2024年中考化學復習：金屬的冶煉及金屬銹蝕條件的探究解析版

專題05金屬的冶煉及金屬銹蝕條件的探究

|考點考向\

一、金屬的冶煉

二、金屬銹蝕條件的探究

高菽鄉(xiāng)金屬的冶煉

|命題趨1勢*

「不善點王要以選擇題：遁空藤或類凝兗藏而形式田頊二i夏等香的如浜看看7苴族洛燎的原］

!理；②鐵礦石的種類；③含雜質的計算等。

1.實驗原理：Fe2O3+3CO盤=2Fe+3cCi2（化學方程式）

2.實驗裝置

3.實驗步驟：

（1）連接裝置；

（2）檢查裝置的氣密性；

（3）將氧化鐵粉末注入玻璃管中；

（4）點燃右端酒精燈，向玻璃管中通入一氧化碳，排盡空氣后再點燃酒精噴燈；

（5）觀察到現(xiàn)象后，熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入一氧化碳，直到玻璃管冷卻，停止通入一氧化碳，再熄滅

右端的酒精燈；

（6）拆除裝置，清洗儀器，整理器材。

4.實驗現(xiàn)象：

（1）硬質玻璃管中：紅色粉末變成黑色

（2）澄清石灰水：變渾濁，反應的化學方程式為Ca（OH）2+CO2=CaCO3；+H2O

（3）裝置最末端玻璃管尖嘴處：產生藍色火焰，反應的化學方程式為2co+。2點懶2CO2o

五、注意事項：

①實驗前應先通，然后再加熱，目的是防止混合氣體發(fā)生爆炸。

②實驗結束后，先熄滅酒精燈，待硬質玻璃管中物質冷卻后再停止通，目的是防止還原的鐵粉再次被氧化。

③與反應的條件為高溫，所以加熱需用酒精噴燈加熱；

④澄清石灰水的作用是檢驗生成的二氧化碳；

⑤裝置末端酒精燈的作用是處理未反應的一氧化碳，防止污染環(huán)境。

尾氣處理創(chuàng)新實驗

CFO

)e2T3

氧

氫

氫氧

鈉

化

鈉

1化

液

溶

液

溶

0P

圖

氫

化

溶

圖5十

裝置圖1和圖2是利用了一氧化碳的可燃性；裝置圖3和圖4是利用了一氧化碳難溶于水的性質；裝置圖1

的優(yōu)點是：既可將有毒的一氧化碳轉化為無毒的二氧化碳，又可達到節(jié)約資源的目的；裝置圖5的優(yōu)點是:

操作方便，節(jié)約藥品；裝置圖6中B的作用：既檢驗生成的二氧化碳，又收集未反應的一氧化碳。

命題熱點

（1）實驗用的一氧化碳在加熱前，必須要驗純；

（2）實驗時必須先通入一氧化碳，再點燃酒精噴燈，原因是：排盡裝置中的空氣，避免一氧化碳和空氣的

混合氣體在受熱時發(fā)生爆炸；

（3）實驗結束后，必須先熄滅酒精噴燈，并繼續(xù)通入一氧化碳，至玻璃管冷卻：原因是①防止生成的鐵在

高溫下被空氣中的氧氣氧化；②防止石灰石倒吸，使玻璃管炸裂；

（4）為減少一氧化碳的使用量，熄滅酒精噴燈后，可用止水夾將玻璃管兩側的導管關閉，使還原出來的鐵

粉再密閉裝置中冷卻；

（5）點燃末端的酒精燈的作用是：將未反應的一氧化碳轉化為無毒的二氧化碳，防止污染環(huán)境；由于澄清

石灰水不能將二氧化碳完成吸收，因此尾氣是CO和CO2的混合氣體，不易引燃。

尾氣處理方法：①用氣球收納尾氣；②用排水法收集尾氣。

【典例精講】

1.（2020江蘇蘇州）利用如圖所示實驗裝置模擬工業(yè)煉鐵。下列說法正確的是（）

A.實驗時應先點燃酒精燈后通CO

B.充分加熱，a處固體由黑色變?yōu)榧t色

C.b處可用澄清石灰水檢驗生成的CO?

