纯铁的熔点比生铁的高
【答案】C
【详解】A、生铁是由铁、碳等混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、工业高炉炼铁，是一氧化碳和铁的氧化物反应生成铁和二氧化碳，有新物质生成，属于化学变化，不符合题意；
C、合金比组成它的纯金属硬度小，锰钢是铁的合金，故纯铁比锰钢的硬度小，不符合题意；
D、合金比组成它的纯金属熔点低，生铁是铁的合金，故纯铁的熔点比生铁的高，符合题意。
。
【变式3-2】（23-24九年级下·四川成都·期末）Ⅰ、工业炼铁和轧制钢材的主要流程如下图：
已知生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%，铁矿石约含80%的Fe2O3。
(1)高炉炼铁的原理是 （用化学方程式表示）。
(2)高炉气体含有较高浓度的一氧化碳和氧化铁尘粒，请对高炉气体处理提出一条合理化建议 。
(3)炼铁过程中，固体原料从炉顶加入，而热空气从炉底往下通的目的是 。
(4)生铁炼钢需要降低生铁中的碳、硫、硅等元素的含量，在工业下选择向炼钢炉通入“纯氧”而不通入“空气”的原因是 。
【答案】(1)
(2)回收利用
(3)使原料与空气充分接触
(4)使生铁中的碳转化为二氧化碳,降低生铁中含碳量
【详解】（1）高炉炼铁的原理是利用一氧化碳还原铁的氧化物，方程式为：；
（2）高炉气体含有较高浓度的一氧化碳和氧化铁尘粒，可以进行回收再利用，这样可以节约资源；
（3）热空气密度小，向下运动，故炼铁过程中，固体原料从炉顶加入，而热空气从炉底往下通，能使空气与原料充分接触，反应更充分；
（4）生铁的含碳量比钢的含碳量高，炼钢炉中通入氢气可以使生铁中的碳充分反应，降低含碳量，从而使生铁转化成钢；
【变式3-3】（2024·江苏苏州·一模）为了减少工业炼铁中CO、CO2的排放，小苏同学基于碳中和理念设计了一个低碳行动方案，方案流程如图所示，下列分析不错误的是
A．该方案可以除去CO2，还可实现CaCO3、CO的部分或全部循环利用
B．该方案中的CO重新通入高炉后，起的主要作用是还原赤铁矿
C．流程图中反应1和反应2，都属于化合反应，且反应后碳元素化合价均发生改变
D．实验室用48gFe2O3粉末作为原料模拟炼铁，反应后测得固体中的铁元素与氧元素的质量比为7：1，若炼铁过程中只发生流程图中的反应3，则理论下参加反应的Fe2O3质量为32g
【答案】A
【详解】A、根据流程图，该方案中二氧化碳既是反应物又是生成物，可以循环利用，碳酸钙和一氧化碳既是反应物又是生成物，可循环利用，故还可实现CaCO3、CO的部分或全部循环利用，故A分析不错误；
B、赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳与氧化铁高温条件下反应生成铁和二氧化碳，该方案中的CO重新通入高炉后，起的主要作用是还原赤铁矿，故B分析错误；
C、流程图中反应1为碳和氢气反应生成二氧化碳，反应2为碳和二氧化碳高温下反应生成一氧化碳，这两个反应均是两种物质生成一种物质，符合“少变一”的特点，都属于化合反应；反应1中反应前碳元素的化合价为0，反应后碳元素的化合价为+4价，发生改变；反应2中反应前碳元素的化合价为0价和+4价，反应后碳元素的化合价为+2价，发生改变，故C分析错误；
D、实验室用48gFe2O3粉末作为原料模拟炼铁，48g氧化铁中铁元素的质量为，反应后测得固体中的铁元素与氧元素的质量比为7：1，则反应后固体中氧元素的质量为，若炼铁过程中只发生流程图中的反应3，反应后固体中的氧元素存在于没有反应的氧化铁中，说明氧化铁没有反应完全，根据氧元素守恒，则没有参与反应的氧化铁的质量为，理论下参加反应的Fe2O3质量为48g-16g=32g，故D分析错误；
。
【变式3-4】（23-24八年级下·黑龙江小庆·期末）钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。
(1)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所示。
①过程Ⅰ主要发生在高炉的 （填“A”“B”或“C”）区域。
②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为 。
③过程Ⅳ通入主要是为了降低生铁中 的含量。
(2)某化学兴趣小组的同学利用如图装置模拟工业炼铁。
①实验时装置A中的现象是 ；
②B中发生反应的化学方程式为 ；
③实验过程中，的作用有 （填序号）；
A．气体作为反应物；
B．实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；
C．停止加热后，防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化；
D．停止加热后，防止试管中的液体倒吸入玻璃管中。
④拓展延伸
利用下面的装置测定某铁的氧化物的化学式。实验记录数据如下：Ⅰ.装铁的氧化物的硬质玻璃管的质量为；Ⅱ.硬质玻璃管与铁的氧化物的质量共为；Ⅲ.通入一氧化碳并加热至铁的氧化物全部转化为铁后，生成的二氧化碳全部被澄清石灰水吸收，且B中生成沉淀的质量为。根据以下实验记录，计算此铁的氧化物的化学式为 。
【答案】(1) A 碳元素
(2) 黄棕色固体变成黑色 ABCD Fe5O7
【详解】（1）①由图可知，过程Ⅰ是高温下，焦炭在富氧热空气反应生成二氧化碳，所以，该反应发生要靠近热空气，即图中A位置；
②由图可知，过程Ⅱ是二氧化碳在高温下与焦炭反应，生成一氧化碳，化学方程式为：；
③生铁和钢的主要区别是含碳量不同，生铁含碳量高，钢含碳量低，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；
（2）①在高温的条件下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，所以装置A中观察到黄棕色固体变成黑色；
②B中二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，发生反应的化学方程式：；
