初中化学沪教版九年级上册第2节 金属矿物 铁的冶炼优秀复习练习题

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第2节 金属矿物 铁的冶炼
基础知识清单

一. 金属的存在
①自然界中大多数金属是以化合物形式存在，少数金属以单质形式存在；
②常见的金属矿物
铁矿石：赤铁矿（主要成：Fe2O3），磁铁矿（主要成分：Fe3O4）；
铜矿石：孔雀石[Cu2（OH）2CO3]；
铝矿石：铝土矿（Al2O3）。
二. 铁的冶炼
1. 实验室模拟高炉炼铁

原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
步骤：
①检验CO纯度（防止CO不纯，加热时引起爆炸）
②先通一会儿CO（排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸）
③再用酒精喷灯给装置加热
④先停止加热，继续通入CO到玻璃管冷却（防止澄清石灰水倒吸，引起玻璃管炸裂）
⑤再停止通入一氧化碳
现象：①红棕色粉末变成黑色；②澄清石灰水变浑浊。
结论：CO还原氧化铁生成了CO2和铁。
【检验有单质铁生成的方法】：
物理法：用磁铁靠近生成物，如被吸引，则为铁。
化学方法：取少量生成物放入试管中，滴加少量稀硫酸，有气泡且溶液变为浅绿色，则为铁。
2. 工业炼铁
原理：在高温下，利用一氧化碳将铁从铁的氧化物中还原出来。
原料及其作用：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
铁矿石：提供铁元素 焦炭：提供能量并制还原剂一氧化碳
石灰石：造渣，除去二氧化硅 空气：提供氧气
主要设备：高炉
主要反应：C+O2CO2 、 C+CO2 2CO 、 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
产物：生铁
课后培优练级练

培优第一阶——基础过关练
一、单选题
1．（2023·山东青岛·统考二模）《天工开物》是中国古代一部综合性的科学技术著作，图文并茂地记载了农业、工业、手工业等各项技术。下列产品制作过程中不涉及化学变化的是
A．生铁冶炼 B．榨取蔗汁 C．烧制陶瓷 D．树皮造纸
【答案】B
【详解】A.生铁冶炼过程中有新物质生成，属于化学变化，故选项不符合题意；
B.榨取蔗汁过程中没有新物质生成，属于物理变化，故选项符合题意；
C.烧制陶瓷过程中有新物质生成，属于化学变化，故选项不符合题意；
D.树皮造纸过程中有新物质生成，属于化学变化，故选项不符合题意；
故选：B。
【点睛】本题考查物质变化实质，化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化，解题时分析变化过程中是否有新物质生成，根据题干所给说法结合所学知识分析判断即可。
2．（2023·山西·模拟预测）山西省金属矿产资源分布广、种类多、储量丰富。在以下四种金属矿石中，可用于炼铁的是
A．炉甘石（主要成分是ZnCO3） B．磁铁矿（主要成分是Fe3O4）
C．铝土矿（主要成分是A12O3） D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）
【答案】B
【详解】A、炉甘石（主要成分是ZnCO3），碳酸锌中不含有铁元素，不能用于炼铁，不符合题意；
B、磁铁矿主要成分是Fe3O4，可以使用焦炭或一氧化碳还原来炼铁，符合题意；
C、铝土矿主要成分是A12O3，其富含铝，可用来电解铝制铝，不符合题意；
D、赤铜矿主要成分是Cu2O，其富含铜，可用来炼铜，不符合题意；
故选B。
3．关于工业炼铁的说法正确的是
A．铁矿石用于炼铁是因为含有大量单质铁
B．焦炭的主要作用是不完全燃烧制取CO
C．在高炉中冶炼出来的是生铁，不是纯铁
D．高炉的尾气成分为CO，可以直接排放
【答案】C
【详解】A、铁矿石用于炼铁是因为含有大量铁的化合物，故 A 选项错误；
B、焦炭的主要作用是燃烧提供能量和不完全燃烧制取CO，用CO还原铁的化合物，故 B 选项错误；
C、在高炉中冶炼出来的是生铁，是含碳的铁合金，故 C选项正确；
D、一氧化碳有毒，不能直接排放，故D选项错误。
故选C。
4．（2023春·辽宁沈阳·九年级校考阶段练习）明明同学笔记中有处错误，你认为该错误是图中的哪一处
  
