拓展3金屬冶煉（原卷版）

一、金屬資源概述1、少數(shù)很不活潑的金屬以單質(zhì)形式存在，如金、銀等。2、絕大多數(shù)金屬以化合物形式存在，如Fe、Cu、Al等。3、常見的金屬礦石及其主要成分金屬礦石赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S4、我國礦物儲量居世界前列。5、人類每年要提取數(shù)以億噸的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域，其中提取量最大的是鐵。二、鐵的冶煉1、實驗室：一氧化碳還原氧化鐵（實驗儀器：酒精噴燈、直玻璃管、試管、玻璃導(dǎo)管、鐵架臺、膠塞、酒精燈）實驗現(xiàn)象：A處B處C處實驗現(xiàn)象紅棕色粉末逐漸變成黑色澄清石灰水變渾濁產(chǎn)生藍(lán)色火焰化學(xué)方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2CO+O22CO2實驗注意事項：（1）先通入CO一會兒，再給氧化鐵加熱；原因：排盡裝置中的空氣，防止加熱CO與空氣的混合氣體發(fā)生爆炸。（2）停止加熱，繼續(xù)通人CO至玻璃管冷卻；原因：防止生成的熱的鐵被空氣再次氧化。（為減少CO的使用量，熄滅酒精噴燈后，可用彈簧夾將硬質(zhì)玻璃管兩側(cè)的導(dǎo)管關(guān)閉，使鐵在密閉裝置中冷卻）（3）尾氣處理：①點燃，使CO變成無毒的CO2；②在導(dǎo)管末端系一個氣球或用排水法將尾氣收集起來。（4）酒精噴燈的作用是提供高溫（如果用酒精燈，則加金屬網(wǎng)罩，金屬網(wǎng)罩可以集中火焰，提高溫度）（5）澄清石灰水的作用：檢驗生成的二氧化碳。3、裝置改進(jìn)優(yōu)點：節(jié)約藥品優(yōu)點：雙管集氣瓶既可以檢驗并吸收二氧化碳，還能收集多余的一氧化碳優(yōu)點：節(jié)約能源，減少空氣污染4、工業(yè)上煉鐵設(shè)備：高爐（1）煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣（2）反應(yīng)原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（3）焦炭的作用：=1\*GB3①提供熱量（C+O2CO2）；=2\*GB3②生成CO（C+CO22CO）（焦炭雖具有還原性，但是CO氣體具有流動性，與鐵礦石接觸更充分）（4）石灰石的作用：將礦石中的二氧化硅變?yōu)闋t渣。（5）生產(chǎn)產(chǎn)物：生鐵（具有較多雜質(zhì)），密度大于爐渣，故出鐵口在出渣口下方。（6）高爐氣體的主要成分：N2、CO、CO2等；（7）處理方法：收集后集中處理，或工業(yè)生產(chǎn)中常用于制煤氣。1、實驗室用CO還原Fe2O3,實驗前為什么先通一氧化碳？答：為了排凈裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸。2、實驗室用CO還原Fe2O3時，如何處理尾氣？答：尾氣中含有一氧化碳要點燃或收集再利用。3、工業(yè)煉鐵的實質(zhì)是什么？答：利用一氧化碳的還原性，把鐵從化合物中還原出來。4、高爐煉鐵得到的產(chǎn)物是純凈物嗎？答：不是。高爐煉鐵得到的鐵是生鐵，其主要成分是鐵，還含有C、P、S等元素。1、如圖是模擬工業(yè)煉鐵的實驗，下列敘述正確的是()A．甲中的反應(yīng)體現(xiàn)了CO具有氧化性B．甲中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色固體變?yōu)殂y白色C．用乙裝置可防止液體倒吸和防止CO污染空氣D．實驗結(jié)束后先移去酒精噴燈，繼續(xù)通CO直至硬質(zhì)玻璃管冷卻2、草酸鈣(CaC2O4)受熱分解的產(chǎn)物中可能含有CaCO3、CaO、CO或CO2，也可幾種都有。用如圖裝置研究產(chǎn)物，下列說法不正確的是（）A．實驗時，先加熱CaC2O4，后加熱Fe2O3B．裝置②中紅色固體變黑，說明分解產(chǎn)物中有COC．裝置③中澄清石灰水變渾濁，說明分解產(chǎn)物中有CO2D．冷卻后，取裝置①中少量殘留固體加入水，放熱，證明有CaO生成3、大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，在以下四種礦石中，可用于煉鐵的是（）A．赤鐵礦（主要成分是Fe2O3） B．爐甘石（主要成分是ZnCO3） C．鋁土礦（主要成分是Al2O3） D．赤銅礦（主要成分是Cu2O）4、用如圖裝置模擬煉鐵，下列說法正確的是（）A．玻璃管中的反應(yīng)屬于置換反應(yīng) B．玻璃管中的粉末由黑色逐漸變紅色C．該實驗中若還原16g的氧化鐵只需要8.4gCO D．該裝置可以進(jìn)行尾氣處理5、科學(xué)興趣小組的同學(xué)模擬工業(yè)煉鐵原理，設(shè)計如圖所示的實驗。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．實驗開始先點燃酒精噴燈，再通入B．實驗結(jié)束后，觀察到有黑色固體被磁鐵吸引C．關(guān)閉彈簧夾一段時間后注射器內(nèi)的溶液變渾濁D．裝置中氣球的作用是收集尾氣，防止污染空氣6、人類文明進(jìn)步與金屬材料發(fā)展關(guān)系十分密切。下列有關(guān)金屬材料的說法中，正確的是（）A．金屬在常溫下都是固體B．工業(yè)煉鐵的原理是Fe2O3+3COeq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2Fe+3CO2，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)C．鐵在潮濕的空氣中比在干燥的空氣中更容易生銹D．