D.可用NaOH溶液吸收尾氣中的CO

【答案】C

【解析】A、由于CO是可燃性氣體，實驗時要先通CO排出管內空氣，再點燃酒精燈，故錯誤；B、a處氧

化鐵和一氧化碳在加熱條件下生成鐵和二氧化碳，可觀察到固體有紅色變?yōu)楹谏?，故錯誤；C、二氧化碳能

使澄清石灰水變渾濁，檢驗二氧化碳可以用澄清石灰水，故正確；D、一氧化碳不與氫氧化鈉溶液反應，不

能用氫氧化鈉溶液吸收CO,故錯誤。故選C

2.（2020山東淄博）學習了金屬礦物及其冶煉后，同學們設計了兩組實驗裝置，請回答：

圖1

（1）鐵元素在自然界中分布很廣，氧化鐵是—（填寫鐵礦石名稱）的主要成分。如圖1是用一氧化碳還

原氧化鐵粉末的實驗裝置，反應一段時間后，觀察到玻璃管中的氧化鐵粉末逐漸變成一色，裝置B中的

現(xiàn)象是一，虛線框內裝置的作用是一（填字母序號）。

a.吸收二氧化碳b.消耗一氧化碳c.檢驗一氧化碳

（2）如圖2是用適量木炭粉還原氧化鐵粉末的實驗裝置，寫出反應的化學方程式：,試管口部略向

下傾斜的原因是0反應一段時間后，裝置C中澄清石灰水無現(xiàn)象的原因是（用化學方程式表示）。

圖2

同學們發(fā)現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳的組成元素相同，但性質有所不同。以下說法正確的是（填字母序號）。

a.一氧化碳不能與水反應，二氧化碳能與水反應

b.一氧化碳和二氧化碳的分子結構不同

c.一氧化碳和二氧化碳都可以作氣體肥料

d.一氧化碳和二氧化碳都可以作還原劑

高溫.

【答案】赤鐵礦黑澄清的石灰水變渾濁b3C+2FeO-^4Fe+3COT防止冷凝水

232

倒流、炸裂試管2NaOH+CO=NaCO+HOab

2232

【解析】（1）氧化鐵是赤鐵礦的主要成分；一氧化碳具有還原性，在高溫的條件下，一氧化碳和氧化鐵反

應生成鐵和二氧化碳，所以玻璃管中的氧化鐵粉末逐漸變成黑色，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白

色沉淀和水，所以裝置B中澄清的石灰水變渾濁；尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，為了防止排放到空氣

中造成污染，所以將尾氣點燃處理；故答案為：赤鐵礦；黑；澄清石灰水變渾濁；bo（2）在高溫的條件

高溫

4Fe+3C%T；給試管中的固

下，碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：3C+2Fe2O^

體加熱時，為防止冷凝水倒流、炸裂試管，所以試管口應略向下傾斜；裝置B中的氫氧化鈉溶液能與二氧

化碳反應生成碳酸鈉和水,化學方程式為：2NaOH+CO=NaCO3+HO,所以裝置C中澄清石灰水無現(xiàn)

象；a.一氧化碳不能與水反應，二氧化碳能與水反應，選項a說法正確；b.一氧化碳和二氧化碳的分子結

構不同，選項b說法正確；c.一氧化碳不能作氣體肥料，二氧化碳可以作氣體肥料，選項c說法錯誤;

d.一氧化碳具有還原性，可以作還原劑；二氧化碳沒有還原性，不能用作還原劑，選項d說法錯誤。故選

ab。故答案為：3C+2Fe04Fe+3COT；防止冷凝水倒流、炸裂試管；2NaOH+CO=NaCO+HO;

2322232

abo

3.（2020四川雅安）明代宋應星著的《天工開物》中有關于“火法”冶煉金屬鋅的工藝記載：“爐甘石（注:

主要成分是碳酸鋅）十斤，裝載入一泥罐內，然后逐層用煤炭餅（注：反應后生成一氧化碳）墊盛，其底

鋪薪，發(fā)火煨紅，冷淀，毀罐取出，即倭鉛也下列說法錯誤的是（）

A.煤炭中起作用的主要成分是C

B.冶煉Zn的化學方程式為：ZnCO+2C-~-Zn+3CO?