A．a处 B．b处 C．c处 D．d处
【答案】D
【详解】A、赤铁矿的主要成分是Fe2O3，a处笔记正确；
B、一氧化碳有毒，是一种有毒气体，b处笔记正确；
C、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下，生成铁和二氧化碳，c处笔记正确；
D、置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和化合物，炼铁原理中反应物是两种化合物，不属于置换反应，d处笔记错误。
故选D。
5．（2023春·九年级单元测试）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．可用点燃的方法处理尾气中的CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．反应前后Fe元素的化合价由+2价变为0价
D．b处可以用氢氧化钠溶液检验生成的CO2
【答案】A
【详解】A. 一氧化碳具有可燃性，可用点燃的方法处理尾气中的CO，正确；
B. 一氧化碳在高温下和氧化铁反应生成二氧化碳和铁，充分加热，a处固体由红色变黑色，错误；
C. 氧化铁中氧元素化合价为-2，化合物中正负化合价代数和为零，则铁元素化合价为+3，单质中元素化合价为零，则反应前后Fe元素的化合价由+3价变为0价，错误；
D. 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可以用氢氧化钙溶液检验生成的CO2，错误；
故选A。
6．炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，判断下列说法错误的是
A．炼铁的主要原料均为混合物 B．焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
C．炼铁的主要反应是置换反应 D．炼铁最后得到的是合金
【答案】C
【详解】A.炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等这些物质都是混合物，此选项正确；
B. 焦炭的作用是：焦炭燃烧提供能量同时焦炭在氧气不充足的条件下反应生成一氧化碳，此选项正确；
C.炼铁的主要反应是，反应物是两种化合物，不属于置换反应，此选项错误；
D. 炼铁最后得到的是含碳量为2％4.3％的生铁，生铁属于合金，此选项正确；
故选C
7．“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁（含碳量约0.1%）混合加热，生铁融化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是
A．钢是以铁为主的含碳合金 B．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
C．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 D．炼铁所用赤铁矿的主要成分是Fe2O3
【答案】B
【详解】A．钢是铁、碳合金，以铁为主，故A正确，不符合题意；
B．生铁的含碳量较高，属于铁、碳合金，合金的熔点比成分金属低，故B错误，符合题意；
C．钢的硬度和脆性越大随着含碳量的增大而增大，所以含碳量越高，硬度和脆性越大，故C正确，不符合题意；
D．工业炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为，故D正确，不符合题意；
故选B。
8．如图甲是实验室模拟炼铁的装置图，图乙是炼铁高炉模型，下列说法不正确的是

A．图甲：实验开始时，应先通CO一段时间后，点燃酒精喷灯
B．图甲：实验过程中当看到红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊，说明有铁生成
C．图乙：高炉炼铁的原料有铁矿石、石灰石、焦炭、热空气
D．图乙：向高炉中投入含氧化铁160t的赤铁矿石，最多可得含杂质2%的生铁114.3t
【答案】B
【详解】A、实验开始时，应先通CO一段时间后，再点燃酒精喷灯，把装置中的空气排出，以免加热CO与空气的混合物时发生爆炸，说法正确，故A不符合题意；
B、一氧化碳还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁或氧化亚铁，也是黑色的，故实验过程中当看到红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊，不能说明有铁生成，故B不正确，符合题意；
C、高炉炼铁的原料有铁矿石、石灰石、焦炭、热空气，说法正确，故C正确，不符合题意；
D、设最多可得含杂质2%的生铁的质量为x，则


x≈114.3t
故D正确，不符合题意。
故选：B。
二、填空题
9．如图是模拟工业炼铁并检验气体产物的微型实验装置。则a处发生反应的化学方程式为 ；b处试剂的名称为 ；反应结束后，熄灭酒精灯在停止通CO之 (填“前”或“后”)。

【答案】 澄清石灰水 前
【详解】a处是一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，故反应的化学方程式为：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；
b处试剂是检验生成物二氧化碳的，故b处试剂的名称为澄清石灰水；
反应结束后，要先熄灭酒精灯，待装置冷却再停止通CO，以免澄清石灰水倒吸入a处，使W型管炸裂，故熄灭酒精灯在停止通CO之前。
10．（2022·河南·校联考模拟预测）钢铁工业是国家工业的基础
(1)如图是教材中高炉冶炼生铁的炉内化学变化过程示意图。

