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初中化学人教版九年级下册课题 3 金属资源的利用和保护优秀课后复习题
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8.3 金属资源的利用和保护
考点精讲
【知识点一】金属资源的利用——金属的冶炼
1.金属在自然界的存在
（1）金属在自然界的存在
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。
（2）金属在地壳中的含量
金属在地壳中含量的顺序是：铝、铁、钙、钠、钾、镁、锌、铜、银、金。
（3）常见的金属矿石
金属矿石名称
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
2.铁的冶炼
（1）一氧化碳还原氧化铁实验
①实验原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②实验装置
③实验步骤
a.检查装置气密性；
b.转入药品并固定装置；
c.通入CO并点燃酒精灯；
d.排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；
e.当玻璃管内的红棕色粉末变为黑色时，停止加热；
f.等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。
④实验现象
红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧时产生蓝色火焰。
⑤有关的化学方程式
硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
尾气处理：2CO+O22CO2。
（2）工业炼铁
①炼铁的原理
在高温下，一氧化碳还原铁的氧化物（氧化铁、四氧化三铁）。
②原料及作用
a.铁矿石：提供原料。
b.焦炭：燃烧提供热量、产生还原剂一氧化碳。
c.石灰石：可将矿石中二氧化硅转变为炉渣。
③设备：高炉。
【典型例题】
（2022·四川成都·中考真题）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
(1)常见的铁矿石有赤铁矿和_____________(写一种)。
(2)不断鼓入空气的目的是__________________________。
(3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为__________________________。
(4)撒入潮泥灰主要作用是______。不断翻炒液态生铁，是为了降低______元素的含量。
(5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁_____，易于加工。
【举一反三】
1．（2022年四川省达州市中考）钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发生锈蚀的金属材料之一、人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价，所以金属的防腐和废旧金属的回收有着十分重要的意义。
(1)工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的原理：_______(用化学方程式表示)。
(2)钢铁生锈是铁与空气中_______发生化学反应的结果。
(3)处理某废旧金属后的溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质，为回收其中的金属，向该溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，再向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。则滤液中一定含有的金属离子是_______；滤渣中可能含有_______。
2．（2022年四川省南充市中考）日常生活用品很多是由金属材料制成的。
(1)三星堆出土的文物使用了贴金技艺，贴金技艺利用了金具有良好的__________性，将黄金锤成极薄的薄片。
(2)铝的化学性质很活泼，通常铝制品却很耐腐蚀，原因是___________（用化学方程式表示）。
(3)春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。古法炼铁的原理包含一氧化碳与氧化铁在高温下反应，反应的化学方程式是____________。
(4)将一定质量的锌粒投入到含有CuSO4和FeSO4的混合溶液中，充分反应后过滤，若滤液中只含有一种溶质，则滤渣中一定含有___________。
3．（2022年云南省中考）金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验，其应用推动了社会的发展。
(1)下列实验中，铜片上的白磷燃烧，说明铜具有___________性：黄铜片和纯铜片相互刻画，纯铜片上留下刻痕，说明黄铜的硬度比纯铜的硬度___________(填“大”或“小")。
(2)铁在潮湿的空气中容易生锈，写出一种防止铁制品生锈的具体方法___________。
(3)春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)和一氧化碳反应炼铁的化学方程式为____________。
(4)某同学对含Cu(NO3)2、AgNO3、M(NO3)2的混合溶液进行探究，流程如下(M表示一种金属元素)：
根据实验探究流程，回答下列问题：
①气体X的化学式为___________。
②金属Fe、Cu、Ag、M的活动性由强到弱的顺序是___________。
③滤液D中所含溶质的成分可能有___________种情况。
【技巧方法】
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。
4、一氧化碳还原红棕色的氧化铁，得到黑色粉末--还原性铁粉，铁的形状不同颜色有差异。在用一氧化碳还原铁矿石的实验过程中，要特别注意在加热前必须将管内空气排尽，尾气要进行处理才能排放。注意观察装置中的加热仪器不同，一个是酒精灯，一个是酒精喷灯，一氧化碳还原铁矿石的反应条件是高温。
【拓展延伸】
1、 熟记和理解铁的冶炼的原理、原料、设备、涉及的反应、和产物及其相关知识等。
2、 根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，细致地阅读、分析题意等，联系着生活实际，细心地进行探究、推理。
【知识点二】金属资源的保护
1.铁制品锈蚀的条件
实验装置
现象
铁钉生锈
铁钉不生锈
铁钉不生锈
现象分析
铁钉同时和氧气（或空气）、水接触
铁钉只和水接触
铁钉只和氧气（或空气）接触
结论
铁钉生锈的条件：同时和氧气（或空气）、水接触
（1）铁制品生锈主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生了化学反应。
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，颜色为红色。铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。
规律小结：
（1）铁制品一般温度越高，锈蚀的速度越快。
（2）在酸、盐存在的环境中，铁制品的锈蚀会加快。
2.防止铁制品锈蚀的原理和方法
（1）防止铁制品锈蚀的原理
破坏铁锈蚀的条件即可防止铁制品锈蚀，即防止铁制品与氧气或水接触。
（2）防止铁制品锈蚀的方法
①保持铁制品表面干燥和洁净。
②在铁制品表面覆盖一层保护膜，如在铁制品表面刷漆、涂油等。
③在铁制品表面镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。
④将铁制品制成合金，如不锈钢。
⑤通过化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如“烤蓝”等。
3.金属资源的保护
（1）必要性
①金属矿物的储量有限，且不可再生；
②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。
（2）有效途径
①防止金属腐蚀；
②回收利用废旧金属；
③合理有效地开采矿物；
④寻找金属的代用品等。
【典型例题】
1．（2022·广东·中考真题）对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是
A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一
C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
【举一反三】
1．（2022年云南省昆明市中考）化学与生活息息相关。下列做法错误的是（ ）
A．刷油漆防止铁栏杆生锈 B．甲醛溶液浸泡食品延长保质期
C．加入洗涤剂的水洗去餐盘上的油污 D．灼烧闻气味鉴别合成纤维和棉纤维