C.該冶煉鋅的反應屬于置換反應

D.倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物

【答案】D

【解析】A、通過分析可知，煤炭中主要起作用的是單質CoA正確；B、通過分析可知，該反應冶煉鋅的

是碳酸鋅和碳單質在高溫下反應生成鋅單質和一氧化碳。故方程式為：ZnC0+2C——Zn+3C0ToB

正確；C、通過分析可知，單質碳和化合物碳酸鋅反應生成單質鋅和化合物一氧化碳，屬于置換反應。C正

確；D、通過分析可知，得到的固體產物為金屬鋅，該反應中不含有鉛元素，所以不可能生成鉛。D錯誤。

故選D。

4.（2020河南省卷）如圖為CO還原Fe2（）3的微型裝置圖，則A處V型管內的固體粉末由______色逐漸

變黑；B處V型管內的溶液變渾濁，化學方程式為—；將尾氣點燃，化學方程式為=

一尾氣

[澄清石灰水

加熱

【答案】紅棕?Ca（OH）+CO=CaCOJ+HO.2CO+O匚22co

223222

【解析】A處一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下反應生成鐵和二氧化碳，氧化鐵是紅棕色的，鐵粉是黑色的,

故裝置玻璃管里可觀察到的現(xiàn)象是紅色粉末變黑；B處二氧化碳和澄清石灰水反應生成碳酸鈣和水，反應的

化學方程式是Ca（OH）+CO=CaCOJ+HO；尾氣處理是一氧化碳的燃燒生成二氧化碳，反應的化學

2232

點燃

方程式是2co+0^22CO。

22

5.（2020廣西柳州）赤鐵礦是一種常見的鐵礦石，赤鐵礦主要成分是o在高溫條件下用碳

還原赤鐵礦冶煉成鐵，同時產生CO、CO,混合氣體，此混合氣體中碳的質量分數(shù)為40%,請寫出該反應

的化學方程式o

【答案】氧化鐵（或Fe2O3）3Fe,C）3+8C-----COT+7COT+6Fe

【解析】赤鐵礦的主要成分是氧化鐵（或Fe2（）3）。

設生成的氣體中，CO的質量為x,CO2的質量為九則根據(jù)產生的混合氣體中，碳元素的質量分數(shù)為40%,

1212

—CCx+—AAy49

可以得出：2844-4Q%,解得:jyo則可以推測出，當生成44g的二氧化碳和196g的一氧化

碳時，其混合氣體中碳元素的質量分數(shù)為40%。則可以分析出，8個碳還原3個氧化鐵，生成1個二氧化碳

和7個一氧化碳分子和6個鐵。

帛.

故答案為：氧化鐵（或FezC^）、3FeO+8C-^=-C0t+7C0T+6Feo

蚤殺金屬銹蝕條件的探究

命題趨勢

「不考前的老香形式至蓼氏近藏或賣驗揉兗題為王廠考番的加無防-①結苔1產丁生活實面n

II

I

［來選擇防銹方法；②銹蝕條件的判斷與銹蝕條件的探究；③金屬資源的保護。

II

鐵生銹的實驗（見下圖）

【實驗器材】大試管、試管夾（帶鐵夾的鐵架臺）、膠塞、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸儲水、植物油、潔凈無銹