①高炉炼铁的过程中需将固体原料磨成粉并从高炉顶部喷入，而空气从高炉下部吹入炉内，这样做的优点是 。
②B区的反应主要是生成一氧化碳，若铁矿石主要成分为氧化铁，写出A区生成铁的化学反应方程式： 。
(2)生铁和钢都是铁的合金，将生铁冶炼成钢时，需向炼钢炉中通入氧气，其目的是 。
【答案】(1) 增大反应物接触面积,提高反应效率
(2)降低生铁中的碳含量
【详解】（1）高炉炼铁的过程中需将固体原料磨成粉并从高炉顶部喷入，空气从下部鼓入炉内，使固体粉末和空气充分接触，增大其接触面积，加快反应速率，应填增大反应物接触面积，提高反应效率；A区一氧化碳还原氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为；
（2）生铁和钢为铁合金，区别在于钢的含碳量比生铁低，将生铁冶炼成钢时，需向炼钢炉中通入氧气，氧气和碳反应降低铁合金中的碳含量，从而得到钢，应填降低生铁中的碳含量。
11．（2022·重庆·模拟预测）京张高铁为2022年北京冬奥会提供了交通运营服务保障。请根据所学回答下列问题：
(1)锰钢是制造钢轨的重要金属材料。在建设高铁地面轨道时利用了锰钢下列性质中的_______（填序号）。
A．导电性 B．延展性 C．有光泽 D．导热性
(2)高铁的建设中使用的钢铁均由赤铁矿石（主要成分是Fe2O3）冶炼制得。工业上炼铁的主要反应原理是
（用化学方程式表示）。
(3)工业炼铁得到的是含碳量较高的生铁，为将生铁炼成钢通常会往熔化的生铁水中吹入纯净的氧气。该炼钢过程中氧气的作用是 。
(4)已知锰钢中含有的锰的金属活动性介于镁和锌之间，若要比较铁、铜、锰的金属活动性强弱，除这三种金属外，还要选择的试剂可以是___________（填序号）。
A．硫酸铁溶液 B．氯化亚铁溶液 C．硫酸锌溶液 D．稀硫酸
【答案】(1)B (2) (3)减少生铁中的含碳量 (4)BD
【详解】（1）锰钢用于高铁地面轨道建设，要求硬度比较高，具有延展性，因此利用了锰钢的延展性，选B；
（2）利用赤铁矿冶炼铁，赤铁矿的主要成分是三氧化二铁，用一氧化碳还原氧化铁反应生成铁和二氧化碳 ，化学反应方程式为；
（3）工业炼铁得到的是含碳量较高的生铁，吹入纯净的氧气，氧气和碳反应可以减少生铁中的含碳量，应填减少生铁中的含碳量；
（4）由金属活动顺序：镁＞锰＞锌，比较铁、铜、锰的金属活动性，需要先确定金属在金属活动顺序表氢之前或氢之后，选择D，再比较在同一侧的金属活泼性强弱，用金属与金属盐溶液反应判断金属活泼性，选择B，因此选BD。
12．（2022·吉林长春·统考一模）2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星，彰显了中国航空航天的力量。在航天科技中会用到大量金属材料，根据所学知识，回答下列问题：
(1)铝合金片与纯铝片相互刻画，有划痕的是 ；
(2)电器的电路板中多用铜质导线，这是利用了铜的延展性和 性；
(3)铝合金被广泛应用于航天工业。铝具有很好的抗腐蚀性能，是因为铝在空气中与氧气反应形成 ；
(4)工业炼铁的原理是氧化铁(Fe2O3)和一氧化碳在高温条件下反应，发生反应的高温化学反应方程式为，其中Fe2O3发生的是 (选填“氧化”或“还原”)反应。
【答案】(1)纯铝 (2)导电 (3)一层致密的氧化膜 (4)还原
【解析】(1)合金硬度大于成分金属，铝合金片与纯铝片相互刻画，有划痕的是纯铝；
(2)电路板中多用铜质导线，这是利用了铜的延展性和导电性；
(3)铝具有很好的抗腐蚀性能，是因为铝在空气中与氧气反应形成一层致密的氧化膜，保护了内部金属。
(4)在反应中，Fe2O3失去氧，发生的是还原反应。
三、实验题
13．某兴趣小组为探究CO具有还原性，设计了如下实验。请回答以下有关问题：

（1）实验开始时，先通入CO一段时间后，再加热，其原因是 。
（2）实验中A处的实验现象是 ，其化学反应方程式为 。
（3）实验中B处发生的化学反应方程式为 ；
（4）C处燃着的酒精灯的作用 。
【答案】 排出装置中的空气，防止爆炸 红色固体变黑色 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 防止污染空气（其他合理答案也给分）
【详解】（1）实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸。
（2）一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O。
（4）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置图末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，防止污染空气。
四、计算题
14．工业上可用CO在高温下还原赤铁矿（主要成分是Fe2O3）来冶炼铁，其反应的化学方程式为。若制得56t铁，计算参加反应的Fe2O3的质量（写出计算过程和结果）。
【答案】80t
解：设参加反应的Fe2O3的质量为x


x=80t。
答：设参加反应的Fe2O3的质量为80t。
培优第二阶——拓展培优练
一、单选题
1．（2023春·安徽宿州·九年级统考期中）如图为某同学设计的工业炼铁的模拟装置。下列说法不正确的是
  
A．操作时，先点燃酒精喷灯，再通入一氧化碳
B．硬质玻璃管中的现象是红色粉末逐渐变黑
C．澄清石灰水变浑浊说明产生了
D．该实验体现了的还原性和可燃性
【答案】A
【详解】A、实验开始时，应该先通一段时间的一氧化碳，目的是将装置中的空气排出，防止一氧化碳和空气的混合气体高温发生爆炸，故A错误；
B、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁的颜色为红色，铁粉是黑色，因此实验中观察到玻璃管中红色粉末逐渐变黑，故B正确；
C、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，因此实验中还可以观察到澄清石灰水变浑浊，故C正确；
D、硬质玻璃管内发生的反应的化学方程式为，在该反应中一氧化碳得氧生成二氧化碳，发生的是氧化反应，体现一氧化碳的还原性，又由于一氧化碳是空气污染物，所以需要尾气处理，在导管末端放置燃着的酒精灯，体现一氧化碳的可燃性，故D正确；
故选：A。
2．（2023秋·河南漯河·九年级统考期末）铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是
A．炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金
B．高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳
C．赤铁矿炼铁的反应为
D．将尾气点燃或收集可防止CO污染空气
【答案】C
【详解】A、生铁含碳量较高，钢的含碳量较低，炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金 ，选项正确；
B、焦炭的主要成分是碳，碳燃烧生成二氧化碳，同时放出大量热，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，一氧化碳作还原剂，所以高炉炼铁中加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳，选项正确；
C、赤铁矿炼铁是氧化铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为，选项错误；
D、一氧化碳有毒，未反应完的一氧化碳需要收集起来或点燃，防止污染空气，选项正确。
故选：C
3．（2023·河南南阳·校联考二模）用如图“微型”装置模拟冶铁实验，已知一氧化碳发生装置中反应的化学方程式为H2C2O4CO2↑+CO↑+H2O。下列说法正确的是
  
