考点30生铁的冶炼(解析版)-2022年化学中考一轮过关讲练（人教版）学案

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知识点一：金属在自然界中的存在形式
1．存在形式
金属资源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
知识点二：铁的冶炼
1．一氧化碳还原氧化铁
（1）实验装置。
（2）实验步骤：①检查装置的气密性；②装入药品并固定装置；③向玻璃管内通入CO气体；④加热氧化铁；⑤停止加热；⑥停止通入CO气体。
（3）实验现象：红棕色粉末逐渐变成黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。
（4）化学方程式：①3CO+Fe2O3eq \(====,\s\up7(高温),\s\d5())2Fe+3CO2(硬质玻璃管中)；
②Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O(试管中)；
③2CO+O2 eq \(\s\up6(点燃),eq \(\s\up2 (——),——,\s\d0()),\s\d4())2CO2(酒精灯处)。
（5）实验结论：红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁。
（1）实验操作分析。
①先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。
②实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却的目的：防止氧化铁还原成的铁粉在较高温度下被重新氧化。
③尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。
（2）产物检验：可以用与盐酸反应的方法，若有气体生成，说明有铁生成。
2．工业炼铁
（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
（2）冶炼原理：在高温下，利用炉内反应产生的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
（3）设备：高炉(如图)
（4）炉内的主要反应
①产生CO：
C+O2 eq \(\s\up6(点燃),eq \(\s\up2 (——),——,\s\d0()),\s\d4())CO2，CO2+Ceq \(====,\s\up7(高温),\s\d5())2CO。
②在高温下用还原剂CO把铁从铁矿石中还原出来：3CO+Fe2O3eq \(====,\s\up7(高温),\s\d5())2Fe+3CO2。
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。
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。
知识点三：含杂质物质的计算
1．计算公式
（1）混合物中某物质的质量分数=该物质的质量混合物的总质量 QUOTE ×100%=1−杂质的质量分数
（2）某物质的质量=混合物的总质量×该物质的质量分数
（3）混合物的总质量=某物质的质量该物质的质量分数 QUOTE
2．计算步骤
（1）将含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量；
（2）将纯净物的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的质量。
工业炼铁与实验室“炼铁”的比较
1．还原剂不同。
工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气，焦炭和空气发生一系列化学反应，得到一氧化碳，而实验室“炼铁”采用直接通入一氧化碳气体的方法。
2．设备不同。
工业炼铁使用高炉，而实验室“炼铁”使用硬质玻璃管，用酒精喷灯来实现“高温”条件。
3．产物不同。
工业炼铁的产物是含碳量较高的生铁，实验室“炼铁”能得到较纯净的铁。
知识点四：金属的锈蚀与防护
1．铁制品的锈蚀
（1）条件：与空气中的氧气和水同时接触。
（2）铁锈：主要成分是Fe2O3·xH2O，结构很疏松，不能阻碍里层的铁继续被锈蚀。
（3）钢铁的纯度、温度、湿度和酸碱性等也是影响钢铁锈蚀的因素。
2．防止铁生锈的常用方法
（1）干：保持铁制品表面洁净和干燥。
（2）膜：在铁制品表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，机械表面涂油，在杯子表面烧涂搪瓷等。
（3）镀：在铁制品表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等。
（4）烤：用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝。
（5）改：改善金属的本质，制成合金，如在铁制品中加入镍、铬制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
3．保护金属资源
QUOTE 保护金属资源&&&&&必要性金属资源是有限的而且不可再生废旧金属的随意丢弃造成资源浪 费和环境污染有效途径阻止金属的锈蚀回收利用废旧金属有计划、合理地开采寻找金属的代用品
关于铁的锈蚀条件的探究
铁生锈是铁与氧气和水共同反应的结果，因此关于铁生锈的探究主要是针对这两个条件，通常有两种考查方式：对实验进行设计或解答探究过程中的某些环节。无论是哪种考查方式，都是针对生锈条件进行探究，都要注意用控制变量法设置对比实验，逐个条件加以验证，以得到结论。
控制变量法的应用