的鐵釘、棉花和干燥劑氯化鈣等。

【實驗過程】取三根潔凈無銹的鐵釘，一根放在盛有蒸儲水的試管中，并使鐵釘外露一半；一根放在用植

物油密封的蒸鐳水中；一根放在干燥的空氣中，注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周。

【實驗現(xiàn)象】第一個試管中的鐵釘生銹，而第二、三個試管中沒有明顯現(xiàn)象。

【實驗結論】鐵生銹實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣共同作用的結果。

【注意事項】

第二個試管內沒有現(xiàn)象，證明了鐵釘生銹需要氧氣；

第三個試管內沒有現(xiàn)象，證明了鐵釘生銹需要水蒸氣。

鐵銹很疏松，鐵制品可以全部被銹蝕。

注意：除去鐵銹的方法

物理方法：刀刮、砂紙打磨。

化學方法：少量、多次地滴加稀鹽酸或稀硫酸。

防止鐵制品生銹的方法

①保持鐵制品的潔凈、干燥；

②擦干后涂一層保護膜（作用：隔絕空氣、防水）。具體方法如下：

③物理方法一一刷漆（油漆或銀粉）、涂油

④化學方法一一電鍍其它金屬（銘或鋅）、烤藍

【典例精講】

6.（2020湖北宜昌）線上學習，居家實驗。小明用三枚潔凈無銹的鐵釘，設計如右圖所示實驗，探究鐵生

銹的條件。下列說法錯誤的是（）

A.乙試管中植物油的作用是隔絕空氣

B.只有甲試管中的鐵釘有明顯銹跡

C.乙丙兩支試管的實驗現(xiàn)象說明鐵生銹需要水

D.實驗表明鐵生銹是鐵與空氣和水共同作用的結果

【答案】C

【解析】A、乙試管中植物油的作用是隔絕空氣，探究空氣是否為鐵釘生銹的條件，故A正確；B、只有甲

試管中的鐵釘有明顯銹跡，乙中鐵釘因為缺乏氧氣，丙中鐵釘因為缺乏水分，都不生銹，故B正確；C、甲

丙兩支試管的實驗現(xiàn)象說明鐵生銹需要水，故C錯誤；D、通過甲乙丙三個試管中鐵釘?shù)纳P情況，可以判

斷出實驗表明鐵生銹是鐵與空氣和水共同作用的結果，故D正確。故選C。

7.（2020安徽省卷）金屬防腐是科學研究中的重大課題。某校學習小組以鐵的腐蝕為項目進行如下研究。

【認識鐵的腐蝕】

（1）下列環(huán)境中的鐵制品最容易生銹的是（填字母序號）。

A未擦干的鐵鍋B除油漆的欄桿C盛水的不銹鋼水杯

（2）鐵銹的主要成分是FezC^xH2。，其中鐵元素的化合價是。

【探究鐵的腐蝕】

(3)該小組用下圖甲裝置進行實驗，起始時量筒內水面處于50mL刻度處，之后水面緩慢上升。幾天后水

面最終處于約—(填“40”或“10”)mL刻度處，原因是

甲

【拓展探究】

(4)小強同學進行如下實驗：取鐵釘用砂紙打磨，稱其質量，按上圖乙安裝裝置，放置3天，再取出鐵釘

稱量。在不同溫度下重復上述實驗，得到鐵釘質量增加情況如下表。

溫度/℃10203040506070

鐵釘質量增加/g0.020.040.080.160.180.180.18

小強同學的實驗是探究—因素對鐵釘腐蝕快慢的影響，結論是

(5)有同學認為小強的實驗未能真實反映50℃以后鐵釘腐蝕的快慢，理由是50℃以后鐵釘質量沒有變化。

請分析鐵釘質量沒有變化的原因：—；改進實驗方案證明你的分析：—o

【答案】(D.A(2).+3價(3).40(4).鐵銹蝕消耗氧氣，且氧氣約占空氣總體積的1/5(5).