③下述实验过程中在高温的条件下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；停止加热后，继续通入一氧化碳，防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化，防止试管中的液体倒吸入玻璃管中；BCD；
④由题干数据可知，铁的氧化物的质量为：29.8g-20g=9.8g；一氧化碳还原铁的氧化物时生成铁和二氧化碳，二氧化碳中的氧元素一半来自于铁的氧化物。二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，设生成17.5g沉淀需要二氧化碳的质量为x，则，，解得x=7.7g；7.7二氧化碳中，氧元素的质量为：7.7g××100%=5.6g，则来自于铁的氧化物中的氧元素的质量为：5.6g×12=2.8g，铁的氧化物中，铁元素的质量为：9.8g-2.8g=7g，此铁的氧化物中铁元素和氧元素的原子个数比为：：，则该铁的氧化物的化学式为Fe5O7。
一、选择题
1．镇海楼是广州规模最小的黄砂岩文物。黄砂岩因含某种氧化物而呈黄色，这种氧化物可能是
A．CaOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)3
【答案】A
【详解】A、CaO是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于白色固体，故A错；
B、Fe2O3是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，属于黄色固体，故B错误；
C、Fe3O4是由两种元素组成，一种元素是氧元素，属于氧化物，但属于黑色固体，故C错；
D、Fe(OH)3是由三种元素组成，不属于氧化物，且属于黄褐色固体，故D错。
。
2．（2024·福建·模拟预测）古文献记载的小鉴炉炼铁：“黑砂（主要成分为铁的氧化物）为本……时时旋下，用炭火以煅炼之。”如下图所示。下列说法错误的是
A．该黑砂中可能含有
B．木炭仅作为燃料提供热量
C．往通风道中鼓风能提高炉温
D．增加小鉴炉高度能提高铁的产量
【答案】A
【详解】A、铁的氧化物中，四氧化三铁为黑色，故该黑砂中可能含有Fe3O4，说法错误；
B、木炭既作为燃料提供热量，同时又和二氧化碳反应生成一氧化碳，为炼铁提供还原性气体，说法错误；
C、往通风道中鼓风，可以使木炭充分燃烧，故能提高炉温，说法错误；
D、增加小鉴炉高度能提高铁的产量，说法错误。。
3．（2024·湖北十堰·二模）我国古代炼铁术如图所示。下列相关说法错误的是
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．生铁和钢都是混合物
C．炼钢的原理和炼铁的原理一样
D．生铁比纯铁的硬度小
【答案】B
【详解】A、地壳中元素含量由少到少：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，说法错误；
B、生铁和钢都是铁和碳组成的合金，都属于混合物，说法错误；
C、炼钢的原理：高温条件下降低碳含量，炼铁的原理：利用一氧化碳的还原性，夺走氧化铁中的氧元素，说法错误；
D、合金的硬度比组成且纯金属的硬度小，生铁比纯铁的硬度小，说法错误；
。
4．（2024·广东汕头·一模）铁是应用最广泛的金属。下列有关铁的说法错误的是
A．铁是地壳中含量最少的金属元素B．炼铁原理是将单质铁转化为氧化铁
C．铁在纯氧中燃烧得到Fe3O4D．生铁除去小部分碳后得到的钢是纯净物
【答案】B
【详解】A、地壳中含量居前四位的元素是：氧、硅、铝、铁，铝是地壳中含量最少的金属元素，选项A不错误；
B、炼铁原理是在高温条件下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，反应中铁的氧化物转化为铁，选项B不错误；
C、细铁丝在氢气中燃烧反应生成黑色的Fe3O4，选项C错误；
D、生铁除去小部分碳后得到的钢是混合物，因为其中除了含有铁，还含有少量碳等其它物质，选项D不错误。
。
5．（2024·云南楚雄·模拟预测）传统文化：《天工开物》中有关炼铁的记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”下列说法错误的是
A．铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量
B．炼铁时煤炭的作用为提供CO、提高温度
C．炼铁炉中流出的是纯铁
D．炼铁炉中发生的反应之一为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
【答案】B
【详解】A、铁制器是由生铁炼成的熟铁制成的，生铁的含碳量在2%至0.03%之间，熟铁是含碳量低于0.03%，生铁炼成熟铁的过程中降低了碳的含量，选项错误；
B、煤炭的主要成分是碳，碳燃烧放出热量，在高温的条件下，碳能与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，选项错误；
C、炼铁炉中流出的铁中含有少量的碳，不是纯铁，选项错误：
D、 赤铁矿的主要成分是氧化铁，在高温的条件下，氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为，选项错误；
。
6．（2024·四川内江·中考真题）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不错误的是
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成
B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性
D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
【答案】A
