1、第 六 章 金 属 金属矿物与冶炼 课题3 CC12345BA678910C1112B131415DC161718A答 案 呈 现 温馨提示：点击 进入讲评 1下列金属在自然界中主要以单质形式存在的是()A镁B铝C银D铁【点拨】在自然界中只有金、银等少数很不活泼的金属以单质形式存在。C2千里江山图是北宋王希孟创作的绢本设色画，其颜料选用各色天然矿石，描绘了祖国的锦绣河山。一些矿石的主要成分及颜色如下表所示。(1)四种矿石主要成分中，属于氧化物的是_。(2)蓝铜矿和孔雀石的主要成分在组成上具有的相同点是_。Fe2O3矿石蓝铜矿孔雀石雌黄赭石主要成分Cu3(OH)2(CO3)2Cu2(OH)2 C
2、O3As2S3Fe2O3颜色蓝色绿色黄色红色都由Cu、O、C、H四种元素组成3.【2021潍坊】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C4如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。关于该实验，下列说法错误的是()A实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑B反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加C试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成D为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置B
3、【点拨】一氧化碳还原红棕色氧化铁生成黑色铁粉和二氧化碳，实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑，A正确；一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应后玻璃管中固体物质的质量减少，B错误；二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，C正确；一氧化碳有毒，为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置，D正确。5【中考淄博】兴趣小组的同学利用下图所示装置探究工业炼铁的化学原理。(1)实验前要先通入一氧化碳，然后再加热；实验过程中观察到硬质玻璃管内的红色物质逐渐变为_色，写出反应的化学方程式：_。黑Fe2O33CO=2Fe3CO2高温(2)实验过程中必须对尾气进行处理，调节
4、酒精灯的高度，用酒精灯火焰的_点燃。(3)通过上述实验探究，同学们总结一氧化碳的化学性质有_。外焰还原性、可燃性6生铁和钢的主要区别是()A生铁和钢的含碳量不同B生铁和钢的主要成分不同C生铁是混合物，钢是纯净物D生铁的性能优于钢A7【2020凉山】某钢铁厂每天需消耗5 000 t含三氧化二铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含铁98%的生铁的质量是_。2 714.3 t【点拨】设日产含铁 98%的生铁的质量为 x。Fe2O33CO=2Fe3CO2160 1125 000 t76%x98%1601125 000 t76%x98%计算得：x2 714.3 t。高温8【中考枣庄】生活中常见的铁制品大
5、多是铁合金(成分为铁和碳)制成的，而非纯铁。铁合金又因其含碳量不同分为生铁和钢(生铁含碳量为2%4.3%，钢含碳量为0.03%2%)。将一块质量为5.8 g的铁合金放入烧杯中，再向烧杯中加入98 g稀硫酸，恰好与铁合金中的铁完全反应，所得氢气的质量为0.2 g，通过计算回答：该铁合金是生铁还是钢？(写出计算过程，结果精确到0.1%)解：设参加反应的铁的质量为 x。FeH2SO4=FeSO4H256 2x 0.2 g56x 20.2 g x5.6 g该铁合金中的含碳量为5.8 g5.6 g5.8 g100%3.4%。2%3.4%4.3%，故该铁合金是生铁。答：该铁合金是生铁。9下列有关高炉炼铁的
6、说法中正确的一组是()高炉中焦炭的作用之一是产生一氧化碳 高炉中焦炭的作用之一是供热 高炉中把铁矿石(以赤铁矿为例)冶炼成铁的主要反应原理是3C2Fe2O3=4Fe3CO2ABCD【点拨】在高炉炼铁中，焦炭的作用是提供热量并制得还原剂一氧化碳，虽然所用的原料是焦炭，但还原铁矿石的却是一氧化碳。D高温10下列有关一氧化碳还原氧化铁实验的有关说法中，正确的是()A实验时，应先点燃酒精喷灯，后通一氧化碳B实验结束时，应先停止通入一氧化碳，后熄灭酒精喷灯C用赤铁矿炼铁的主要反应原理是3COFe2O3=2Fe3CO2D高炉炼铁得到的是纯铁C高温【点拨】一氧化碳还原氧化铁的实验中，开始时，应先通入一氧化碳