2．（2022年四川省凉山州中考）实验是学习化学的基础。下列装置所示的实验操作正确且能达到实验目的的是（ ）
A．用NaHCO3溶于水验证质量守恒定律
B．蒸发食盐水
C．探究水是铁生锈的必要条件之一
D．测空气中O2的含量
4．（2022·四川内江·中考真题）如图所示，某兴趣小组用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈的条件。
(1)四天后，________（填字母序号）试管中铁钉有明显锈迹。
(2)由此实验可以得出铁生锈的条件是_________。
5．（2022年江西省中考）“世界棉花看中国，中国棉花看新疆”，棉花在化学实验中也常被使用。
(1)实验①中棉花、细沙和小卵石在净水中的作用是__________。
(2)实验②中棉花上蘸有的酒精能燃烧，而棉花上蘸有的水不能燃烧，说明燃烧的条件之一是_______。如果加热蘸有水的棉花时间较长，可观察到的现象是______。
(3)实验③的目的是探究铁钉生锈的条件。试管c内棉花中放氯化钙的目的是________。实验几天后观察到试管_________(填序号)中的铁钉生锈，从而得出铁生锈的条件是与空气和水同时接触。
6．（2022年湖南省衡阳市中考）炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、空气、石灰石，转化过程如图：
(1)在此转化过程中体现了焦炭的化学性质有_______。(写一条即可)
(2)③中发生反应的化学方程式是_______。
(3)世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于其年产量的20%~40%，请你写出一种防止铁制品锈蚀的方法_______。
7．（2022年江苏省扬州市中考改编）化学提升生活品质，助力未成年人健康成长。
(1)扬州某中学的午餐食谱如图：
红烧狮子头
水煮鱼片
炒青菜、海带汤
米饭、桔子
①合理膳食可增强体质。下列说法不正确的是_______。
A．鱼片含有丰富蛋白质
B．淀粉可分解为氨基酸
C．适度补充油脂，有益身体健康
②若需补充维生素C，建议多吃食谱中_______(写出一种即可)。
③食用加碘盐可补充碘元素。下列说法正确的是_______。
A．人体中缺少碘元素，会导致骨质疏松
B．除加碘盐外，还可以通过食用海带等海产品补充碘元素
C．加碘盐中添加了碘酸钾(KIO3)，淀粉可用于检验其中碘元素的存在
④学校正推行垃圾分类。餐后的食物残渣应投入印有_______标识的垃圾箱。
(2)校服面料常用棉花、羊毛等混纺制成。棉花_______溶于水中(填“难”或“易”)：生活中常用_______法区分羊毛线和棉线。
(3)骑自行车属于低碳生活新时尚。
①下列做法不属于低碳生活方式的是_______。
A．随手关灯
B．旧书本循环利用
C．夏天将空调温度调至最低
②下列做法不利于自行车防锈的是_______。
A．金属部件镀金属铬
B．链条涂防锈油
C．雨淋后自然晾干
③铁锈成分中含有氧化铁(Fe2O3)，写出氧化铁与稀硫酸反应的化学方程式_______。
④某学生做了铁的锈蚀实验，装置如图。一段时间后可观察到导管内红墨水的液面_______(填“上升”或“下降”)。
8．（2022·江苏常州·中考真题）钱老师设计了如图所示的数字化实验指导同学们对铜铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。
可供选择的药品见表：
组别
药品
铁粉/g
碳粉/g
水/滴
食盐/g
其他
一
5.0
0.1
0
0
干燥剂
二
5.0
0.1
10
0
无
三
5.0
0.1
10
1.0
无
四
5.0
0.1
0
1.0
无
(1)铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是______（填化学式）。
(2)在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
①600s内A瓶中O2含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和O2、_______发生了化学反应。
②将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600s内B瓶中O2含量也略有减少，主要原因是________。
(3)为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是_______（填序号）。
(4)在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是________。
(5)请提出一种防止钢铁生锈的方法：________。
9．（2022·黑龙江牡丹江·中考真题）实验活动课，老师为大家演示兴趣实验，振荡留有小孔的盒子，将里面的黑色粉末均匀地酒在酒精灯火焰的上方，观察到火星四射的灿烂烟花，老师揭秘黑色粉末是食品包装袋中的脱氧剂，为此兴趣小组展开了对该脱氧剂成分及原理的探究。
实验活动一：探究脱氧剂中黑色粉末的成分。
【作出猜想】黑色粉末含有铁粉和碳粉中的一种或两种。
【实验探究】小组同学设计实验方案并完成如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
① 取黑色粉末放入烧杯中，加入稀盐酸，
______，溶液变为浅绿色，有黑色不溶物。
黑色粉末中含有铁粉，反应的化学方程式为______。
②将①中黑色不溶物滤出，洗涤、干燥后，放在石棉网上灼烧，上方放一蘸有澄清石灰水的玻璃片。
______。
黑色粉末中含有碳粉。
【查阅资料】实验所用脱氧剂中还含有氯化钠。
实验活动二：探究脱氧剂中氯化钠的作用。
【实验探究】小组同学用控制变量法按下图装置进行实验：
一段时间后观察到烧杯内左侧导管液面______右侧导管液面（填“高于”或“低于”）。
【表达交流】脱氧剂利用铁生锈的原理延长食品保质期，其中碳粉具有______性，可以促进反应的发生，氯化钠可以加快铁生锈的反应速率。
实验活动三：探究溶液中溶质的成分。
【实验探究】小组同学用老师提供的完全变质的同种脱氧剂设计并完成如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
①取适量完全变质的脱氧剂放入烧杯中，加入稀盐酸。
溶液由无色变为黄色，有黑色不溶物。
反应的化学方程式为______。
② 取①中过滤后的滤液，向其中滴加少量氢氧化钠溶液。
无明显现象。
滤液中溶质的成分为______。
【反思评价】脱氧剂包装上应注明的注意事项是______（请写出一条）。
【技巧方法】
1、铜生锈需要铜与水、氧气、二氧化碳同时接触。生成碱式碳酸铜（铜绿Cu2(OH)2CO3）
2、铁生锈和铁燃烧的实质都是氧化反应，但铁燃烧时剧烈的氧化反应而铁生锈是缓慢氧化，反应产物铁锈是红色的，而四氧化三铁是黑色的。
【拓展延伸】
1、 金属腐蚀注意的问题
①铁锈的主要成分是氧化铁，颜色为红色，具有疏松多孔的结构，易吸水，所以铁制品表面的锈如果不及时除去，会加快生锈的速度；
②高温时或在盐水环境中，铁生锈的速度也会加快。用过的菜刀或炒完菜的铁锅上的水没擦干净，过一晚上会生锈，就是这个缘故。
2、日常生活中常见的替代金属材料的用品有自来水管、下水管道、门窗等，它们是由金属材料改为塑料管或塑铝管、塑钢门窗。塑铝和塑钢属于特殊塑料，不是金属材料。
【知识点三】含杂质的反应物(或生成物)质量的计算
（1）将含杂质的已知物质量换算为纯物质质量，其关系式为：纯度＝×100%，纯物质质量=含杂质物质质量×纯度。
（2）将纯物质质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量：含杂质物质质量为=。
【典型例题】
3．现有384t含Fe2O3 80%赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为（ ）
A. 320t B. 224t C. 206 t D. 112t
【举一反三】
1. 工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。
(1)赤铁矿(主要成分为Fe2O3 )在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是 。
(2)计算：
① 5000t含氧化铁84％的赤铁矿中，氧化铁的质量是____________t；
②上述赤铁矿理论上可炼得含铁98％的生铁___________t。
2. 钢铁公司用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的钢坯多少吨？
3. 现有含四氧化三铁85%的磁铁矿200t，用一氧化碳做还原剂，充分反应能炼出含杂质2%的铁多少吨？
【技巧方法】
解题的关键是把非纯净的量转化为纯净物的量！化学方程式中的质量比是纯净物的质量比
考点达标
1．（2022·陕西·中考真题）如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是
A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等