鋁制品不易被銹蝕是因為鋁不與氧氣反應(yīng)7、將一氧化碳和鐵的氧化物FexOy置于密閉容器中，一定條件下充分反應(yīng)。反應(yīng)過程中容器內(nèi)部分物質(zhì)的質(zhì)量變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．m的值為19.6B．參加反應(yīng)的鐵的氧化物的質(zhì)量為16gC．當(dāng)CO2質(zhì)量為4.4g時，容器內(nèi)CO的質(zhì)量為14gD．鐵的氧化物中x:y=2:38、用如圖裝置（圖中a處置于80℃熱水浴中，夾持裝置省略）模擬工業(yè)煉鐵，已知甲酸（HCOOH）在熱濃硫酸的作用下生成水和一氧化碳。下列說法不正確的是（）A．實驗中應(yīng)先滴加甲酸再點燃酒精噴燈B．實驗中可觀察到b處黑色固體變紅，c處澄清石灰水變渾濁C．b處反應(yīng)后稱量固體發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少D．實驗中產(chǎn)生的尾氣可用酒精燈點燃處理9、煉鐵廠以赤鐵礦、焦炭、石灰石、空氣等為主要原料來煉鐵，主要反應(yīng)過程如圖所示：請根據(jù)圖示及所學(xué)知識判斷下列說法錯誤的是（）A．工業(yè)煉鐵的設(shè)備是高爐B．生成鐵的主要反應(yīng)是：CO+Fe2O3Fe+CO2C．生鐵屬于混合物D．焦炭的作用是提供熱量和制取一氧化碳10、利用如圖所示實驗裝置模擬工業(yè)煉鐵(夾持儀器未畫出)，下列說法正確的是（）A．實驗開始時應(yīng)先點燃酒精燈，再通入一氧化碳B．實驗中觀察到a處固體變黑，b處澄清石灰水變渾濁C．實驗結(jié)束時為節(jié)約藥品先停止通一氧化碳，再停止加熱D．可用水吸收尾氣中的一氧化碳，以防止污染空氣11、內(nèi)蒙古礦產(chǎn)資源豐富，某煉鐵廠利用當(dāng)?shù)氐拿禾亢统噼F礦石作為高爐煉鐵的主要原料，其主要反應(yīng)過程如圖所示(部分反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件已略去)。據(jù)此回答問題：（1）A的化學(xué)式為。（2）用化學(xué)方程式表示一氧化碳煉鐵的原理，實際上高爐煉得的鐵是生鐵，生鐵屬于(填“純凈物”或“混合物”)。（3）生鐵等金屬制品易銹蝕，請你列舉一種防止鐵制品銹蝕的方法。12、輝銅礦的主要成分為Cu2S（含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）。用輝銅礦冶煉銅的主要工藝流程如圖所示：（1）銅用于制導(dǎo)線是因為銅具有良好的性。（2）“高溫脫硫”階段主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2S+2O2eq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2X+SO2，X的化學(xué)式為。（3）“金屬還原”階段生成銅的化學(xué)方程式為。（4）“吹煉”過程中，雜質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生化合反應(yīng)生成爐渣，參加反應(yīng)的鐵和氧氣的質(zhì)量比為（填最簡整數(shù)比）。（5）下列有關(guān)說法正確的是。A．將輝銅礦磨細(xì)的目的是增大接觸面積，使氧氣充分反應(yīng)B．“高溫脫硫”階段Cu2S發(fā)生了氧化反應(yīng)C．“金屬還原”階段焦炭的作用是作還原劑和提供熱量D．爐渣中FeSiO3里鐵元素的化合價為+2價13、鐵是一種常見的金屬，也是目前世界上年產(chǎn)量最高的金屬。下面歸納了初中化學(xué)有關(guān)鐵的知識。（1）比較生鐵和純鐵，其中硬度較大的是。（2）焦炭的主要成分是碳，在生鐵冶煉過程中，焦炭參與了下列反應(yīng)：①C＋O2eq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))CO2②C＋CO2eq\o\ac(\s\up7(高溫),\o(===,====))2CO其中為冶煉生鐵提供熱量的反應(yīng)是(填序號)。（3）物質(zhì)甲的陽離子符號是。（4）若鐵與物質(zhì)乙反應(yīng)時，火星四射，則生成物中固體的化學(xué)式是。（5）若固體為紅色單質(zhì)，則鐵與物質(zhì)乙反應(yīng)的化學(xué)方程式是(任寫一個)。14、春晚舞蹈《只此青綠》源于宋代名作《千里江山圖》，它是我國傳世名畫之一，宋代畫家王希孟創(chuàng)造性地將炭黑、赭石、孔雀石、藍(lán)銅礦、赤鐵礦等礦物顏料用在不同的畫層。(1)畫作用墨打底，保存千年而不變色，說明。(2)畫作的青色用到藍(lán)銅礦，其主要成分為，其中銅元素為+2價，則x=。(3)金屬礦物質(zhì)還常用來冶煉金屬。實驗有可用如圖所示的裝置模擬煉鐵。Ⅰ、下列關(guān)于實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的說法錯誤的是（填序號）。a、①中玻璃管中看到的現(xiàn)象是紅色固體變?yōu)楹谏玝、該實驗中有一個明顯的錯誤，缺少尾氣處理裝置c、實驗開始時，應(yīng)該先加熱預(yù)熱玻璃管內(nèi)氧化鐵，再通入COd、①中玻璃管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為Ⅱ、寫出②試管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式。15、早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)。某中學(xué)科學(xué)興趣小組利用下圖裝置進(jìn)行實驗探究，請按要求填空：