7、，排尽装置内的空气，后加热；结束时，应先停止加热，继续通入一氧化碳至玻璃管冷却至室温。高炉炼铁得到的是生铁。11工业上将赤铁矿炼成铁是一个复杂的过程，炼铁高炉中发生的主要反应有()CO2=CO2Fe2O33H2=2Fe3H2OFe2O33CO=2Fe3CO22Fe2O33C=4Fe3CO2CO2C=2COABC DB高温高温高温高温高温【点拨】本题易错，由于工业炼铁所用的原料是焦炭，因此就误认为将铁矿石还原成铁的是焦炭，其实焦炭的作用是提供热量并制取还原剂一氧化碳，因此炼铁高炉内主要发生的反应有CO2=CO2，CO2C=2CO，3COFe2O3=2Fe3CO2。高温高温高温12.【2021广安
8、】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反应中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Cb处可以用澄清石灰水检验生成的CO2D可用水吸收尾气中的COC【点拨】氧化铁中铁元素化合价为3，反应后铁单质中铁元素化合价是0，A不正确；氧化铁是红棕色固体，铁是黑色固体，充分加热，a处固体由红棕色变黑色，B不正确；b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，C正确；一氧化碳难溶于水，不能用水吸收一氧化碳，D不正确。13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)通入空气使固态的焦炭转化为具有还原性的气态物质，转化过程中涉
9、及的反应的化学方程式是_。(2)磁铁矿(主要成分为Fe3O4)在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是_。CO2=CO2、CO2C=2CO高温高温4COFe3O4=3Fe4CO2高温(3)图中高炉炼铁时焦炭的作用是_。(4)为什么高炉中生铁出口低于炉渣出口？_。(5)铁矿石在高炉中冶炼后，得到含较多碳、硫、磷、硅等的生铁。生铁中含碳量范围是_。提高炉温、产生还原剂CO因为生铁的密度大于炉渣的密度2%4.3%14生铁和钢都是铁的合金。下表对生铁和钢的成分、性能都作了比较。根据表中提供的信息，回答下列问题：(1)与生铁相比较，钢有什么优良的性能？_(答出一条即可)。(2)写出钢的一种用途_。(3)比较
10、生铁与钢的成分，说明生铁与钢在性能上有较大差异的主要原因。韧性好、硬度大等合理答案生铁钢含碳量2%4.3%0.03%2%性能硬而脆、无韧性、可铸不可锻轧坚硬而有韧性、可铸可锻轧、可延压可制医疗器械(合理即可)含碳量不同。15某工厂要用赤铁矿来冶炼生铁，若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%的铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量为()A120 t B108 t C96 t D84 tA【点拨】设需要含杂质 20%的赤铁矿石的质量为 x，x(120%)562160 100%(110%)63 t96%，解得 x120 t。16【中考福建】改革开放以来，我国钢铁工业飞
11、速发展，近年来钢铁产量已稳居世界首位。某钢铁厂采用赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)炼铁，反应原理为 Fe2O33CO=2Fe3CO2。若该厂日产含铁1.4104 t 的生铁，至少需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是多少？(要求写出计算过程)(用两种方法计算)方法一：方法二：高温方法一：解：设至少需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为 x。x80%562562163100%1.4104 t解得 x2.5104 t答：需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为 2.5104 t。方法二：解：设需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量为 x。Fe2O33CO=高温 2Fe3CO2160 1