B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重
D．丙中，导管内上升一段水柱
2．（2022·广东广东·模拟预测）如图是对CO还原氧化铁的实验装置进行的改进。，下列说法错误的是（ ）
A．实验过程中一氧化碳可以现制现用
B．实验开始前应先点燃酒精灯，过一段时间后再点燃酒精喷灯
C．实验过程中可以看到玻璃管内红色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊
D．甲酸发生的反应属于分解反应，氧化铁和一氧化碳发生的是置换反应
3．（2022·安徽·模拟预测）实验室模拟工业炼铁的实验装置图如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．实验过程中硬质玻璃管内红色粉末变成黑色
B．气球可以用燃着的酒精灯代替
C．实验过程中氧化铁表现出氧化性
D．要证明CO不能使澄清石灰水变浑浊，需要另外做对照实验
4．（2022·江苏·盐城市初级中学三模）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（ ）
A．充分加热，a处固体由黑色变为红色
B．实验开始前先点燃酒精灯，再通入一氧化碳
C．可用氢氧化钠吸收尾气中的CO
D．玻璃管a处的反应中还原剂是CO
5．（2022·江苏·扬州市江都区实验初级中学三模）某实验小组对24g含Fe2O3杂质的Fe3O4样品进行成分测定。将生成的CO2气体用装置B完全吸收后，装置B增重18.26g(实验操作均正确)。下列说法正确的是（ ）
A．实验中看到的现象是固体由黑色逐渐变为红棕色 B．通入的 CO 质量为 11.62g
C．样品中铁元素的质量分数约为 72.3% D．C 装置的作用是进行尾气处理
6．（2022·江苏·射阳外国语学校二模）联合钢铁工业的基本生产流程示图如图，下列说法错误的是（ ）
A．在炼铁过程中，焦炭可以用来提供反应所需的能量
B．炼铁的原理是利用焦炭将赤铁矿中的铁还原出来
C．生铁炼成钢坯后，碳的含量降低
D．钢坯和纯铁相比，硬度变大，抗腐蚀性增强
7．（2021·四川广安市·中考真题）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是
A．反应前后Fe元素的化合价由+2价变为0价 B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2 D．可用水吸收尾气中的CO
8．（2021·甘肃定西）垃圾分类，从我做起。下列可回收垃圾属于金属材料的是
A．旧报纸 B．塑料瓶 C．玻璃瓶 D．铝制易拉罐
9．（2021·江苏连云港）回收含铜废料(主要成分为Cu)中的铜，部分实验流程如下：
注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。
下列关于该流程的说法，错误的是（ ）
A．“灼烧”的主要目的是将Cu转变为CuO B．滤液X中的溶质为FeSO4
C．“酸溶”和“还原”过程中发生的反应均为置换反应 D．将Cu、Fe混合物加入足量稀硫酸中，充分反应后过滤得Cu
10．（2021·浙江湖州）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
巩固提升
11．（2022·云南·华宁县第五中学二模）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器｡工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应｡某化学兴趣小组利用如图所示装置进行实验探究，请按要求填空｡
(1)A中观察到的现象是______｡写出 CO还原 Fe2O3的化学方程式：______｡
(2)右边导管口放置点燃的酒精灯的目的是______｡
(3)对铁“发蓝”处理，使其表面形成致密氧化膜而有效避免腐蚀｡
①“发蓝”过程的化学方程式为，其中 X的化学式为______｡
②为检验“发蓝”处理的铁质零件表面是否形成致密氧化膜，将该零件浸泡于硫酸铜溶液中，发现零件表面出现红色物质｡由此可知该零件“发蓝”处理效果______（填“好”或“不好”），因为______（用化学方程式表示）｡
12．（2022·福建·泉州五中桥南校区模拟预测）金属材料的使用见证了人类文明发展的过程
（1）通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用______性，西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用硫酸铜溶液和铁反应，方程式为______
（2）钢铁和铝合金是目前使用比较广泛的金属材料，街道上的垃圾桶的内胆更合适用铝合金的原因是______，钢铁生锈可用盐酸除去，反应现象是______
（3）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
1、高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为______。
2、跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有______。
3、炼钢炉中通入足量的氧气的目的：______，使生铁转化为钢。
13．（2022·宁夏·石嘴山市第九中学一模）实验探究和证据推理是提升认知的重要手段。
（一）下图是某课外学习小组设计的气体制备与性质验证的组合实验，请看图回答下列问题：
(1)A中发生反应的化学方程式________。
(2)装置B的作用是干燥二氧化碳气体，利用了浓硫酸的________。
(3)装置D为工业炼铁的反应原理，其化学方程式为_________。
(4)该套装置中有一个明显的不足之处，你的改进方法是_________。
（二）反应一段时间后，观察到装置D玻璃管内粉末变为变成黑色，生成的黑色固体均能被磁铁吸引。化学兴趣小组对“CO还原Fe2O3粉末”的实验产生的黑色粉末继续进行探究：
【查阅资料】铁粉、FeO、Fe3O4均为黑色固体：铁粉、Fe3O4均能被磁铁吸引。
【提出猜想】对磁铁吸引的黑色固体成分有以下三种猜想：
猜想Ⅰ：Fe 猜想Ⅱ：Fe3O4 猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4
【实验验证】
(5)取少量反应后的黑色固体放入试管中，加入足量的硫酸铜溶液，振荡，充分反应后静置，观察到红色固体中混有黑色颗粒，说明__________（填“猜想I”、“猜想II”或“猜想Ⅲ”）是正确的。
14．（2022·辽宁·营口市老边区实验中学模拟预测）在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
(1) “焦炭炼钢”是先将铁精矿（Fe2O3）和焦炭同时加入高炉，鼓人热空气，充分反应后得到生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，______夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来。
(2)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为______。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有______。
③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：______。
15．（2022·安徽·合肥市第五十五中学模拟预测）中国首个火星探测器祝融号成功着陆火星，传回的火星地表图像主要为橘红色，经分析火星地表广泛分布着赤铁矿等矿石。请你与兴趣小组同学一起开展以下项目研究。
【任务一】铁的治炼
如图是CO还原氧化铁的微型实验装置（已知：）。实验时先______（填“挤压软塑料滴瓶”或“点燃酒精喷灯”），原因是______。
【任务二】探究铁的锈蚀
小组同学在A、B、C、D、E五只烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过蒸馏水的细铁丝、浸过10%食盐水的铁粉、完全浸没在蒸馏水中的细铁丝，然后装配成如图所示的相同的五套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm）所示。
时间/小时
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
A瓶（干燥的细铁丝）
0
0
0
0
0
0
B瓶（浸过10%食盐水的细铁丝）
0.2
0.8
1.6
2.6
3.9
5.4
C瓶（浸过蒸馏水的细铁丝）
0
0
0.1
0.3
0.8
1.5
D瓶（浸过10%食盐水的铁粉）
0.6
1.6
2.9
4.8
6.9
8.9
E瓶（完全浸没在蒸馏水中的细铁丝）
0
0
0
0
0
0
回答下列问题（以烧瓶编号代替实验编号）：
（1）通过实验C和实验______中现象的比较，得出铁生锈需要氧气和水。