A．应先点燃酒精灯后通入CO
B．酒精灯上罩金属网罩是为了集中火焰提高温度
C．该实验不用处理尾气
D．该实验可以验证CO还原氧化铁的气体产物
【答案】B
【详解】A、一氧化碳不纯加热会爆炸，故实验时应先通一会儿一氧化碳，后点燃酒精灯，故A错误，不符合题意；
B、酒精灯上罩金属网罩是为了集中火焰提高温度从而提供高温条件，故B正确，符合题意；
C、实验中可能会有未参与反应的一氧化碳气体逸出，故需要尾气处理，故C错误，不符合题意；
D、由题意可知，草酸分解也会产生二氧化碳，故该实验澄清石灰水变浑浊不能证明二氧化碳是CO还原氧化铁的气体产物，故D错误，不符合题意。
故选：B。
4．（2023·广东深圳·九年级统考专题练习）碳及其部分化合物的转化关系如图所示。其中X表示转化中的另一种反应物。下列说法正确的是
  
A．X只能是氧气
B．反应①可以用于冶炼金属
C．打开碳酸饮料瓶盖时不会发生反应②
D．CO2不可能转化成CO
【答案】B
【详解】A、C能与O2反应生成CO2，C也能与Fe2O3反应生成Fe与CO2，故选项说法错误；
B、反应①可以为Fe2O3与CO在高温下反应生成Fe与CO2，该反应可以用于金属的冶炼，故选项说法正确；
C、打开瓶盖时瓶内压强变小，碳酸会分解生成水和二氧化碳，会发生反应②，故选项说法错误；
D、二氧化碳可与碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，故选项说法错误。
故选B。
二、填空题
5．（2023秋·江苏泰州·九年级统考期末）《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作。
①炼锡时需要“点铅勾锡”，即加入铅能使锡较易熔化流出，其原因为 。
②炼制黄铜时“在炉中装入炉甘石和赤铜”，炉甘石的主要成分为碳酸锌（），标出碳酸锌中锌元素的化合价 ；碳酸锌高温分解生成两种氧化物的化学方程式为 。
③“炒钢法”炼制钢铁的生产过程可如图所示。炼铁时煤的作用为提供CO、 。赤铁矿在炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。方塘中不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。
  
【答案】锡和铅形成合金后熔点降低 提高温度 碳/C
【详解】①因合金熔点比成分金属低，硬度比成分金属大，所以制造焊锡时，加入铅能使锡较易熔化流出，原因是锡和铅形成合金后熔点降低；
②碳酸锌中碳酸根离子的化合价为-2，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得锌元素的化合价为+2，出碳酸锌中锌元素的化合价为：；碳酸锌高温分解生成氧化锌和二氧化碳，化学方程式为：；
③炼铁时煤的作用为提供CO、提高温度；方塘中不断翻炒液态生铁，是为了让生铁中的碳和氧气接触燃烧，降低碳元素的含量的目的。
6．（2022·广东江门·统考一模）我图是世界最大的钢铁生产国，钢铁冶炼技术世界领先。
(1)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 。
②“黑土”含有磷酸铁（FePO4），其中磷元素的化合价为 。
③炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中 的含量（填元素名称），获得性能更好的钢。
(2)“以氢代碳”生产锅铁是钢铁冶炼技术的发展趋势。
①写出H2与Fe3O4在高温下反应的化学方程式： 。该反应属于 反应（填基本反应类型）。
②对比传统的炼铁方法，用氢气炼铁的优点是 （写一条）。
【答案】(1) +5 碳
(2) 置换 生成物是水，无污染（合理即可）
【详解】（1）①一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：；
②磷酸铁中铁元素显+3价，氧元素显-2价，设磷元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：（+3）+x+（-2）×4=0，x=+5；
③生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%，故炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中碳的含量，从而获得性能更好的钢；
（2）①氢气和四氧化三铁在高温下反应生成铁和水，该反应的化学方程式为：；
该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应；
②对比传统的炼铁方法，用氢气炼铁的优点是：生成物是水，无污染。
7．（2023·福建宁德·统考模拟预测）铁是一种古老的金属，应用广泛，被人类誉为“金属之王”。
(1)明代宋应星所著《天工开物》中展示了我国古代炼铁场景，其原理之一是：用煤在高温条件下炼铁。
  
①如图拉风箱鼓入空气的目的是 。
②从泥炉中流淌出的“堕子钢”，相当于现代的 （填“纯铁”或“生铁”）。
(2)现代用CO炼铁，利用了CO的 （填化学性质）。
(3)铁的用途广泛，如下图是工业上在高温高压下制取氨气（）的微观反应示意图。
  