12、1280%x1.4104 t16080%x1121.4104 tx2.5104 t答：需要含 Fe2O3 80%的赤铁矿的质量是 2.5104 t。【方法规律】本题考查含杂质物质的有关计算，可采用一题多解法。一是根据化学方程式进行计算，二是利用化学式结合质量守恒定律计算。17.【2020日照】如图表示各物质之间相互转化的关系。A和F是含有两种相同元素的固体，A为红棕色，F为黑色。C和E是含有两种相同元素的气体。B和D是固体单质，D能与稀盐酸反应。请回答：(1)A和B反应生成D和E的化学方程式是_。3C2Fe2O3=4Fe3CO2高温(2)C在空气中燃烧时，火焰呈_。(3)在实验室里，做D在氧气
13、中燃烧实验时，盛有氧气的集气瓶中要预先放入一些水，目的是_，该反应的化学方程式是_。淡蓝色防止高温生成物溅落下来炸裂集气瓶3Fe2O2=Fe3O4高温【方法规律】本题采用切入法解答。切入点为物质的特殊颜色及反应关系。A和F是含有两种相同元素的固体，A为红棕色，F为黑色，所以A是氧化铁，F是四氧化三铁；D和氧气点燃生成四氧化三铁，B和D是固体单质，D能与稀盐酸反应，所以D是铁；C和E是含有两种相同元素的气体，氧化铁和C在高温条件下生成铁和E，所以C是一氧化碳，E是二氧化碳；B和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以B是碳，经过验证，推导正确。18用如图所示装置在相应条件下完成下列实验。(1)探究燃烧条
14、件：B中盛木炭粉。由A处通N2一段时间后，加热B，B、C中无明显变化。待B冷却至室温，由A处通入O2一段时间，B、C中无明显变化。由A处继续通入O2，加热B，木炭粉燃烧，C中溶液变浑浊。结论：由、可知燃烧需要_；由、可知燃烧需要_。可燃物与氧气接触温度达到可燃物的着火点(2)探究CO与金属氧化物反应：B中盛金属氧化物。.模拟工业炼铁：A处通CO，B中盛Fe2O3粉末，B处下方放酒精喷灯，D处放酒精灯。实验：在A处通入CO时，应立即点燃_(填“B”或“D”)处酒精(喷)灯。在B处加热一段时间后可观察到的现象是_。D红棕色粉末逐渐变黑.探究金属氧化物的组成：A处通CO，B中盛金属氧化物，B处下方放
15、酒精喷灯，D处放酒精灯。已知：CuO、Fe3O4均为黑色物质，B中所盛粉末为CuO或Fe3O4或两者的混合物。实验：同操作，B中可观察到既有红色固体生成，又有黑色固体生成。实验结论(定性)：该黑色粉末为_。CuO和Fe3O4的混合物定量分析：经测定，反应前B的质量为180 g，完全反应后B的质量为170.4 g。将反应后B中固体全部加入到足量的稀硫酸中，完全反应后经过滤、洗涤、干燥，测得剩余固体的质量为12.8 g。实验结论(定量)：m(CuO):m(Fe3O4)_(写最简整数比)。20:29【方法规律】本题可用标准实验对照法和固定程序法解答。(1)可燃物在氮气中加热不燃烧，可燃物在氧气中加热
16、燃烧，由、可知燃烧需要可燃物与氧气接触；可燃物通入氧气未加热不燃烧，可燃物通入氧气加热燃烧，由、可知燃烧需要温度达到可燃物的着火点。(2).一氧化碳还原氧化铁实验中，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后再加热，在实验时要注意一氧化碳有毒，要点燃D处酒精灯进行尾气处理，故在A处通入CO时，应立即点燃D处酒精灯；一氧化碳还原氧化铁时对应实验现象为红棕色粉末逐渐变黑；.实验结论：(定性)B中可观察到有红色固体生成，证明生成了铜，故反应物中有氧化铜，又有黑色固体生成，证明有铁生成，说明反应物中有四氧化三铁，故黑色粉末是氧化铜和四氧化三铁的混合物；实验结论：(定量)将反应后B中固体全部加入到足量的稀硫酸中，完全反应后经过滤、洗涤、干燥，测得剩余固体质量为12.8 g，这12.8 g固体是铜，根据铜的质量可求得原来氧化铜的质量为 12.8 g6480100%16 g；反应前 B 的质量为 180 g，完全反应后 B 的质量为 170.4 g，反应减少的质量为氧元素的质量，即 180 g170.4 g9.6 g；氧化铜中含氧元素的质量为 16 g166416100%3.2 g，四氧化三铁中含氧元素的质量为 9.6 g3.2 g6.4 g；四氧化三铁的质量为 6.4 g164563164100%23.2 g；故 m(CuO):m(Fe3O4)16 g:23.2 g20:29。