（2）设计实验B和D的目的是______。对比实验B和C中的现象，得出的结论是______。
（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是______。
【拓展探究】小组同学又将上述D烧瓶中剩余的物质取出，洗涤、干燥，得mg固体，连接如图装置，检查气密性，加入刚得到的mg固体与足量稀盐酸，完全反应后，常温常压下丙中注射器收集到VmL氢气（常温常压下，氢气的密度是ρg/mL。）。
（1）mg固体中铁锈的质量分数表达式为______。
（2）该实验条件下测得铁锈的质量分数偏小的原因是______。乙装置中蒸馏水的作用是______。
16．（2021·福建中考真题）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”含有磷酸铁(FePO4)，其中磷元素的化合价为______________。
②生铁生产过程中，一氧化碳与氧化铁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______________。
17．（2021·黑龙江大庆市·中考真题）某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究（固定装置略）。
（查阅资料）CO能溶于铜液（醋酸二氨合铜（Ⅰ）和氨水的混合液）
（1）按上图连接装置A-E，在装入试剂前，先______。
（2）写出装置B中反应的化学方程式______。
（3）通入CO2一段时间后，先点燃______处酒精喷灯（填“A”或“D”）。
（4）装置C中玻璃管的作用：______。
（5）反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3反应的实验现象：______；______。写出装置D中反应的化学方程式______。
（6）某同学认为该裝置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，其目的是______。装置E．F的接口连接顺序：a连接______（填“b”或“c”）。
18．（2021·江苏连云港）在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，_______夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO2，则该钢铁厂每年排放CO2的质量为_______万吨。
(2)为了实现CO2的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4)，能将CO2转化为汽油，转化步骤如下：
CO2CO(CH2)n汽油
①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是_______。
②下列说法错误的是_______(填字母)。
a 所得汽油中含有C、H两种元素 b NaFe3O4中O为-2价，Fe为+3价
c 上述转化不仅有利于CO2减排，还可以减轻人类对化石能源的需求
(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为_______。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有_______。
③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：_______。
19．（2021·江苏徐州·中考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要应用。某同学对铜及某些含铜物质进行探究。
[温故如新]
（1）在①CuO②Cu（OH）2③CuCl2④Cu2(OH)2CO3[也可表示为CuCO3·Cu(OH)2]这4种物质中，属于碱的有___________（填序号）：除①CuO外，其余3种物质在常温下易溶于水有___________（填序号）。
（2）考古出土的春秋末期制造的青铜剑，历经2500余年，其表面且有一层薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。由此可知，青铜具有的特性有___________（任写一条）。铜器表面的薄锈是铜与空气中的氧气、水、___________等物质发生反应所形成。
[提出问题]
除H2、CO能还原CuO外，是否还有其他气体能够还原CuO得到金属铜？怎样从含CuCl2、FeCl3的某工业废液中回收金属铜和FeCl2溶液？
[查阅资料]
a、通常状况下，氨气极易溶于水形成溶液；加热时，氨气能与CuO反应生成氮气和金属铜等，可用如图所示装置验证。
b、在溶液中能发生反应2FeCl3+Fe=3FeCl2
[进行实验1]
（3）按图示连接装置，检查气密性后，加（通）入相关药品，后续操作均按规范要求进行，完成实验。
①将CuO粉末装入玻璃管A中的具体操作方法是___________。
②实验时，在试管B中能够观察到的现象是有液体出现，该液体是___________（填“纯净物”或“混合物”）。
③从环保角度看该装置的不足之处是___________
[进行实验2]
（4）取适量含CuCl2、FeCl3的某工业废液样品，向其中加入过量铁粉并充分反应后，过滤，将滤渣和足量___________（填“稀盐酸”或“稀硫酸"）充分反应，再___________（填操作名称）、洗涤、干燥即可回收得到金属铜；所得滤液中含有需要回收的FeCl2。
[拓展延伸]
（5）已知：加热时，葡萄糖溶液与氢氧化铜悬浊液能发生反应。实验室可用CuSO4溶液等物质检验葡萄糖的存在，具体实验过程为：在试管中加入2mL10%NaOH溶液，滴加5%CuSO4溶液5滴（每滴溶液按0.04mL计算。两种溶液的密度均按1g/mL计算），混合均匀，充分反应，得混合物A．再向上述试管中加入几滴10%葡萄糖溶液，并在酒精灯上加热至沸腾，片刻后生成红色沉淀B．检验完成。则混合物A显___________（填“中性”或“碱性”）；红色沉淀B是___________[填“CuO”或“Cu2O”"或“Cu（OH）2”]。
20．（2021·湖北鄂州·）某同学为探究碳在氧气中不完全燃烧的气体产物中，既可能有一氧化碳，又可能有二氧化碳，他设计了如图所示实验：
（1）装置A的作用是___________。
（2）实验过程中，观察到装置C中玻璃管里的红棕色粉末逐渐变黑，说明原气体产物中含有一氧化碳，反应的化学方程式是___________。
（3）通过观察装置D中澄清石灰水变浑浊，也能验证原气体产物中一氧化碳的存在，则装置B中应选择的试剂是___________。
A．足量的氢氧化钠浓溶液 B．浓硫酸 C．水
（4）写出尾气处理的一种方法：___________。
21．（2020·江苏南通·中考真题）铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀和盐酸除锈时的反应进行了探究。
Ⅰ探究不同条件下铁钉的锈蚀
取四枚铁钉，按第图1所示进行实验。一天后观察到的现象如下表所示。
试管
a
b
c
d
实验现象
铁钉表面无明显变化
铁钉表面无明显变化
蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻微锈蚀
食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀
（1）由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是_____
（2）由试管c、d中的现象可以得出的结论是_____
（3）切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是_____
Ⅱ探究盐酸除锈时的反应
步骤1 将一枚表面部分锈蚀的铁钉置于试管中，向其中加入稀盐酸至浸没铁钉。观察到铁钉表面的铁锈逐渐消失，无锈处有气泡产生，溶液变为黄色。
步骤2 将“步骤1”中装有铁钉和盐酸的试管长时间放置后，观察到铁钉变细，溶液变为浅绿色。
（提出问题）①“步骤1”中铁锈消失发生了什么反应？
②“步骤2”中试管长时间放置后，溶液为什么会变色？
（查阅资料）①铁锈中主要含有Fe2O3；
②FeCl3溶液呈黄色，FeCl2溶液呈浅绿色；
③K3[Fe(CN)6]溶液为黄色，FeCl3溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液不变色，FeCl2溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀。
（实验分析）铁锈消失是因为Fe2O3与盐酸发生了反应，该反应的化学方程式为_____
（提出猜想）对于问题②，实验小组提出如下两个猜想：
猜想1：溶液变色是FeCl3与铁钉表面产生的气体反应所致；
猜想2：溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致。
（实验验证1）对“猜想1”进行验证的实验过程用如图2所示装置进行实验，……。
（1）仪器X的名称为_____
（2）实验是验证_____