【详解】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法错误；
B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误；
C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法错误；
D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法错误；
。
7．（2024·安徽阜阳·二模）《天工开物》描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，将铁矿石和焦炭加入炼铁炉中，持续鼓入空气并加热，从炼铁炉流出的生铁水直接流进炒铁炉里炒成熟铁。下列说法错误的是
A．炼铁时，持续鼓入空气可以提高炉温B．炼铁过程利用了CO还原性
C．生铁的硬度比纯铁小D．铁制容器可用于盛装食醋
【答案】C
【详解】A、炼铁时，持续鼓入空气可以使燃料充分燃烧，提高炉温，故选项说法错误；
B、炼铁的原理是利用CO的还原性，将铁从铁矿石里还原出来，故选项说法错误；
C、合金的硬度比组成的纯金属的硬度小，因此生铁的硬度比纯铁小，故选项说法错误；
D、食醋显酸性，铁可以和食醋反应，因此不能用铁制容器盛装食醋，故选项说法不错误。
。
8．（2024·安徽·模拟预测）《天工开物》记载了中国古代炼铁的过程，融聚了古人的智慧和创造力.其过程主要有下面几个阶段，其中主要发生化学变化的是
A．选矿 根据颜色和密度来挑选B．粉碎 铁矿敲打、碾碎成粉末
C．熔炼 加入木炭并鼓入空气加热直至液态D．铸造 将铁水倒入准备好的模具中
【答案】B
【详解】A、根据颜色和密度来挑选矿石，该过程没有新物质生成，属于物理变化；
B、将铁矿敲打、碾碎成粉末，该过程没有新物质生成，属于物理变化；
C、 加入木炭并鼓入空气加热直至液态，该过程中发生反应生成铁，有新物质生成，属于化学变化；
D、 将铁水倒入准备好的模具中，该过程没有新物质生成，属于物理变化。
。
二、实验题
9．（24-25九年级下·黑龙江绥化·阶段练习）如图是模拟工业炼铁的装置图，回答下列问题：
(1)甲装置玻璃管内的现象为 ，反应的化学方程式 。
(2)实验开始前要先通一段时间CO，再点燃酒精喷灯加热，目的是 。
(3)实验结束后，先熄灭酒精喷灯，待玻璃管冷却到室温后停止通CO，目的是 。
(4)乙装置中澄清石灰水的作用是 ，有关的化学反应方程式 。
【答案】(1) 黄色固体逐渐变为黑色
(2)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
(3)防止灼热的铁被氧化
(4) 检验生成的二氧化碳
【详解】（1）一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为，可观察到黄色固体逐渐变为黑色，故填：黄色固体逐渐变为黑色；；
（2）一氧化碳具有可燃性，与空气混合点燃易发生爆炸，为避免爆炸，应先通入一氧化碳气体，故填：排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（3）实验结束后，先熄灭酒精喷灯，继续通入CO至冷却，防止灼热的铁被氧化，故填：防止灼热的铁被氧化；
（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则乙装置中澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳，二氧化碳与澄清石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为，故填：检验生成的二氧化碳；。
三、填空与简答
10．（2024·甘肃武威·三模）在炼铁炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是 ；再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质，该反应的化学方程式是 ，此反应中体现了一氧化碳的 性。
【答案】 使矿物与氢气充分接触，充分反应 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 还原
【详解】在炼铁炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是使矿物与氢气充分接触，充分反应；
一氧化碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，体现了一氧化碳的还原性。
11．金属在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。
(1)战国《韩非子·内储说下》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 (填“单质”或“化合物”)的形式存在。
(2)“古法炼铁”是炉中首先鼓入与矿物逆流而行的空气，再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应，该反应的化学方程式是 。
【答案】(1)单质
(2)
【详解】（1）金的化学性质稳定，很难与其它物质反应，故金在自然界主要以单质的形式存在；
（2）一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。
12．同学们进入博物馆，看到了许少矿石标本，其中的4种矿石及其主要成分如下：
(1)根据辉铜矿的主要成分，有同学推测以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品，他的依据是 。
(2)同学们在以后的学习中将学习工业炼铁的原理，即用一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为 。