①铁在该反应中的作用是 。
②反应总的化学方程式是 。
【答案】(1) 提供充足的空气，使反应充分进行 生铁 (2)还原性
(3) 催化剂
【详解】（1）①用煤在高温下炼铁需燃料燃烧放热提供高温条件，而燃料充分燃烧需与空气有足够大的接触面，因此拉风箱鼓入空气的目的是提供充足的空气，使燃料充分燃烧；
②炼铁会用到煤，煤中含有焦炭，因此炼出的铁中不可避免会混有单质碳，从泥炉中流淌出的“堕子钢”属于铁和碳的合金，因此相当于现代的生铁；
（2）高温时，一氧化碳与氧化铁反应生成铁与二氧化碳，利用了CO的还原性；
（3）由图可知，该反应过程前后都有铁，因此该反应是氮气、氢气在高温高压、铁的催化下生成氨气；
①铁在该反应中的作用是做催化剂；
②反应总的化学方程式是。
8．（2023春·重庆巴南·九年级统考阶段练习）我国在商朝已制造出青铜器，春秋时期开始炼铁，而铝的利用始于100多年前。
(1)青铜是铜和锡的合金，青铜属于 （填“混合物”或“纯净物”）。
(2)铁是应用最广泛的金属，工业上常以赤铁矿和一氧化碳为原料炼铁，该反应的化学方程式为 ，发生还原反应的是 。
(3)为了证明验证铜、铁、铝的金属活动性顺序，小张设计了以下两个实验。
实验①在硫酸铝溶液中插入铁丝。
实验② （用化学方程式表示）。
(4)某实验室废液中含有硫酸亚铁和硫酸铜，若向其中加入一定量的铝，充分反应后过滤，向滤渣中加入盐酸，有气泡产生。则滤渣中一定含有的物质是 。
【答案】(1)混合物 (2) 3CO+ Fe2O32Fe +3CO2 氧化铁/Fe2O3 (3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (4)铁、铜/Fe、Cu
【详解】（1）青铜是铜和锡的合金，则青铜属于混合物，故填：混合物；
（2）赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+ Fe2O32Fe +3CO2，该反应中氧化铁失去氧元素变成铁，具有氧化性，发生还原反应，故填：3CO+ Fe2O32Fe +3CO2；氧化铁或Fe2O3；
（3）实验①在硫酸铝溶液中插入铁丝，铁丝表面无明显现象，可得出铝、铁的活动性：铝＞铁，要证明验证铜、铁、铝的金属活动性顺序，还需证明铁＞铜，可选用铁和硫酸铜溶液，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，故填：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（合理即可）；
（4）铝、铁、铜三种金属的活动性：铝＞铁＞铜，某实验室废液中含有硫酸亚铁和硫酸铜，若向其中加入一定量的铝，铝先与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，若铝有剩余，再与硫酸亚铁反应生成硫酸铝和铁，充分反应后过滤，向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，由于铜和稀盐酸不能反应产生氢气，铁、铝能与稀盐酸反应，则滤渣中一定含有铁、铜，可能含有铝，故填：铁、铜或Fe、Cu。
9．（2023·山东济宁·汶上县第一实验中学校考二模）2022年春晚舞蹈《只此青绿》源于宋代名作《千里江山图》。
  
(1)《千里江山图》流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，这与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质 (填“稳定”或“不稳定”)；
(2)矿石颜料之一赭石(主要成分为Fe2O3)属赤铁矿，我国早在春秋战国时就开始炼铁。用赤铁矿炼铁的主要反应原理是 (用化学方程式表示)；
(3)实验室可用如下图所示的装置进行模拟炼铁。
  
反应前大玻璃管中加入铁的氧化物(FexOy)试样的质量为12.6g。加热前，应先往大玻璃管中通入CO气体的原因是 。实验结束后，继续通入CO气体，直至大玻璃管冷却，其原因是 ；此时NaOH溶液的质量增加了7.7g。推算该铁的氧化物的化学式中x、y的比为 (填最简整数比)。
【答案】(1)稳定 (2)
(3) 排净装置内的空气，避免加热混合气体引起爆炸 防止被还原出来的铁在高温下又被空气中的氧气氧化 1：1
【详解】（1）《千里江山图》流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，这与所用矿石颜料有关。说明所用矿石颜料化学性质稳定，很难与其它物质反应；
（2）用赤铁矿炼铁的主要反应原理是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：；
（3）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，故加热前，应先往大玻璃管中通入CO气体的原因是排净装置内的空气，避免加热混合气体引起爆炸；
实验结束后，继续通入CO气体，直至大玻璃管冷却，其原因是防止被还原出来的铁在高温下又被空气中的氧气氧化；
NaOH溶液增加的质量为反应生成二氧化碳的质量，则生成二氧化碳的质量为7.7g，该反应的化学方程式为：，由化学方程式可知，生成二氧化碳中的氧元素一半来自铁的氧化物中的氧元素，则铁的氧化物中的氧元素质量为：，则铁的氧化物中铁元素的质量为：12.6g-2.8g=9.8g，则56x：16y=9.8g：2.8g，x：y=1:1。
三、推断题
10．（2023·河南洛阳·统考一模）A~G是初中化学中常见的物质，其相互反应及转化关系如图所示，部分反应条件省略。已知A是易于人体血红蛋白结合的有毒气体，B是赤铁矿的主要成分，C是相对分子质量最小的氧化物，F是最轻的气体。
  