（实验验证2）请设计实验对“猜想2”进行验证，简述实验过程（包括操作、可能的实验现象和对应的结论）：_____
8.3 金属资源的利用和保护
考点精讲
【知识点一】金属资源的利用——金属的冶炼
1.金属在自然界的存在
（1）金属在自然界的存在
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。
（2）金属在地壳中的含量
金属在地壳中含量的顺序是：铝、铁、钙、钠、钾、镁、锌、铜、银、金。
（3）常见的金属矿石
金属矿石名称
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
2.铁的冶炼
（1）一氧化碳还原氧化铁实验
①实验原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②实验装置
③实验步骤
a.检查装置气密性；
b.转入药品并固定装置；
c.通入CO并点燃酒精灯；
d.排尽装置内的空气后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；
e.当玻璃管内的红棕色粉末变为黑色时，停止加热；
f.等装置冷却后，停止通CO，熄灭酒精灯。
④实验现象
红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧时产生蓝色火焰。
⑤有关的化学方程式
硬质玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
试管中：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
尾气处理：2CO+O22CO2。
（2）工业炼铁
①炼铁的原理
在高温下，一氧化碳还原铁的氧化物（氧化铁、四氧化三铁）。
②原料及作用
a.铁矿石：提供原料。
b.焦炭：燃烧提供热量、产生还原剂一氧化碳。
c.石灰石：可将矿石中二氧化硅转变为炉渣。
③设备：高炉。
【典型例题】
（2022·四川成都·中考真题）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
(1)常见的铁矿石有赤铁矿和_____________(写一种)。
(2)不断鼓入空气的目的是__________________________。
(3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为__________________________。
(4)撒入潮泥灰主要作用是______。不断翻炒液态生铁，是为了降低______元素的含量。
(5)钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁_____，易于加工。
【举一反三】
1．（2022年四川省达州市中考）钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发生锈蚀的金属材料之一、人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价，所以金属的防腐和废旧金属的回收有着十分重要的意义。
(1)工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的原理：_______(用化学方程式表示)。
(2)钢铁生锈是铁与空气中_______发生化学反应的结果。
(3)处理某废旧金属后的溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质，为回收其中的金属，向该溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，再向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。则滤液中一定含有的金属离子是_______；滤渣中可能含有_______。
2．（2022年四川省南充市中考）日常生活用品很多是由金属材料制成的。
(1)三星堆出土的文物使用了贴金技艺，贴金技艺利用了金具有良好的__________性，将黄金锤成极薄的薄片。
(2)铝的化学性质很活泼，通常铝制品却很耐腐蚀，原因是___________（用化学方程式表示）。
(3)春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。古法炼铁的原理包含一氧化碳与氧化铁在高温下反应，反应的化学方程式是____________。
(4)将一定质量的锌粒投入到含有CuSO4和FeSO4的混合溶液中，充分反应后过滤，若滤液中只含有一种溶质，则滤渣中一定含有___________。
3．（2022年云南省中考）金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验，其应用推动了社会的发展。
(1)下列实验中，铜片上的白磷燃烧，说明铜具有___________性：黄铜片和纯铜片相互刻画，纯铜片上留下刻痕，说明黄铜的硬度比纯铜的硬度___________(填“大”或“小")。
(2)铁在潮湿的空气中容易生锈，写出一种防止铁制品生锈的具体方法___________。
(3)春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)和一氧化碳反应炼铁的化学方程式为____________。
(4)某同学对含Cu(NO3)2、AgNO3、M(NO3)2的混合溶液进行探究，流程如下(M表示一种金属元素)：
根据实验探究流程，回答下列问题：
①气体X的化学式为___________。
②金属Fe、Cu、Ag、M的活动性由强到弱的顺序是___________。
③滤液D中所含溶质的成分可能有___________种情况。
【技巧方法】
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。
4、一氧化碳还原红棕色的氧化铁，得到黑色粉末--还原性铁粉，铁的形状不同颜色有差异。在用一氧化碳还原铁矿石的实验过程中，要特别注意在加热前必须将管内空气排尽，尾气要进行处理才能排放。注意观察装置中的加热仪器不同，一个是酒精灯，一个是酒精喷灯，一氧化碳还原铁矿石的反应条件是高温。
【拓展延伸】
1、 熟记和理解铁的冶炼的原理、原料、设备、涉及的反应、和产物及其相关知识等。
2、 根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，细致地阅读、分析题意等，联系着生活实际，细心地进行探究、推理。
【知识点二】金属资源的保护
1.铁制品锈蚀的条件
实验装置
现象
铁钉生锈
铁钉不生锈
铁钉不生锈
现象分析
铁钉同时和氧气（或空气）、水接触
铁钉只和水接触
铁钉只和氧气（或空气）接触
结论
铁钉生锈的条件：同时和氧气（或空气）、水接触
（1）铁制品生锈主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生了化学反应。
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O，颜色为红色。铁锈的结构疏松，不能阻止里层的铁继续与氧气、水的反应，铁制品会完全被腐蚀。
规律小结：
（1）铁制品一般温度越高，锈蚀的速度越快。
（2）在酸、盐存在的环境中，铁制品的锈蚀会加快。
2.防止铁制品锈蚀的原理和方法
（1）防止铁制品锈蚀的原理
破坏铁锈蚀的条件即可防止铁制品锈蚀，即防止铁制品与氧气或水接触。
（2）防止铁制品锈蚀的方法
①保持铁制品表面干燥和洁净。
②在铁制品表面覆盖一层保护膜，如在铁制品表面刷漆、涂油等。
③在铁制品表面镀上其他金属，如镀锌、镀铬等。
④将铁制品制成合金，如不锈钢。
⑤通过化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如“烤蓝”等。
3.金属资源的保护
（1）必要性
①金属矿物的储量有限，且不可再生；
②废旧金属的随意丢弃不仅浪费资源还污染环境。
（2）有效途径
①防止金属腐蚀；
②回收利用废旧金属；
③合理有效地开采矿物；
④寻找金属的代用品等。
【典型例题】
1．（2022·广东·中考真题）对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是
A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一
C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
【举一反三】
1．（2022年云南省昆明市中考）化学与生活息息相关。下列做法错误的是（ ）
A．刷油漆防止铁栏杆生锈 B．甲醛溶液浸泡食品延长保质期
C．加入洗涤剂的水洗去餐盘上的油污 D．灼烧闻气味鉴别合成纤维和棉纤维
2．（2022年四川省凉山州中考）实验是学习化学的基础。下列装置所示的实验操作正确且能达到实验目的的是（ ）
A．用NaHCO3溶于水验证质量守恒定律
B．蒸发食盐水
C．探究水是铁生锈的必要条件之一
D．测空气中O2的含量
4．（2022·四川内江·中考真题）如图所示，某兴趣小组用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈的条件。