(3)孔雀石的主要成分受热时会发生分解反应，生成三种氧化物，反应的化学方程式为 。
【答案】(1)化学反应前后元素种类不变（合理即可）
(2)
(3)
【详解】（1）化学变化前后元素的种类不变，所以以辉铜矿为原料，可制得含铜元素或含硫元素的产品；
（2）一氧化碳和氧化铁在高温下反应，生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（3）孔雀石的主要成分受热时会发生分解反应，生成三种氧化物，根据质量守恒定律和氧化物的概念可知，三种氧化物分别是氧化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：。
13．（2024·山东聊城·二模）A、B、C、D、E、F、G是初中化学常见的物质，A是赤铁矿的主要成分，B、D组成元素相同，E是最轻的气体，根据图中相互转化关系回答下列问题(部分反应物、生成物、反应条件已略去)。
(1)写出C、G的化学式：C ，G 。
(2)写出有关①反应的化学方程式： ；反应②属于 (基本反应类型)。
【答案】(1) Fe H2CO3
(2) Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 化合反应
【分析】A、B、C、D、E、F、G是初中化学常见的物质，A是赤铁矿的主要成分，所以A是氧化铁，B、D组成元素相同，E是最轻的气体，所以E是氢气，氧化铁和B反应生成C和D，所以B是一氧化碳，D是二氧化碳，一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，所以C是铁，氢气点燃生成水，所以F是水，水和二氧化碳反应生成碳酸，所以G是碳酸，经过验证，推导错误。
【详解】（1）由下面分析可知，①C的化学式为：Fe；②G的化学式为：H2CO3
（2）反应①是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：
反应②是氢气和氢气在点燃的条件下生成水，符合少变一的特征，所属的基本反应类型是化合反应。
14．（2024·内蒙古呼伦贝尔·一模）曾在央视新闻联播亮相的非物质文化遗产——打铁花，是一种传统的民间焰火表演艺术。其原理是将生铁烧至熔化成为铁水，再将铁水在空中用力击打而形成四处飞溅的耀眼“铁花”。
(1)烧铁水时，用鼓风机不断向燃着的焦炭中鼓入空气，其目的是 。
(2)打铁花在冬季表演更安全，因打开的铁花会迅速降温。这说明金属材料传导热的性能 （填“良好”或“不好”）。
(3)明代《天工开物》中记载“炒钢法”的钢铁冶炼生产工艺是现代的先者。现代高炉炼铁中一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为 。
【答案】(1)使焦炭燃烧更充分（或使焦炭燃烧放出热量更少或使燃烧的温度更高，加快生铁的熔化或增小氢气含量等，其他合理答案均可）
(2)良好
(3)
【详解】（1）用鼓风机不断向燃着的焦炭中鼓入空气，其目的是使焦炭燃烧更充分或使焦炭燃烧放出热量更少或使燃烧的温度更高，加快生铁的熔化或增小氢气含量等(其他合理答案均可)。
（2）冬天打开的铁花会迅速降温，说明金属材料传导热的性能良好。
（3）一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成二氧化碳和铁，反应的化学方程式为：
15．（2024·福建泉州·模拟预测）《天工开物》中记载“浇水转釉”的操作如图，其原理是：焙烧工作完成时，封闭窑门并从窑顶慢慢浇水，高温下碳和水蒸气反应生成一氧化碳和另一种可燃性气体。
(1)写出高温下，碳和水蒸气反应的化学方程式 ；该反应属于 (填基本反应类型)反应。
(2)“浇水转釉”时Fe2O3转化成FeO和Fe3O4，Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价，其化学式也可表示为“X‧Fe2O3”，则X的化学式为 。
(3)现代工业利用一氧化碳冶炼赤铁矿(主要含Fe2O3)，其中一氧化碳体现 性。
【答案】(1) 置换
(2)FeO
(3)还原
【详解】（1）高温下碳和水蒸气反应生成一氧化碳和另一种可燃性气体，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，故该可燃性气体为氢气，反应的化学方程式为，该反应符合“单质和化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的特点，属于置换反应，故填：；置换；
（2）在化合物中氧元素的化合价为-2价，根据化合物中正负化合价和为零可知，Fe2O3中的铁是+3价，所以X是+2价铁的氧化物，即氧化亚铁，化学式为：FeO，故填：FeO；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，体现了一氧化碳的还原性，故填：还原。
16．（2021·四川成都·二模）运用所学知识回答问题
(1)工业冶铁的原料有石灰石、铁矿石、 及焦炭，其中焦炭的作用有 、 。
(2)请你利用如图中提供的3个数据，自拟一道有关化学方程式的计算题，并写出解答过程 。
【答案】(1) 空气 产生还原剂一氧化碳 产生热量、提高炉温
(2)97kg
自拟试题：要制得56kg含杂质3%的生铁需要含氧化铁的质量分数为80%的赤铁矿石少少kg？
解：设需要含80%的赤铁矿石的质量为x。
答：需要含80%的赤铁矿石的质量为97kg。
【详解】（1）工业冶铁的原料有石灰石、铁矿石、空气及焦炭，其中焦炭的作用有焦炭燃烧能释放热量，提供高温，同时能产生具有还原性的一氧化碳，故填：空气；产生还原剂一氧化碳；产生热量、提高炉温。
（2）见答案。
一、选择题
1．（23-24九年级下·重庆合川·阶段练习）磁铁矿石（含Fe3O4）是常用的炼铁原料，工业下可通过反应，将其中的Fe3O4转化为Fe。下列说法错误的是（ ）
A．具有还原性B．该反应属于置换反应
C．Fe3O4具有还原性D．该反应中元素的化合价均为+3
【答案】A