(1)G的化学式为 。
(2)写出相应的的化学方程式：① ；② 。
【答案】(1)Fe3O4 (2)
【分析】A-G是初中化学中常见的物质，由题干知，A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，则A是一氧化碳；B是赤铁矿的主要成分，则B是氧化铁；C是相对分子质量最小的氧化物，则C是水；F是最轻的气体，则F是氢气。由图知，反应①是氧化铁和一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，则D为二氧化碳或铁，因为反应③的反应条件是点燃，所以D为铁，E为氧气，G为四氧化三铁；E为氧气，F是氢气，水分解生成氢气和氧气，所以C是水，经过验证，推导正确。
【详解】（1）由分析知，G是四氧化三铁，G的化学式为Fe3O4，故填：Fe3O4。
（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，反应的化学方程式为：，故①填：。
反应②是水在通电的条件下生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：，故②填：。
四、实验题
11．（2023秋·河南驻马店·九年级统考期末）金属材料在人们日常生活中有着广泛的应用。
(1)生铁和钢都是常见的铁合金，它们的硬度都比纯铁 (填“大”或“小”)；防止自行车的链条生锈的方法有 。(写一条即可)
(2)铝较活泼，但铝制品通常耐腐蚀性强，其原因是 。
(3)如图是实验室利用CO还原氧化铁的装置示意图，请完成以下问题。
  
①写出A装置中的实验现象和发生反应的化学方程式。 ， 。
②写出B试管中发生反应的化学方程式： 。
③尾气需要处理的原因：CO具有 。(填化学性质)
(4)航母的许多电子元件使用了黄铜。为测定某黄铜(假设其中仅含铜、锌)中铜的质量分数，将10g黄铜片放入烧杯中，加入100g稀硫酸恰好完全反应，得到0.1g氢气。则该黄铜片中铜的质量分数是多少？
【答案】(1) 大 在链条上涂油 (2)铝在空中发生氧化形成一层致密的氧化物膜 (3) 红色粉末变成黑色
毒性
(4)解：设黄铜片中铜的质量分数是x


x=67.5%
答：黄铜片中铜的质量分数是67.5%。
【详解】（1）合金是金属与金属或非金属熔合而成具有金属特征的混合物，相较于纯金属通常具有熔点低，硬度大等特性，所以生铁和钢的硬度都比纯铁大；防止自行车的链条生锈的方法有在链条上涂油等；故填：大；在链条上涂油；
（2）铝较活泼，但铝在空中发生氧化形成一层致密的氧化物膜，可以阻止铝继续被氧化腐蚀；故填：铝在空中发生氧化形成一层致密的氧化物膜；
（3）①一氧化碳和氧化铁在高温下生成铁和二氧化碳，红色粉末变成黑色；反应的化学方程式为；
②二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，写出B试管中发生反应的化学方程式为；故填：；
③CO具有毒性，需要进行尾气处理；故填：毒性；
（4）略，详见答案。
12．（2023春·江苏泰州·九年级校考阶段练习）某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答问题。
【教师提醒】它由Cu、两种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】
(1)红色粉末可能的组成，
猜想①：只有Cu；猜想②：只有 ；
猜想③：是Cu、的混合物
【实验探究】为确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按下图在通风橱中进行实验。开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热。待反应完全后，停止加热，继续通CO气体直至玻璃管冷却。
  
(2)反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：
反应前
反应后
玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g
玻璃管和固体物质的总质量为36.1g
小蒋同学初步分析表中的数据后，马上得出猜想 (填序号)肯定不正确，理由是 。
(3)开始时先通一段时间CO气体，后再加热的目的是 。A装置中发生反应的化学方程式 ；实验中观察到A装置中的现象为 。
(4)小林同学认为为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前应先断开A和B的连接，你认为是否需要 (填“需要”或“不需要”)，理由是 。
【反思评价】
(5)实验后小组内有同学指出：上图装置未进行尾气的处理。于是有同学设计了用下图装置代替原装置，则C装置的作用有 、 (至少答两点)。
  
【答案】(1) (2) ① 如果固体中只有铜，则固体质量不会减少 (3) 排尽装置中的空气，防止发生爆炸 红色粉末变黑 (4) 不需要 停止加热后继续通CO直至玻璃管冷却，溶液不会倒吸入玻璃管中
(5) 收集一氧化碳 检验二氧化碳
【详解】（1）红色粉末可能只有Cu；只有Fe2O3；是Cu、Fe2O3的混合物，故填Fe2O3。
（2）氧化铁可以和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，铜不和一氧化碳，由实验数据可知，反应后固体质量减少，由此可知猜想①不正确，因为如果固体中只有铜，则固体质量不会减少。
（3）一氧化碳具有可燃性，在空气混合受热会发生爆炸。所以在装置A中先通CO气体的目的是排尽装置中的空气，防止发生爆炸。A装置中是一氧化碳和氧化铁在高温下生成铁单质和二氧化碳，反应的化学方程式为，A装置中是氧化铁被还原成铁单质，所以现象是红色粉末变黑。
（4）由上述实验操作可知，待反应完全后，停止加热，继续通CO气体直至玻璃管冷却，溶液不会倒吸入玻璃管中，所以不需要在停止加热前先断开A和B的连接。
（5）C装置中的氢氧化钙可以和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀，有明显现象可以检验二氧化碳，此外两根导管都为长导管，可以用排液体法收集一氧化碳，从而防止其污染空气。
培优第三阶——中考沙场点兵
一、单选题
1．（2023·辽宁营口·统考中考真题）中华优秀传统文化源远流长。下列传统工艺中主要发生化学变化的是
A．炼生铁 B．晒海盐 C．扎风筝 D．捏面人
【答案】A
【详解】A、炼生铁是高温条件下，一氧化碳将铁从铁的化合物中还原出来，有新物质生成，属于化学变化；
B、晒海盐，只是状态的变化，没有新物质生成，属于物理变化；
C、扎风筝，只是形状的变化，没有新物质生成，属于物理变化；
D、捏面人，只是形状的变化，没有新物质生成，属于物理变化。
故选A。
2．（2023·广东·统考中考真题）“有山千丈色如丹”。广东丹霞山是世界自然遗产，其岩石中含较多氧化铁。下列说法正确的是
A．氧化铁呈黑色 B．氧化铁中铁元素为+2 价
C．铁元素是人体必需的微量元素 D．人体内缺铁会引起骨质疏松
【答案】C
【详解】A、氧化铁呈红棕色；不符合题意；
B、根据化学式：Fe2O3，在化合物中氧元素一般显-2价，设铁元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）×3=0，则x=+3价；不符合题意；
C、人体缺乏铁元素会患贫血，铁含量在0.01%以下，铁元素是人体必需的微量元素；符合题意；
D、铁是合成血红蛋白的主要元素，缺乏会患贫血；不符合题意；
故选：C。
3．（2023·黑龙江绥化·统考中考真题）将一氧化碳和铁的氧化物FexOy置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是
  