(1)四天后，________（填字母序号）试管中铁钉有明显锈迹。
(2)由此实验可以得出铁生锈的条件是_________。
5．（2022年江西省中考）“世界棉花看中国，中国棉花看新疆”，棉花在化学实验中也常被使用。
(1)实验①中棉花、细沙和小卵石在净水中的作用是__________。
(2)实验②中棉花上蘸有的酒精能燃烧，而棉花上蘸有的水不能燃烧，说明燃烧的条件之一是_______。如果加热蘸有水的棉花时间较长，可观察到的现象是______。
(3)实验③的目的是探究铁钉生锈的条件。试管c内棉花中放氯化钙的目的是________。实验几天后观察到试管_________(填序号)中的铁钉生锈，从而得出铁生锈的条件是与空气和水同时接触。
6．（2022年湖南省衡阳市中考）炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、空气、石灰石，转化过程如图：
(1)在此转化过程中体现了焦炭的化学性质有_______。(写一条即可)
(2)③中发生反应的化学方程式是_______。
(3)世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于其年产量的20%~40%，请你写出一种防止铁制品锈蚀的方法_______。
7．（2022年江苏省扬州市中考改编）化学提升生活品质，助力未成年人健康成长。
(1)扬州某中学的午餐食谱如图：
红烧狮子头
水煮鱼片
炒青菜、海带汤
米饭、桔子
①合理膳食可增强体质。下列说法不正确的是_______。
A．鱼片含有丰富蛋白质
B．淀粉可分解为氨基酸
C．适度补充油脂，有益身体健康
②若需补充维生素C，建议多吃食谱中_______(写出一种即可)。
③食用加碘盐可补充碘元素。下列说法正确的是_______。
A．人体中缺少碘元素，会导致骨质疏松
B．除加碘盐外，还可以通过食用海带等海产品补充碘元素
C．加碘盐中添加了碘酸钾(KIO3)，淀粉可用于检验其中碘元素的存在
④学校正推行垃圾分类。餐后的食物残渣应投入印有_______标识的垃圾箱。
(2)校服面料常用棉花、羊毛等混纺制成。棉花_______溶于水中(填“难”或“易”)：生活中常用_______法区分羊毛线和棉线。
(3)骑自行车属于低碳生活新时尚。
①下列做法不属于低碳生活方式的是_______。
A．随手关灯
B．旧书本循环利用
C．夏天将空调温度调至最低
②下列做法不利于自行车防锈的是_______。
A．金属部件镀金属铬
B．链条涂防锈油
C．雨淋后自然晾干
③铁锈成分中含有氧化铁(Fe2O3)，写出氧化铁与稀硫酸反应的化学方程式_______。
④某学生做了铁的锈蚀实验，装置如图。一段时间后可观察到导管内红墨水的液面_______(填“上升”或“下降”)。
8．（2022·江苏常州·中考真题）钱老师设计了如图所示的数字化实验指导同学们对铜铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。
可供选择的药品见表：
组别
药品
铁粉/g
碳粉/g
水/滴
食盐/g
其他
一
5.0
0.1
0
0
干燥剂
二
5.0
0.1
10
0
无
三
5.0
0.1
10
1.0
无
四
5.0
0.1
0
1.0
无
(1)铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是______（填化学式）。
(2)在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
①600s内A瓶中O2含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和O2、_______发生了化学反应。
②将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600s内B瓶中O2含量也略有减少，主要原因是________。
(3)为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是_______（填序号）。
(4)在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是________。
(5)请提出一种防止钢铁生锈的方法：________。
9．（2022·黑龙江牡丹江·中考真题）实验活动课，老师为大家演示兴趣实验，振荡留有小孔的盒子，将里面的黑色粉末均匀地酒在酒精灯火焰的上方，观察到火星四射的灿烂烟花，老师揭秘黑色粉末是食品包装袋中的脱氧剂，为此兴趣小组展开了对该脱氧剂成分及原理的探究。
实验活动一：探究脱氧剂中黑色粉末的成分。
【作出猜想】黑色粉末含有铁粉和碳粉中的一种或两种。
【实验探究】小组同学设计实验方案并完成如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
① 取黑色粉末放入烧杯中，加入稀盐酸，
______，溶液变为浅绿色，有黑色不溶物。
黑色粉末中含有铁粉，反应的化学方程式为______。
②将①中黑色不溶物滤出，洗涤、干燥后，放在石棉网上灼烧，上方放一蘸有澄清石灰水的玻璃片。
______。
黑色粉末中含有碳粉。
【查阅资料】实验所用脱氧剂中还含有氯化钠。
实验活动二：探究脱氧剂中氯化钠的作用。
【实验探究】小组同学用控制变量法按下图装置进行实验：
一段时间后观察到烧杯内左侧导管液面______右侧导管液面（填“高于”或“低于”）。
【表达交流】脱氧剂利用铁生锈的原理延长食品保质期，其中碳粉具有______性，可以促进反应的发生，氯化钠可以加快铁生锈的反应速率。
实验活动三：探究溶液中溶质的成分。
【实验探究】小组同学用老师提供的完全变质的同种脱氧剂设计并完成如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
①取适量完全变质的脱氧剂放入烧杯中，加入稀盐酸。
溶液由无色变为黄色，有黑色不溶物。
反应的化学方程式为______。
② 取①中过滤后的滤液，向其中滴加少量氢氧化钠溶液。
无明显现象。
滤液中溶质的成分为______。
【反思评价】脱氧剂包装上应注明的注意事项是______（请写出一条）。
【技巧方法】
1、铜生锈需要铜与水、氧气、二氧化碳同时接触。生成碱式碳酸铜（铜绿Cu2(OH)2CO3）
2、铁生锈和铁燃烧的实质都是氧化反应，但铁燃烧时剧烈的氧化反应而铁生锈是缓慢氧化，反应产物铁锈是红色的，而四氧化三铁是黑色的。
【拓展延伸】
1、 金属腐蚀注意的问题
①铁锈的主要成分是氧化铁，颜色为红色，具有疏松多孔的结构，易吸水，所以铁制品表面的锈如果不及时除去，会加快生锈的速度；
②高温时或在盐水环境中，铁生锈的速度也会加快。用过的菜刀或炒完菜的铁锅上的水没擦干净，过一晚上会生锈，就是这个缘故。
2、日常生活中常见的替代金属材料的用品有自来水管、下水管道、门窗等，它们是由金属材料改为塑料管或塑铝管、塑钢门窗。塑铝和塑钢属于特殊塑料，不是金属材料。
【知识点三】含杂质的反应物(或生成物)质量的计算
（1）将含杂质的已知物质量换算为纯物质质量，其关系式为：纯度＝×100%，纯物质质量=含杂质物质质量×纯度。
（2）将纯物质质量代入化学方程式进行计算。
（3）将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质质量：含杂质物质质量为=。
【典型例题】
3．现有384t含Fe2O3 80%赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为（ ）
A. 320t B. 224t C. 206 t D. 112t
【举一反三】
1. 工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。
(1)赤铁矿(主要成分为Fe2O3 )在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是 。
(2)计算：
① 5000t含氧化铁84％的赤铁矿中，氧化铁的质量是____________t；
②上述赤铁矿理论上可炼得含铁98％的生铁___________t。
2. 钢铁公司用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的钢坯多少吨？
3. 现有含四氧化三铁85%的磁铁矿200t，用一氧化碳做还原剂，充分反应能炼出含杂质2%的铁多少吨？
【技巧方法】
解题的关键是把非纯净的量转化为纯净物的量！化学方程式中的质量比是纯净物的质量比
考点达标
1．（2022·陕西·中考真题）如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是
A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等
B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重
D．丙中，导管内上升一段水柱
2．（2022·广东广东·模拟预测）如图是对CO还原氧化铁的实验装置进行的改进。，下列说法错误的是（ ）