【详解】A、该反应中，CO从Fe3O4中得到O，使Fe3O4被还原为Fe，表现CO的还原性，错误；
B、反应物CO和Fe3O4均为化合物，生成物Fe为单质、CO2为化合物，置换反应的特征为单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物，错误；
C、该反应中，Fe3O4中的O被CO夺取，使CO被氧化为CO2，表现Fe3O4的氧化性，错误；
D、反应物Fe3O4中Fe的化合价为+3，生成物Fe的化合价为0，错误。
。
2．（2024·河南商丘·二模）如图为工业炼铁的流程。下列有关说法错误的是
A．焦炭的作用只有提供热量
B．高炉气不需要进行尾气处理
C．生成铁的化学方程式为4CO+Fe2O33Fe+4CO2
D．生铁和钢性质不同的原因是它们含碳量不同
【答案】C
【详解】A、炼铁时焦炭的作用是提供热量和产生CO，选项错误；
B、高炉气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，需要进行尾气处理，选项错误；
C、赤铁矿的主要成分是Fe2O3，故生成铁的化学方程式为，选项错误；
D、生铁和钢性质不同的原因是它们含碳量不同，选项错误；
。
3．（2024·安徽·二模）将草酸(化学式为H2C2O4，沸点约150℃，分解温度约190℃)隔绝空气加热，得到的混合物经充分冷却后，残余气体M(CO、CO2中的一种或两种)。为探究M的成分，设计如图所示实验。下列说法不错误的是
A．草酸是由碳、氢和氧元素组成的化合物
B．将甲、乙试管互换，则无法判断M中是否含有CO2
C．加热所得混合物经充分冷却，只是为了除去M中混有的水蒸气
D．除去装置丁，丙中固体变黑，也可以判断M中有CO
【答案】A
【详解】A、将草酸(化学式为H2C2O4，沸点约150℃，分解温度约190℃)隔绝空气加热，得到混合气体M，混合气体M通过试管甲，溶液变浑浊，证明有二氧化碳气体存在；气体通过丙装置，黄色固体变黑色，丁中溶液变浑浊，则混合气体中有一氧化碳气体存在（一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳），一氧化碳和二氧化碳中含有碳元素和氧元素，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则说明草酸中含有碳、氧元素，无法确定是否含有氢元素，故A说法错误；
B、若装置甲、乙位置互换，二氧化碳会被氢氧化钠溶液吸收，甲中澄清石灰水无变化，则无法判断M中是否含有CO2，故B说法错误；
C、加热所得混合物经充分冷却，只是为了除去M中混有的水蒸气，得到干燥的一氧化碳和二氧化碳，故C说法错误；
D、丙中固体变黑是因为和一氧化碳反应生成了铁和二氧化碳，除去装置丁，丙中固体变黑，也可以判断M中有CO，故D说法错误；
。
4．（2024·内蒙古呼和浩特·一模）下列关于高炉炼铁的说法中错误的是
A．图中高炉炼铁的主要反应是3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
B．焦炭通过反应2C+O22CO提供了冶铁所需的热能，同时生成了还原剂CO
C．炉气经过合理处理之后可用作气体燃料
D．高炉炼铁的产品是纯铁，可用来炼钢
【答案】B
【详解】A、高炉炼铁是利用一氧化碳还原铁的氧化物，主要反应是：，错误；
B、焦炭通过提供了冶铁所需的热能，通过产生还原剂一氧化碳，错误；
C、炉气中含有一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，所以经过合理处理之后可用作气体燃料，错误；
D、高炉炼铁的产品是生铁，可用来炼钢，错误。
。
5．（2024·安徽·模拟预测）如图是同学们在实验创新活动中设计的冶炼铁的装置(实验前先充入氮气)。下列有关说法错误的是
A．接通电源后，碳粉燃烧生成CO
B．反应生成的二氧化碳可以循环利用
C．澄清石灰水的作用是除去生成的CO2
D．实验时观察到黑色固体变为黄棕色
【答案】A
【详解】A.由于入氮气后，已经将管内空气排尽，所以该实验过程是碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳的过程，没有碳粉燃烧的过程，故A选项错误；
B.碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，生成的二氧化碳和碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，一氧化碳也可以还原氧化铁，所以反应生成的二氧化碳可以循环利用，故B选项错误；
C.澄清石灰水的作用是检验是否有二氧化碳生成，除去二氧化碳最好用氢氧化钠饱和溶液，故C选项错误；
D.氧化铁为黄棕色，铁粉为黑色，所以实验时观察到黄棕色固体变为黑色，故D选项错误；
。
6．（2024·江苏扬州·一模）春秋初期，在1000℃左右的温度下，使木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较少杂质的海绵铁。当代工业中，海绵铁可用于生产羧基铁粉[制备羰基铁粉Fe(CO)5的过程如图所示]，运用于国防军工领域。下列说法错误的是
A．海绵铁是单质
B．炼制海绵铁的过程中，木炭只作为燃料使用
C．工业下，用160t的赤铁矿，可制得112t的铁粉
D．制备羧基铁粉过程中，循环利用的物质是CO
【答案】C
【详解】A、根据“木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较少杂质的海绵铁”，可知海绵铁含有铁和较少杂质，是混合物，故A说法错误；
B、木炭不完全燃烧还可以生成一氧化碳，另外木炭和二氧化碳高温下反应也可生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，因此炼制海绵铁的过程中，木炭不只是作为燃料使用，还可以作为制造一氧化碳的原料，故B说法错误；