A．m的值为19.6
B．参加反应的铁的氧化物的质量为16g
C．当CO2质量为4.4g时，容器内CO的质量为14g
D．铁的氧化物中x:y=2:3
【答案】C
【详解】A、由反应的化学方程式：


说法不正确；
B、生成铁的质量为16.8g，参加反应的一氧化碳的质量为，则铁的氧化物中氧元素的质量为，参加反应铁的氧化物的质量=16.8g+6.4g=23.2g，说法不正确；
C、当二氧化碳质量为4.4g时，由反应的化学方程式，设该反应消耗一氧化碳的质量为z

则参加反应的一氧化碳的质量为2.8g，容器内一氧化碳质量=16.8g-2.8g=14g，说法正确；
D、生成铁的质量为16.8g，铁的氧化物种氧元素的质量为6.4g，，说法不正确；
答案：C。
二、填空题
4．（2023·湖南株洲·统考中考真题）生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金。我国粗钢产量自1996年开始已经连续27年位居全球第一。
(1)含碳量比较：生铁 （填“大于”或“小于”）钢。
(2)炼钢的基础是炼铁。工业上炼铁是把铁矿石（如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4等）、焦炭和石灰石一起加入锅护，在高温下，利用炉内反应生成的CO把铁从铁矿石里还原出来。请写出在高温下CO还原FexOy的化学方程式： 。
【答案】(1)大于 (2)FexOy+yCOxFe+yCO2
【详解】（1）生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁的含碳量大于钢。
（2）发生的反应为在高温下一氧化碳和FexOy生成二氧化碳和铁，化学方程式为：FexOy+yCOxFe+yCO2。
5．（2022·黑龙江·统考中考真题）下图是炼铁高炉内部的物料说明和一套工业炼铁设备模型。请分析回答问题：

(1)高炉炼铁的原理是(用化学方程式表示) 。
(2)高炉炼铁得到的产品是生铁，生铁和钢都是铁的合金，性能不同是因为 。
(3)如图副产品中的 又回到了高炉，副产品综合利用的好处是 。
【答案】(1) (2)含碳量不同 (3) 炉气(或CO、N2、CO2) 节约能源(或减少空气污染)
【详解】（1）高炉炼铁的原理是在高温的条件下一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式是。
（2）生铁的含碳量为2%~ 4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，因为含碳量不同，所以生铁和钢的性能不同。
（3）由图可知，副产品中的炉气又回到了高炉可循环利用，这样可不但可以节约能源还可以减少空气污染。
6．（2023·山东菏泽·中考真题）黄河文化是中华文明的母体，人类智慧与黄土大地孕育的农耕文明是黄河文明长盛不衰的根基。请完成下列有关问题。
(1)黄河流域出土的阳燧(铜制的凹面镜)见证了黄河文化的悠久历史，使用时将凹面镜对着阳光，把艾绒放于焦点部位引火。铜可以被敲打成铜镜，是利用了金属物理性质中的 ，用艾绒而不用其它木材取火是因为 (从燃烧条件作答)。
(2)黄河流域出土的铁犁标明冶铁技术的成熟，古法炼铁是用木炭和赤铁矿(主要成分Fe2O3)高温下反应，写出此过程中有铁生成的一个化学方程式 。
(3)黄河水滴灌技术让现代农业迈上新台阶，黄河水属于 (填“混合物”或“纯净物”)。过滤前先让黄河水经过沉淀池的目的是 ，泥沙粒径大于0.06mm的颗粒含量越高，滴头越易堵塞，结合如表相关数据你认为砂石过滤器中滤料直径应选 mm。
砂石过滤器中滤料直径mm
0.06mm颗粒去除率
1.70～2.35
51.5%
1.00～1.70
61.1%
【答案】(1) 延展性 艾绒的着火点低，在较低的温度下就容易燃烧 (2)
(3) 混合物 除去泥沙 1.00～1.70
【详解】（1）铜可以被敲打成铜镜，是利用了金属物理性质中的延展性；用艾绒而不用其它木材取火是因为艾绒的着火点低，在较低的温度下就容易燃烧；
（2）木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳高温下与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳和赤铁矿(主要成分Fe2O3)高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（3）黄河水中含有大量泥沙，属于混合物；过滤前先让黄河水经过沉淀池的目的是除去泥沙；泥沙粒径大于0.06mm的颗粒含量越高，滴头越易堵塞，砂石过滤器中滤料直径应选1.00～1.70mm。
三、推断题
7．（2023·甘肃陇南·统考中考真题）A~G是初中化学常见的物质，其相互反应及转化关系如下图所示（部分反应条件省略）。已知A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，B是赤铁矿的主要成分，C是相对分子质量最小的氧化物，F是最轻的气体。
  