探究金属腐蚀的条件通常采用控制变量法设计对比实验来进行。控制变量是控制一个量不同，其他条件都相同的情况下，来研究该变量对反应的影响。控制变量法的设计程序如下：
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。
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。
真题演练
一、单选题
1．（2021·湖北荆门·中考真题）工业上冶炼铁的反应原理为： ，下列说法正确的是
A．该反应的基本反应类型为置换反应
B．CO体现出还原性
C．冶炼铁使用的原料Fe2O3是磁铁矿的主要成分
D．工业冶炼铁所产生的尾气可直接排放
【答案】B
【详解】
A、置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，而该反应的反应物中没有单质，故不属于置换反应，故错误；
B、在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧元素，将其还原成了单质铁，表现出了还原性，故正确；
C、冶炼铁使用的原料Fe2O3是赤铁矿的主要成分，故错误；
D、工业冶炼铁所产生的尾气含有未参加反应的一氧化碳，不可直接排放，故错误。
故选：B。
2．（2021·四川凉山·中考真题）碳和碳的化合物是一个庞大的家族，下列说法完全正确的个数是
①金刚石、石墨、C60都是由碳原子构成的单质
②CO、甲烷、酒精都可用作燃料，其中甲烷中碳元素的化合价为﹣4价
③CO有毒而CO2无毒，是因为它们的分子构成不同，两者的相互转化只能通过化合反应实现
④工业炼铁中焦炭只起提供热量的作用，炼得的生铁与钢的最大区别是含碳量不同
⑤醋酸（CH3COOH）、葡萄糖（C6H12O6）、维生素C（C6H8O6）都属于有机物
A．1个B．2个C．3个D．4个
【答案】B
【详解】
①金刚石、石墨都是由碳原子构成，但C60是由分子构成，由C60分子构成，说法错误；
②CO、甲烷、酒精都具有可燃性，可用作燃料，其中甲烷中氢元素化合价为+1价，碳元素化合价为﹣4价，说法正确；
③CO有毒而CO2无毒，是因为它们的分子构成不同，一氧化碳由一氧化碳分子构成，二氧化碳由二氧化碳分子构成，CO转化为CO2的方法有：，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，，该反应不属于化合反应，说法错误；
④工业炼铁中焦炭起到提供热量和提供还原剂的作用，炼得的生铁与钢的最大区别是含碳量不同，说法错误；
⑤醋酸（CH3COOH）、葡萄糖（C6H12O6）、维生素C（C6H8O6）都含碳元素，属于有机物，说法正确。
正确的个数是2个。
故选：B。
3．（2021·湖南湘潭·中考真题）取一定质量的Fe（OH）3固体加热至550℃完全分解为Fe2O3和H2O，温度提高到1400°C时，Fe2O3继续分解为复杂的铁的氧化物和O2；将产生的气体先通过浓硫酸，浓硫酸质量增加5.4克，再通过灼热的铜网，铜网质量增加0.8克（产生的气体均被完全吸收）。则所得复杂的铁的氧化物化学式为
A．FeOB．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7
【答案】C
【详解】
浓硫酸具有吸水性，增加质量就是生成水的质量5.4g，反应前后元素种类质量不变，水中氢元素质量等于氢氧化铁中氢元素质量，则氢氧化铁的质量为；氢氧化铁中铁、氧元素的质量分别为为、；氢氧化铁分解失去氧元素的质量为水中氧元素质量和被铜网反应的氧元素质量之和，质量为；则得到复杂的铁的氧化物中铁、氧元素质量分别为11.2g、9.6g-5.6g=4g，设化学式为FexOy：
即化学式为Fe4O5。
故选C。
4．（2020·四川内江）下列有关金属资源的利用与防护解释不合理的是（ ）
A．在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观
B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀
C．用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀
D．切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈
【答案】A
【解析】
A、在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，除了美观，更重要的是可以隔绝氧气和水，起到防锈的目的，符合题意；
B、用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可以隔绝氧气和水，减缓钢铁的腐蚀，不符合题意；
C、铝合金是铝的合金，具有质轻、硬度大，耐腐蚀等特点，故可用铝合金制造国产大飞机C919机壳，不符合题意；
D、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，切菜后的菜刀用清水洗净擦干，保持菜刀表面干燥，可减缓菜刀生锈，不符合题意。
故选A。
5．（2020·吉林长春）下列有关金属材料的说法错误的是（ ）
A．在潮湿的空气中铁易生锈
B．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C．铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D．高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
【答案】C
【解析】
A、铁生锈的条件是铁与氧气、水接触，故在潮湿的空气中铁易生锈，正确。
B、金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一，正确。