A．实验过程中一氧化碳可以现制现用
B．实验开始前应先点燃酒精灯，过一段时间后再点燃酒精喷灯
C．实验过程中可以看到玻璃管内红色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊
D．甲酸发生的反应属于分解反应，氧化铁和一氧化碳发生的是置换反应
3．（2022·安徽·模拟预测）实验室模拟工业炼铁的实验装置图如图所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．实验过程中硬质玻璃管内红色粉末变成黑色
B．气球可以用燃着的酒精灯代替
C．实验过程中氧化铁表现出氧化性
D．要证明CO不能使澄清石灰水变浑浊，需要另外做对照实验
4．（2022·江苏·盐城市初级中学三模）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（ ）
A．充分加热，a处固体由黑色变为红色
B．实验开始前先点燃酒精灯，再通入一氧化碳
C．可用氢氧化钠吸收尾气中的CO
D．玻璃管a处的反应中还原剂是CO
5．（2022·江苏·扬州市江都区实验初级中学三模）某实验小组对24g含Fe2O3杂质的Fe3O4样品进行成分测定。将生成的CO2气体用装置B完全吸收后，装置B增重18.26g(实验操作均正确)。下列说法正确的是（ ）
A．实验中看到的现象是固体由黑色逐渐变为红棕色 B．通入的 CO 质量为 11.62g
C．样品中铁元素的质量分数约为 72.3% D．C 装置的作用是进行尾气处理
6．（2022·江苏·射阳外国语学校二模）联合钢铁工业的基本生产流程示图如图，下列说法错误的是（ ）
A．在炼铁过程中，焦炭可以用来提供反应所需的能量
B．炼铁的原理是利用焦炭将赤铁矿中的铁还原出来
C．生铁炼成钢坯后，碳的含量降低
D．钢坯和纯铁相比，硬度变大，抗腐蚀性增强
7．（2021·四川广安市·中考真题）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是
A．反应前后Fe元素的化合价由+2价变为0价 B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2 D．可用水吸收尾气中的CO
8．（2021·甘肃定西）垃圾分类，从我做起。下列可回收垃圾属于金属材料的是
A．旧报纸 B．塑料瓶 C．玻璃瓶 D．铝制易拉罐
9．（2021·江苏连云港）回收含铜废料(主要成分为Cu)中的铜，部分实验流程如下：
注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。
下列关于该流程的说法，错误的是（ ）
A．“灼烧”的主要目的是将Cu转变为CuO B．滤液X中的溶质为FeSO4
C．“酸溶”和“还原”过程中发生的反应均为置换反应 D．将Cu、Fe混合物加入足量稀硫酸中，充分反应后过滤得Cu
10．（2021·浙江湖州）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
巩固提升
11．（2022·云南·华宁县第五中学二模）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器｡工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应｡某化学兴趣小组利用如图所示装置进行实验探究，请按要求填空｡
(1)A中观察到的现象是______｡写出 CO还原 Fe2O3的化学方程式：______｡
(2)右边导管口放置点燃的酒精灯的目的是______｡
(3)对铁“发蓝”处理，使其表面形成致密氧化膜而有效避免腐蚀｡
①“发蓝”过程的化学方程式为，其中 X的化学式为______｡
②为检验“发蓝”处理的铁质零件表面是否形成致密氧化膜，将该零件浸泡于硫酸铜溶液中，发现零件表面出现红色物质｡由此可知该零件“发蓝”处理效果______（填“好”或“不好”），因为______（用化学方程式表示）｡
12．（2022·福建·泉州五中桥南校区模拟预测）金属材料的使用见证了人类文明发展的过程
（1）通过敲打可将青铜等金属材料打制成不同的形状，是利用______性，西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用硫酸铜溶液和铁反应，方程式为______
（2）钢铁和铝合金是目前使用比较广泛的金属材料，街道上的垃圾桶的内胆更合适用铝合金的原因是______，钢铁生锈可用盐酸除去，反应现象是______
（3）一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
1、高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为______。
2、跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有______。
3、炼钢炉中通入足量的氧气的目的：______，使生铁转化为钢。
13．（2022·宁夏·石嘴山市第九中学一模）实验探究和证据推理是提升认知的重要手段。
（一）下图是某课外学习小组设计的气体制备与性质验证的组合实验，请看图回答下列问题：
(1)A中发生反应的化学方程式________。
(2)装置B的作用是干燥二氧化碳气体，利用了浓硫酸的________。
(3)装置D为工业炼铁的反应原理，其化学方程式为_________。
(4)该套装置中有一个明显的不足之处，你的改进方法是_________。
（二）反应一段时间后，观察到装置D玻璃管内粉末变为变成黑色，生成的黑色固体均能被磁铁吸引。化学兴趣小组对“CO还原Fe2O3粉末”的实验产生的黑色粉末继续进行探究：
【查阅资料】铁粉、FeO、Fe3O4均为黑色固体：铁粉、Fe3O4均能被磁铁吸引。
【提出猜想】对磁铁吸引的黑色固体成分有以下三种猜想：
猜想Ⅰ：Fe 猜想Ⅱ：Fe3O4 猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4
【实验验证】
(5)取少量反应后的黑色固体放入试管中，加入足量的硫酸铜溶液，振荡，充分反应后静置，观察到红色固体中混有黑色颗粒，说明__________（填“猜想I”、“猜想II”或“猜想Ⅲ”）是正确的。
14．（2022·辽宁·营口市老边区实验中学模拟预测）在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
(1) “焦炭炼钢”是先将铁精矿（Fe2O3）和焦炭同时加入高炉，鼓人热空气，充分反应后得到生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，______夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来。
(2)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为______。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有______。
③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：______。
15．（2022·安徽·合肥市第五十五中学模拟预测）中国首个火星探测器祝融号成功着陆火星，传回的火星地表图像主要为橘红色，经分析火星地表广泛分布着赤铁矿等矿石。请你与兴趣小组同学一起开展以下项目研究。
【任务一】铁的治炼
如图是CO还原氧化铁的微型实验装置（已知：）。实验时先______（填“挤压软塑料滴瓶”或“点燃酒精喷灯”），原因是______。
【任务二】探究铁的锈蚀
小组同学在A、B、C、D、E五只烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过蒸馏水的细铁丝、浸过10%食盐水的铁粉、完全浸没在蒸馏水中的细铁丝，然后装配成如图所示的相同的五套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表（表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm）所示。
时间/小时
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
A瓶（干燥的细铁丝）
0
0
0
0
0
0
B瓶（浸过10%食盐水的细铁丝）
0.2
0.8
1.6
2.6
3.9
5.4
C瓶（浸过蒸馏水的细铁丝）
0
0
0.1
0.3
0.8
1.5
D瓶（浸过10%食盐水的铁粉）
0.6
1.6
2.9
4.8
6.9
8.9
E瓶（完全浸没在蒸馏水中的细铁丝）
0
0
0
0
0
0
回答下列问题（以烧瓶编号代替实验编号）：
（1）通过实验C和实验______中现象的比较，得出铁生锈需要氧气和水。
（2）设计实验B和D的目的是______。对比实验B和C中的现象，得出的结论是______。
（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是______。