(1)G的化学式为 。
(2)反应③的实验现象为 。
(3)写出反应①的化学方程式 。
(4)写出反应②的化学方程式 ，其基本反应类型是 。
【答案】(1)(2)剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体
(3)(4) 分解反应
【分析】A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，A是一氧化碳；B是赤铁矿的主要成分，B是氧化铁；
C是相对分子质量最小的氧化物，C是水；F是最轻的气体，F是氢气；
一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，铁能够在氧气中燃烧，生成四氧化三铁；水分解能生成氢气和氧气，推测D是铁，E是氧气，G是四氧化三铁；
综上分析：A是一氧化碳，B是氧化铁，C是水，D是铁，E是氧气，F是氢气，G是四氧化三铁。
【详解】（1）根据分析可知，G是四氧化三铁，故填：Fe3O4；
（2）反应③是铁丝在氧气中燃烧，会火星四射，生成黑色固体，故填：剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体；
（3）反应①是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，故填：；
（4）反应②是电解水产生氢气和氧气，故填：；
一种物质生成两种物质，属于分解反应，故填：分解反应；
四、流程题
8．（2022·湖南娄底·统考中考真题）娄底市是湖南省最大的钢铁生产基地，某钢铁厂采用赤铁矿冶炼钢铁，其主要工艺流程如下，请完成下列问题。

[查阅资料]
Ⅰ.赤铁矿的主要成分是Fe2O3和SiO2
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2转变为炉渣（主要成分是CaSiO3）和一种氧化物
(1)在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是 。
(2)高炉气体中除SO2、CO外，主要成分还有 。
(3)在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，请写出生成炉渣的化学反应方程式 。
(4)在步骤④中吹入氩气，使钢水循环流动，使各部分均匀混合，相当于化学实验中 的作用（填一种仪器名称）。
【答案】(1)增大反应物之间的接触面积，使反应更充分 (2)二氧化碳、氮气等
(3) (4)玻璃棒
【详解】（1）在步骤①中将固体反应物粉碎，可以增大反应物之间的接触面积，使反应更充分；
（2）焦炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，空气中的主要成分是氮气，且没有参与反应，故高炉气体中除二氧化硫、一氧化碳外，还含有二氧化碳、氮气等；
（3）碳酸钙和二氧化硅在高温下反应生成硅酸钙和一种氧化物，且在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含Ca、C、O、Si，生成物中含Ca、Si、O，故生成物中还应含碳元素，碳酸钙中碳元素显+4价，故生成的氧化物为二氧化碳，该反应的化学方程式为：；
（4）在步骤④中吹入氩气，使钢水循环流动，使各部分均匀混合，相当于化学实验中玻璃棒的作用，起到搅拌的作用。
五、综合应用题
9．（2023·广东·统考中考真题）羰基铁粉在国防军工领域有重要应用，我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图所示。
  
(1)Fe(CO)5中碳、氧元素的质量比为 。
(2)反应1的化学方程式为 。用100 kg含铁96%的海绵铁，理论上可制备Fe(CO)5的质量是多少?(写出计算过程)
(3)反应2的化学方程式为 。196kgFe(CO)5分解生成基铁粉的质量随时间的变化如下图所示。在t1时,剩余 kg Fe(CO)5未分解；在 时Fe(CO)5恰好完全分解。
  
(4)制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是 。
【答案】(1)3:4
(2)设理论上可制备Fe(CO)5的质量为x

答：理论上可制备Fe(CO)5的质量是336kg。
(3) 98 t3 (4)CO/一氧化碳
【详解】（1）Fe(CO)5中碳、氧元素的质量比=(12×5):(16×5)=3:4。
（2）见答案。
（3）由图可知，t1时生成羰基铁粉的质量为28kg，设t1时，反应的Fe(CO)5质量为y

则还未分解的Fe(CO)5质量为196kg-98kg=98kg。由图可知，在t3时，羰基铁粉质量不再增加，Fe(CO)5恰好完全分解。
（4）由反应的化学方程式可知，CO既是反应物又是生成物，则制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是CO。
六、计算题
10．（2023·四川眉山·统考中考真题）磁铁矿石(主要成分为)是常用的炼铁原料，工业上可通过如下反应：将其中的Fe3O4转化为Fe．
(1)Fe3O4中铁、氧的微观粒子数目之比为 。
(2)假设炼铁过程中铁没有损耗，用含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少(写出计算过程)？
【答案】(1)3：4
(2)解：含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出铁的质量为
=252t
折合为含铁96%的生铁的质量为：
答：含348吨Fe3O4的磁铁矿石理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是262.5吨。