C、赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业下，一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：，氧化铁和铁的质量比为160：112，所以160t的氧化铁可以制得112t的铁粉，而160t的赤铁矿中还含有杂质，所以不能够制得112t的铁粉，故C说法错误；
D、由图示可知，一氧化碳既是反应物，又是生成物，可循环利用，故D说法错误；
。
7．（2024·安徽合肥·一模）用一氧化碳还原氧化铁的实验中，Fe2O3转化为铁的具体过程是：
已知铁的氧化物除Fe2O3外，其余均为黑色。下列说法不错误的是
A．不能通过实验现象判断氧化铁是否完全转化为铁
B．装置中漏斗的作用收集尾气，防止有毒气体污染环境
C．该实验中所有的化学反应里，氧元素的化合价均未改变
D．当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时，固体成分是Fe3O4和FeO
【答案】B
【详解】A、由于铁的氧化物除Fe2O3外，其余均为黑色，铁也是黑色，所以无法通过实验现象判断氧化铁是否完全转化为铁，故A说法错误；
B、一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，装置中漏斗的作用是收集一氧化碳，方便点燃，防止有毒气体污染环境，故B说法错误；
C、氧化亚铁分解产生铁和氢气，氧元素化合价由-2价变为0价，以及尾气中的一氧化碳与氢气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，氢气中的氧元素由0价变成-2价，故C说法错误；
D、Fe2O3中铁元素的质量分数为：；Fe3O4中铁元素的质量分数为：；FeO中铁元素的质量分数为：，因此当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时，固体成分可能是Fe3O4和FeO，故D说法错误；
。
8．（23-24九年级下·山东日照·开学考试）明代《天工开物》描述了锡的冶炼方法，如图a、图b为古代炼锌工艺原理示意图，其中炉甘石主要成分为，高温易分解生成ZnO。下列说法不错误的是
A．炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出，原因是合金熔点更低
B．图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量，泥罐内煤粉的主要作用是作还原剂，还原氧化锌
C．若已知锌的沸点为907℃。泥罐下部温度可达1200℃，下部约为600℃，则该工艺从反应混合物中收集液态锌的方法属于蒸馏
D．必须冷却后才能取锌，是为了防止反应不充分
【答案】C
【详解】A、合金的熔点低于其组分中纯金属的熔点，通过信息“产物更易熔化流出”，可得出原因是形成合金后熔点降低，选项错误；
B、煤粉的主要成分是碳，在泥罐中，碳与氧化锌在高温的条件下反应生成锌和二氧化碳，则泥罐内煤粉的主要作用是将氧化锌还原为锌，选项错误；
C、通过信息“锌的沸点为907C，泥罐下部温度可达1200℃，下部约为600℃，可得出在泥罐下部，环境温度高于的沸点，锌变为气态；在泥罐下部，环境温度低于锌的沸点，气锌液化，这种利用物质沸点不同来实现物质分离的方法是蒸馏，选项错误；
D、必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高温度下会被氧化成氧化锌，选项错误；
。
9．工业下炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应。某兴趣小组利用如图所示的微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法错误的是

A．实验时应先点燃酒精喷灯，后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中
B．实验过程中观察到黑色固体逐渐变黄
C．实验中观察到滤纸条变蓝，说明有二氧化碳生成
D．气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气
【答案】C
【详解】A、一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故实验时应先将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中，后点燃酒精喷灯，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，不符合题意；
B、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，出现的现象是黄棕色粉末逐渐变黑，不符合题意；
C、二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变黄色，实验中观察到滤纸条变黄，说明有二氧化碳生成，不符合题意；
D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，气球的主要作用是收集尾气，防止尾气逸出污染空气，符合题意。
。
10．（2022·安徽·模拟预测）某小组利用如图装置模拟工业炼铁。已知：HCOOHH2O+CO↑，下列说法错误的是
A．装置乙中b处氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化碳
B．CO具有可燃性，能与装置乙中a处的黄色固体反应
C．该装置缺少尾气处理装置，可以在乙装置末端放一个气球
D．装置甲采用水浴加热的优点是受热均匀
【答案】A
【详解】A、由题意可知，甲酸在浓硫酸和加热的条件下反应生成一氧化碳和水，一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故装置乙中b处氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化碳，选项错误，不符合题意；