【拓展探究】小组同学又将上述D烧瓶中剩余的物质取出，洗涤、干燥，得mg固体，连接如图装置，检查气密性，加入刚得到的mg固体与足量稀盐酸，完全反应后，常温常压下丙中注射器收集到VmL氢气（常温常压下，氢气的密度是ρg/mL。）。
（1）mg固体中铁锈的质量分数表达式为______。
（2）该实验条件下测得铁锈的质量分数偏小的原因是______。乙装置中蒸馏水的作用是______。
16．（2021·福建中考真题）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”含有磷酸铁(FePO4)，其中磷元素的化合价为______________。
②生铁生产过程中，一氧化碳与氧化铁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______________。
17．（2021·黑龙江大庆市·中考真题）某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究（固定装置略）。
（查阅资料）CO能溶于铜液（醋酸二氨合铜（Ⅰ）和氨水的混合液）
（1）按上图连接装置A-E，在装入试剂前，先______。
（2）写出装置B中反应的化学方程式______。
（3）通入CO2一段时间后，先点燃______处酒精喷灯（填“A”或“D”）。
（4）装置C中玻璃管的作用：______。
（5）反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3反应的实验现象：______；______。写出装置D中反应的化学方程式______。
（6）某同学认为该裝置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，其目的是______。装置E．F的接口连接顺序：a连接______（填“b”或“c”）。
18．（2021·江苏连云港）在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，_______夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO2，则该钢铁厂每年排放CO2的质量为_______万吨。
(2)为了实现CO2的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4)，能将CO2转化为汽油，转化步骤如下：
CO2CO(CH2)n汽油
①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是_______。
②下列说法错误的是_______(填字母)。
a 所得汽油中含有C、H两种元素 b NaFe3O4中O为-2价，Fe为+3价
c 上述转化不仅有利于CO2减排，还可以减轻人类对化石能源的需求
(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为_______。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有_______。
③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：_______。
19．（2021·江苏徐州·中考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要应用。某同学对铜及某些含铜物质进行探究。
[温故如新]
（1）在①CuO②Cu（OH）2③CuCl2④Cu2(OH)2CO3[也可表示为CuCO3·Cu(OH)2]这4种物质中，属于碱的有___________（填序号）：除①CuO外，其余3种物质在常温下易溶于水有___________（填序号）。
（2）考古出土的春秋末期制造的青铜剑，历经2500余年，其表面且有一层薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。由此可知，青铜具有的特性有___________（任写一条）。铜器表面的薄锈是铜与空气中的氧气、水、___________等物质发生反应所形成。
[提出问题]
除H2、CO能还原CuO外，是否还有其他气体能够还原CuO得到金属铜？怎样从含CuCl2、FeCl3的某工业废液中回收金属铜和FeCl2溶液？
[查阅资料]
a、通常状况下，氨气极易溶于水形成溶液；加热时，氨气能与CuO反应生成氮气和金属铜等，可用如图所示装置验证。
b、在溶液中能发生反应2FeCl3+Fe=3FeCl2
[进行实验1]
（3）按图示连接装置，检查气密性后，加（通）入相关药品，后续操作均按规范要求进行，完成实验。
①将CuO粉末装入玻璃管A中的具体操作方法是___________。
②实验时，在试管B中能够观察到的现象是有液体出现，该液体是___________（填“纯净物”或“混合物”）。
③从环保角度看该装置的不足之处是___________
[进行实验2]
（4）取适量含CuCl2、FeCl3的某工业废液样品，向其中加入过量铁粉并充分反应后，过滤，将滤渣和足量___________（填“稀盐酸”或“稀硫酸"）充分反应，再___________（填操作名称）、洗涤、干燥即可回收得到金属铜；所得滤液中含有需要回收的FeCl2。
[拓展延伸]
（5）已知：加热时，葡萄糖溶液与氢氧化铜悬浊液能发生反应。实验室可用CuSO4溶液等物质检验葡萄糖的存在，具体实验过程为：在试管中加入2mL10%NaOH溶液，滴加5%CuSO4溶液5滴（每滴溶液按0.04mL计算。两种溶液的密度均按1g/mL计算），混合均匀，充分反应，得混合物A．再向上述试管中加入几滴10%葡萄糖溶液，并在酒精灯上加热至沸腾，片刻后生成红色沉淀B．检验完成。则混合物A显___________（填“中性”或“碱性”）；红色沉淀B是___________[填“CuO”或“Cu2O”"或“Cu（OH）2”]。
20．（2021·湖北鄂州·）某同学为探究碳在氧气中不完全燃烧的气体产物中，既可能有一氧化碳，又可能有二氧化碳，他设计了如图所示实验：
（1）装置A的作用是___________。
（2）实验过程中，观察到装置C中玻璃管里的红棕色粉末逐渐变黑，说明原气体产物中含有一氧化碳，反应的化学方程式是___________。
（3）通过观察装置D中澄清石灰水变浑浊，也能验证原气体产物中一氧化碳的存在，则装置B中应选择的试剂是___________。
A．足量的氢氧化钠浓溶液 B．浓硫酸 C．水
（4）写出尾气处理的一种方法：___________。
21．（2020·江苏南通·中考真题）铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀和盐酸除锈时的反应进行了探究。
Ⅰ探究不同条件下铁钉的锈蚀
取四枚铁钉，按第图1所示进行实验。一天后观察到的现象如下表所示。
试管
a
b
c
d
实验现象
铁钉表面无明显变化
铁钉表面无明显变化
蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻微锈蚀
食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀
（1）由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是_____
（2）由试管c、d中的现象可以得出的结论是_____
（3）切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是_____
Ⅱ探究盐酸除锈时的反应
步骤1 将一枚表面部分锈蚀的铁钉置于试管中，向其中加入稀盐酸至浸没铁钉。观察到铁钉表面的铁锈逐渐消失，无锈处有气泡产生，溶液变为黄色。
步骤2 将“步骤1”中装有铁钉和盐酸的试管长时间放置后，观察到铁钉变细，溶液变为浅绿色。
（提出问题）①“步骤1”中铁锈消失发生了什么反应？
②“步骤2”中试管长时间放置后，溶液为什么会变色？
（查阅资料）①铁锈中主要含有Fe2O3；
②FeCl3溶液呈黄色，FeCl2溶液呈浅绿色；
③K3[Fe(CN)6]溶液为黄色，FeCl3溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液不变色，FeCl2溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀。
（实验分析）铁锈消失是因为Fe2O3与盐酸发生了反应，该反应的化学方程式为_____
（提出猜想）对于问题②，实验小组提出如下两个猜想：
猜想1：溶液变色是FeCl3与铁钉表面产生的气体反应所致；
猜想2：溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致。
（实验验证1）对“猜想1”进行验证的实验过程用如图2所示装置进行实验，……。
（1）仪器X的名称为_____
（2）实验是验证_____
（实验验证2）请设计实验对“猜想2”进行验证，简述实验过程（包括操作、可能的实验现象和对应的结论）：_____
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