溫度(6).溫度在10~50℃的范圍內，溫度越高，鐵釘腐蝕的速度越快(7).試管內的氧氣已耗盡，剩

余的鐵不能繼續(xù)銹蝕(8).向乙裝置的試管中充入氧氣，并在50C的環(huán)境中放置3天；若鐵釘增加的質

量大于0.18g,則分析成立

【解析】(1)A、未擦干的鐵鍋，跟潮濕的空氣接觸最易生銹；B、涂油漆的欄桿隔絕了鐵與氧氣、水的接

觸，不易銹蝕；C、不銹鋼是一種鐵合金，抗腐蝕性能強；(2)氧元素顯-2價，設鐵元素的化合價是X,

根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零，可得：2x+(-2)x3=0,則x=+3價；(3)鐵銹蝕消耗氧氣，且氧

氣約占空氣總體積的1/5,根據(jù)題意知，量筒內有50mL空氣，其中有氧氣10mL,鐵絲生銹要消耗掉這10mL

氧氣，在外界大氣壓強的作用下，水進入量筒10mL,最后量筒內水面最后約在40mL刻度處；(4)分析

表中數(shù)據(jù)可知，小強同學的實驗是探究溫度因素對鐵釘腐蝕快慢的影響；由數(shù)據(jù)可知：溫度在10~50℃的范

圍內，溫度越高，鐵釘腐蝕的速度越快；（5）由表中數(shù)據(jù)可知，50℃以后鐵釘質量不再增加，是因為試管

內的氧氣已耗盡，剩余的鐵不能繼續(xù)銹蝕；可繼續(xù)通如氧氣，并保持在50℃,幾天后觀察現(xiàn)象，可得出結

論，具體操作：向乙裝置的試管中充入氧氣，并在50℃的環(huán)境中放置3天；若鐵釘增加的質量大于0.18g,

則分析成立。

8.（2019山東日照）鐵合金是生產生活中使用最廣泛的金屬材料，但鐵制品容易被腐蝕而在表面生成紅褐

色的鐵銹。為探究鐵制品銹蝕的條件，尋找防止鐵制品銹蝕的方法，現(xiàn)進行如下實驗：

k,

a?=g^二

「'b

①『燥的加濕的

普通鐵絲/普通鐵絲

「燥劑居-蓬松、濕潤的脫脂棉

（CaO）2一③潮濕的純鐵絲

多孔附板

步驟1：利用如圖所示裝置將干燥的從導管a通入U形管（裝置氣密性良好，藥品如圖所示）；待U形

管內充滿后，將導管a、b處的止水夾、夾緊。

步驟2：一段時間后，觀察U形管內三處鐵絲表面的變化情況。

回答下列問題：

（1）步驟1中，檢驗U形管內已充滿的方法是o

（2）步驟2中，觀察到①處沒有明顯變化，說明鐵制品銹蝕的條件之一是需要有（填

化學式），②處可能觀察到的現(xiàn)象是,③處沒有明顯變化，說明純鐵的抗

腐蝕能力較（填“強”或“弱”）。

（3）待U形管內有明顯現(xiàn)象后，將b導管插入水中，打開止水夾，觀察到現(xiàn)象，

說明該條件下鐵制品銹蝕過程消耗了。

（4）通過上述實驗現(xiàn)象，請你提出一種防止鐵制品銹蝕的方法（不包括制造純鐵）。

【答案】⑴將帶火星木條放到b導管口，如木條復燃，則U形管內已充滿O2；⑵H?。；普通鐵絲明顯生銹;