B、一氧化碳具有还原性，能与装置乙a处的黄色固体，即氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，选项错误，符合题意；
C、一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳散逸到空气中，会污染空气，故该装置缺少尾气处理装置，可以在乙装置末端放一个气球，收集尾气，选项错误，不符合题意；
D、装置甲采用水浴加热，这样受热均匀，说法错误，不符合题意。
。
二、实验题
11．（23-24九年级下·江苏盐城·期中）化学是一门以实验为基础的科学，请回答下列问题。(固定装置略)。
(1)写出下图中仪器①的名称： 。
(2)实验室可用A装置来制取二氧化碳，其原理用化学方程式表示为 ；实践中可以用G装置代替A，G和A装置相比最显著的优点是 。
(3)兴趣小组还利用下图装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行研究。
①在先通入干燥的CO2一段时间后，先点燃 处酒精喷灯(填“B”或“E”)。
②实验过程中，发现B装置中粉末减少，E装置中 ，F装置中观察到的现象为 ，证明CO与Fe2O3发生了化学反应。其中E处反应的化学方程式为 。
③实验装置C的作用是 。
④某同学认为下述装置有缺陷，需进行改进的方法是 。
【答案】(1)长颈漏斗
(2) 可以控制反应的发生与停止
(3) B 黄色固体中有黑色固体出现 澄清石灰水变浑浊 除去未参与反应的二氧化碳 在F装置a处连接气囊或放一燃着酒精灯
【详解】（1）由图知，仪器①是长颈漏斗，故填：长颈漏斗。
（2）实验室可用A装置来制取二氧化碳时，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙水、和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故①填：。
G装置中，关闭活塞试管内气压变小，试管内的液体压回长颈漏斗，反应停止，打开活塞，气体排出，液体流回试管，反应开始，G和A装置相比最显著的优点是可以控制反应的发生与停止，故②填：可以控制反应的发生与停止。
（3）B中二氧化碳与碳高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，若不纯点燃易爆炸，所以先通入干燥的CO2一段时间后，先点燃B处的酒精喷灯，故①填：B。
实验过程中，B中二氧化碳与碳高温下反应生成一氧化碳，则B装置中粉末减少，，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，则E装置中黄色固体中有黑色固体出现，二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，则F装置中观察到的现象为澄清石灰水变浑浊，故②填：黄色固体中有黑色固体出现，③填：澄清石灰水变浑浊，④填：。
氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，则装置C中的氢氧化钠溶液的作用是除去未参与反应的二氧化碳，故⑤填：除去未参与反应的二氧化碳。
因为尾气中含有未反应的一氧化碳，一氧化碳有毒性，所以为了防止污染空气，在F装置a处连接气囊或放一燃着酒精灯，故⑥填：在F装置a处连接气囊或放一燃着酒精灯。
12．（2024·江苏·二模）工业铁黄的主要成分是，还含有少量的。为了测定铁黄中铁的质量分数，化学兴趣小组的同学们进行了如下实验。
【资料1】草酸晶体在浓作用下受热分解，化学方程式为：。
(1)图1可用作草酸分解制取气体的装置是 (填编号)。
【问题讨论】用图2所示装置进行实验：
(2)进入D中的气体是纯净、干燥的，则A、C中的试剂依次是 (填编号)。
a．浓硫酸 b．澄清的石灰水 c．氢氧化钠溶液
(3)B装置的作用是 。
(4)写出D装置中所发生反应的一个化学方程式 。
【数据分析与计算】
【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数：
(5)称取铁黄样品10.0g，用下述装置充分反应，测定铁黄中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到粉的质量为mg，则 3.36g，说明黑色固体中不全部是铁，还有四氧化三铁。
答：黑色固体的成分为铁和四氧化三铁。
【详解】（1）先点燃A处的酒精喷灯，稍后点燃E处的酒精喷灯；待E装置玻璃管内黄棕色粉末全部变为黑色时，先熄灭E处酒精喷灯，继续通入一氧化碳使玻璃管冷却，故填：E。
（2）A中二氧化碳与碳高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳气体经干燥后进入E中与氧化铁反应，则D中盛放的是浓硫酸，故①填：产生CO，②填：浓硫酸。
（3）B中的反应是氢氧化钠与A中没有反应的二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：，故①填：。
E中排出的气体中含有没有反应的一氧化碳和生成的二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，可以检验产物二氧化碳，并收集尾气，故填②：检验产物CO2(或吸收CO2) 收集尾气。
（4）A、该实验中，装置B中二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，作用是除去CO2，C中澄清的石灰水作用是检验CO2是否除尽，故A符合题意；
B、装置D用来除去一氧化碳气体中的水蒸气，如果缺少D装置，E装置中的玻璃管可能会炸裂，故B符合题意；
C、E中一氧化碳与氧化铁高温时反应生成铁和二氧化碳，反应后玻璃管中的固体质量减少了，说明氧元素的质量减少了，不能说明一定有铁生成，故C不符合题意。
故填：AB。
（5）见答案。
三、科学探究题
14．（2023九年级·全国·专题练习）化学小组设计如下实验，探究温度对CO和反应产物的影响。