C、铝有很好的抗腐蚀性，是因为铝在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。不是铝的化学性质稳定，错误，符合题意。
D、高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，正确。
故选C。
6．（2020·广州）铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（ ）
A．铁的金属活动性比铝强
B．铝在自然界中以单质形式存在
C．锈蚀的铁制品无回收价值
D．自行车链条涂油有防锈作用
【答案】D
【解析】铁生锈是铁和氧气和水共同作用的结果。
A、在金属活动性顺序表中，铁在铝的后面，则铁的金属活动性比铝弱，故A不正确；
B、铝的化学性质活泼，铝在自然界中以化合物形式存在，故B不正确；
C、锈蚀的铁制品除去铁锈，可以回收，有回收价值，故C不正确；
D、自行车链条涂油可以防止铁和水和氧气接触，有防锈作用，故D正确。故选D。
7．（2020·湖南怀化）港珠澳大桥的桥、岛、隧以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是（ ）
A．在金属制品表面镀保护层
B．改变金属结构制成合金使用
C．在金属制品表面涂油漆
D．用稀盐酸定期清洗金属制品
【答案】D
【解析】
A、在金属制品表面镀保护层，使金属和空气或水隔绝，防止金属生锈，不符合题意；
B、合金往往具有良好的抗腐蚀性，制成合金后使用，能防止生锈，不符合题意；
C、在金属表面刷漆或是涂油使金属和空气或水隔绝，能防止金属生锈，不符合题意；
D、用稀盐酸定期清洗金属制品，稀盐酸是酸性物质，会加速铁的锈蚀，符合题意。故选D。
8．（2020·重庆中考）“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：C+2NiOeq \(====,\s\up7(高温),\s\d5())2Ni+CO2↑下列说法错误的是（ ）
A．反应中NiO发生还原反应
B．气体产物中可能有CO
C．该不锈钢中还含有铁和碳
D．该不锈钢合金的硬度小于纯铁
【答案】D
【解析】
A、反应物NiO中镍元素化合价为+2，生成物Ni镍元素化合价为0，故反应中NiO发生还原反应，选项A正确；
B、碳与二氧化碳在高温下反应可生成一氧化碳，且C和NiO也可能直接生成一氧化碳，故气体产物中可能有CO，选项B正确；
C、钢都是铁碳合金，一定含有铁和碳，因此该不锈钢中除了含有镍外还含有铁和碳，选项C正确；
D、因为合金硬度比纯金属硬度大，所以该不锈钢合金硬度大于纯铁，选项D错误。故选D。
9．（2020·重庆）下列物质属于纯净物的是（ ）
A．钛合金B．大理石
C．蒸馏水D．煤
【答案】C
【解析】
A. 钛合金，是在金属钛中加入了其它的金属或非金属，所以是混合物，不符合题意；
B. 大理石的主要成分是碳酸钙，还含有其它杂质，所以大理石是混合物，不符合题意；
C. 蒸馏水只含有水一种物质，是纯净物，符合题意；
D. 煤是多种无机物和有机物组成的混合物，不符合题意。故选C。
10．（2020·四川内江）下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（ ）
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
【答案】A
【解析】
A. 一氧化碳还原氧化铁，红色的氧化铁被还原成黑色铁粉而不是银白色。故A符合题意；
B. 没有参加反应的一氧化碳直接通入空气中会造成空气污染，所以可以用一只燃着的酒精灯将一氧化碳燃烧掉。故B不符合题意；
C. 赤铁矿颜色是红色的，因为其主要成分氧化铁为红色固体。故C不符合题意；
D. 实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却，目的是让还原出来的铁粉在一氧化碳气流中冷却。如果先停止通一氧化碳，后移去酒精喷灯，还原的铁粉又会与空气中的氧气反应。故D不符合题意。
故选A。
11．（2020·江苏常州）垃圾分类可以减少污染，节约资源。废旧干电池投入的垃圾桶上应该显示的标志是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
废旧干电池中含有汞等有害物质，属于有害垃圾。故选B。
12．（2020·湖南怀化）高炉炼铁的主反应为3CO+Fe2O3eq \(====,\s\up5(高温),\s\d5())2Fe+3CO2，下列有关说法正确的是（ ）
A．该反应既是氧化还原反应又是置换反应
B．CO由焦炭和焦炭燃烧所得的CO2反应产生
C．所得产物为生铁，含碳量比钢低
D．高炉尾气对环境无影响，可直接排放
【答案】B
【解析】
A、反应中CO得氧变成CO2发生氧化反应，Fe2O3失氧变成Fe发生还原反应，所以这个反应是氧化还原反应；置换反应指由一种单质和一种化合物反应，生成另外一种单质和一种化合物的反应，由于反应的反应物中没有单质，该反应不属于置换反应，不符合题意；
B、焦炭燃烧放热，提高炉温，反应为：C+O2 eq \(\s\up6(点燃),eq \(\s\up2 (——),——,\s\d0()),\s\d4())CO2；并转化成CO，反应为：CO2+Ceq \(====,\s\up7(高温),\s\d5())2CO，符合题意；
C、生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁的含碳量比钢高，不符合题意；
D、高炉尾气中含有一氧化碳等有害气体，对环境有危害，不能直接排放，不符合题意。故选B。
名称
赤铁矿
磁铁矿
黄铁矿
菱铁矿
黄铜矿
辉铜矿
铝土矿
主要成分
Fe2O3
Fe3O4
FeS2
FeCO3
CuFeS2
Cu2S
Al2O3