強；⑶水沿b導管進入U形管內；⑷刷漆（合理即可）。

【解析】⑴氧氣的驗滿，通常利用的是氧氣的助燃性。根據(jù)圖示，檢驗U形管內充滿的方法是：將干燥

的從導管a通入U形管，然后將帶火星木條放到b導管口，如木條復燃，則U形管內已充滿O2；⑵①處普

通鐵絲只與氧氣接觸，并保持干燥，一段時間后，沒有明顯變化，說明鐵生銹不可缺水，所以鐵制品銹蝕

的條件之一是需要有H2O；②處的普通鐵絲與氧氣和水分同時接觸，明顯生銹，所以②處觀察到的現(xiàn)象是

普通鐵絲明顯生銹；③處的純鐵絲同樣與氧氣和水分同時接觸，但沒有明顯變化，純鐵絲沒有生銹，說明

純鐵絲的抗腐蝕性能較強；故答案為：H2O；普通鐵絲明顯生銹；強；⑶當U形管內有鐵絲明顯生銹后，

消耗了裝置內的氧氣，使U形管內壓小于外界氣壓，如將b導管插入水中，打開止水夾，會觀察到水沿b

導管進入u形管內；故答案為：水沿b導管進入U形管內；⑷防止鐵制品銹蝕的原理為隔絕氧氣或隔離水,

常用方法有使鐵制品保持干燥、刷漆、涂油膜、做成合金、電鍍等，故答案為：刷漆（合理即可）。故答

案為：⑴將帶火星木條放到b導管口，如木條復燃，則U形管內已充滿。2；（2）H2O；普通鐵絲明顯生銹；

強；⑶水沿b導管進入U形管內；⑷刷漆（合理即可）。

9.（2020湖南邵陽）金屬的用途很廣，我們應該節(jié)約和保護金屬資源，請用所學化學知識回答下列問題：

（1）鐵制品長期裸露在室外易生銹，鐵生銹實際上是鐵與空氣中的等發(fā)生化學反應的過程；

（2）為了預防鐵制品生銹，我們常在其表面鍍一層抗腐蝕的金屬，但在鍍金屬之前，先要除去鐵制品表面

的鐵銹。用稀鹽酸除去鐵銹的化學反應方程式是o

（3）將X、Z、Y三種金屬片分別放入稀硫酸中，Y、Z表面有氣泡產生，X沒有明顯現(xiàn)象，再把Y、Z分

別放入FeSO4溶液中，發(fā)現(xiàn)放入Y的FeSO4溶液逐漸變成無色，而放入Z的FeSC^溶液和Z表面都沒有明

顯現(xiàn)象。根據(jù)上述實驗判斷，X、Y、Z三種金屬的活動性由強到弱的順序是。

【答案】⑴氧氣和水蒸氣；⑵FeO+6HCl=2FeCl+3HO.（3）Y>Z>X

【解析】（1）鐵生銹實際上是鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發(fā)生化學反應的過程，故填：氧氣和水蒸氣；

（2）鐵銹的主要成分是氧化鐵，氧化鐵與稀鹽酸反應生成氯化鐵和水，該反應的化學方程式為：

Fe0+6HCl=2FeCl+3HO.

2332

（3）將X、Z、Y三種金屬片分別放入稀硫酸中，Y、Z表面有氣泡產生，X沒有明顯現(xiàn)象，說明Y、Z能

與稀硫酸反應，X與稀硫酸不反應，在金屬活動性順序里，Y、Z排在氫前，X排在氫后，再把Y、Z分別

放入FeSC）4溶液中，發(fā)現(xiàn)放入丫的FeSC14溶液逐漸變成無色，而放入Z的FeSC^溶液和Z表面都沒有明顯

現(xiàn)象。說明Y能與硫酸亞鐵反應，Z與硫酸亞鐵不反應，在金屬活動性順序里，Y排在鐵前，Z排在鐵后，

故X、Y、Z三種金屬的活動性由強到弱的順序是：Y>Z>X。

10.為了探究鐵釘銹蝕的條件，某同學設計了如圖實驗，請回答下列問題：

和

棉花

鈣

蒸甲氤化

油

餡乙P植物

飽水

水丙「蒸

②)

是。

原因

亮的

磨光

釘打

將鐵

必須

前，

實驗

（1）

o

是

的作用

氯化鈣

棉花和

中，

實驗

示③

圖所

（2）如

。

是

位

部

的

銹

生

易

最

中，

實驗

示①

圖所

（3）如

的①和

如圖中

。對比

接觸

與

生銹需

：鐵

結論

實驗

出的

，得

和②

的①

示中

圖所

比如

（4）對

。

接觸

需與

鐵生銹

論：

驗結

的實

得出

③，

。

為

論

結

驗