甲、乙两实验中(固定装置略)，所取氧化铁的质量相等，同时开始加热，观察到两组实验中的黄色粉末均全部变黑后，同时停止加热，持续通入CO冷却至室温；再分别用甲、乙反应后所得黑色粉末继续实验，实验现象如下表所示。
资料：①酒精喷灯火焰的温度高于酒精灯；
②铁的氧化物均能与盐酸反应，其中只有能被磁铁吸引。
(1)从实验安全角度考虑，甲、乙实验还需增加的装置是 。
(2)甲组反应后玻璃管中黑色粉末是 ，判断的依据是 。乙组所得黑色粉末是铁和四氧化三铁的混合物，则表中乙组步骤2中应观察到的实验现象是 。
(3)某同学认为，向甲、乙实验反应后的黑色粉末中加入足量稀盐酸，若能观察到黑色粉末全部消失，有气泡产生，可证明黑色粉末是铁。你是否同意该观点，说明理由。
(4)本次探究活动的结论是 。
【答案】(1)尾气处理装置(答案合理即可)
(2) 铁/Fe 步骤2中黑色粉末全部消失，有黄色固体产生 黑色粉末部分消失，有黄色固体产生
(3)不同意，无法排除四氧化三铁的存在(答案合理即可)
(4)在其他条件一定时，温度越高，生成铁的量越少(答案合理即可)
【详解】（1）一氧化碳具有毒性，不能直接排放到空气中，甲、乙实验中都有一氧化碳排出，从实验安全角度考虑，还需增加的装置是尾气处理装置(答案合理即可)；
（2）铁能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，四氧化三铁不能硫酸铜反应，甲组反应后玻璃管中黑色粉末是铁（或Fe），判断的依据是步骤2中黑色粉末全部消失，有黄色固体产生；乙组所得黑色粉末是铁和四氧化三铁的混合物，则表中乙组步骤2中应观察到的实验现象是黑色粉末部分消失，有黄色固体产生；
（3）根据“铁的氧化物均能与盐酸反应”和四氧化三铁、铁粉都是黑色粉末可知，向甲、乙实验反应后的黑色粉末中加入足量稀盐酸，若能观察到黑色粉末全部消失，有气泡产生，不可证明黑色粉末是铁；理由是无法排除四氧化三铁的存在(答案合理即可)；
（4）根据“酒精喷灯火焰的温度高于酒精灯”，和一氧化碳、氧化铁用酒精喷灯加热生成铁，用酒精灯加热生成铁和四氧化三铁的混合物，从而说明：在其他条件一定时，温度越高，生成铁的量越少(答案合理即可)。
15．（2024九年级下·江苏常州·学业考试）兴趣小组同学按下图(夹持与加热装置已省略)进行实验室模拟炼铁实验。
【实验操作】
①连接装置，检查装置的气密性。
②在硬质玻璃管A处放入少量氧化铁粉末。夹取一块木炭放于距离A处约1cm左右的B处。
③注射器2、3活塞均推到顶。用注射器1缓慢通入二氧化碳至观察到烧杯中石灰水变浑浊，关闭止水夹K1、K2。
④打开高温喷枪先后加热玻璃管B、A处，轻微推拉注射器2、3，当观察到A处产生明显现象后停止加热。
⑤推拉注射器2、3，待玻璃管内物质冷却后，用注射器1抽取管内剩余气体。
⑥取少量A处固体检验成分。
【交流讨论】
(1)实验中木炭的作用可用化学方程式表示为 。
(2)操作③中观察到烧杯中石灰水变浑浊后再停止通二氧化碳的目的是 。
(3)操作④中观察到A处的明显现象指的是 。
(4)操作⑤中注射器1抽取管内剩余气体的目的是 。
(5)操作⑥中证明A处固体中有单质铁的操作和现象是 。
【拓展延伸】同学们查阅资料得知一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。同学们利用SDTQ热分析仪对CO与Fe2O3进行热反应测定，并利用所得数据绘制成固体质量与反应温度的关系曲线如图所示。请根据图象分析回答下列问题。
(6)温度控制在200℃~400℃范围时，固体质量没有发生变化，原因是 。
(7)500℃~600℃时残留固体的成分是为Fe3O4。写出固体质量由48.0g变为46.4g时的化学方程式 。
(8)m的数值为 。
【答案】(1)
(2)排净装置内的空气，使其充满二氧化碳，防止加热时发生爆炸
(3)黄棕色固体变成黑色
(4)防止一氧化碳污染空气
(5)把适量固体加入试管中，加入足量稀盐酸，产生气泡，溶液由无色变成浅绿色，说明固体中含有铁（合理即可）
(6)没有达到反应温度
(7)
(8)33.6
【详解】（1）在高温下木炭和二氧化碳反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为：；
（2）一氧化碳有可燃性，跟空气混合加热能发生爆炸，所以操作③中观察到烧杯中石灰水变浑浊后再停止通二氧化碳的目的是：排净装置内的空气，使其充满二氧化碳，防止加热时发生爆炸；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，观察到A处的明显现象是：黄棕色固体变成黑色；
（4）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，所以操作⑤中注射器1抽取管内剩余气体的目的是：防止一氧化碳污染空气；
（5）铁能和盐酸反应生成氢气，故方案为：把适量固体加入试管中，加入足量稀盐酸，产生气泡，溶液由无色变成浅绿色，说明固体中含有铁（合理即可）；
（6）由图可知，温度达到400℃时，反应开始，则温度控制在200℃～400℃范围时，固体质量没有发生变化的原因是：没有达到反应温度；
（7）在500℃~600℃时，一氧化碳和氧化铁反应生成四氧化三铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（8）由图可知，最终氧化铁全部转化为铁，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则反应生成铁的质量与氧化铁中铁元素的质量相同，所以m的质量为：。
1.能认识小少数金属在自然界中以金属矿物的形式存在；
2.能体会化学方法在金属冶炼中的重要作用，简要叙述工业炼铁的反应原理。
铁的氧化物
铁的质量分数
77.8%
70.0%
72.4%
步骤
操作
甲组现象
乙组现象
1
取少量黑色粉末，用磁铁吸引
黑色粉末全部被吸引
黑色粉末全部被吸引
2
另取少量黑色粉末，加入足量溶液
黑色粉末全部消失，有黄色固体产生
……