A

B

C(1)除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3（請寫一種物質(zhì)的化學(xué)式）。(2)實驗中可觀察到A中的現(xiàn)象是。玻璃管中發(fā)生的反應(yīng)（填“屬于”或“不屬于”）置換反應(yīng)。(3)右邊導(dǎo)氣管口放置點燃的酒精燈的作用是。(4)實驗開始時要先通入CO的目的是。(5)按如圖連接實驗裝置、檢查裝置的氣密性、裝藥品、固定實驗裝置后，主要實驗步驟有：①通入一氧化碳；②停止通入一氧化碳；③點燃酒精噴燈；④熄滅酒精噴燈；⑤驗純。正確的操作順序是（填序號）。(6)實際生產(chǎn)中煉鐵的原料鐵礦石、焦炭、石灰石是從原料入口加入的，其中焦炭在高爐煉鐵時的作用。(7)寫出B、C三部分所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：、。16、我國有著悠久的鋼鐵冶煉史，《天工開物》中記載的“炒鋼法”如圖1，該方法的生產(chǎn)過程可用圖2表示。

資料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②鐵的熔點是1535℃。根據(jù)圖文回答下列問題。(1)常見的鐵礦石有赤鐵礦和(寫一種)。(2)不斷鼓入空氣的目的是。(3)煉鐵爐中生成鐵的化學(xué)方程式為(寫一種)。(4)撒入潮泥灰主要作用是。不斷翻炒液態(tài)生鐵，是為了降低元素的含量。17、某小組采用圖a所示實驗裝置探究CO還原Fe2O3時，出現(xiàn)了爭論。甲同學(xué)觀察到固體由紅色變成黑色，推斷黑色固體是Fe；乙同學(xué)提出質(zhì)疑，認(rèn)為黑色固體可能是Fe3O4，并查閱了資料：Fe3O4可被磁鐵吸引，幾乎不溶于稀的酸溶液。(1)制備CO的原理是：HCOOHeq\o\ac(\s\up11(濃H2SO4),\o(=====,======),\s\do4(△))CO↑+H2O（HCOOH在常溫下為液態(tài)），圖b所示三種氣體發(fā)生裝置中，可用于制備CO的是（填標(biāo)號）。(2)若甲同學(xué)推斷正確，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)對乙同學(xué)提出的質(zhì)疑進(jìn)行分析和驗證。①定量分析物質(zhì)組成可知，該反應(yīng)生成Fe3O4是合理的，理由是。②該小組通過對黑色固體進(jìn)行檢驗，證明同時含有Fe3O4和Fe．檢驗的操作和現(xiàn)象是：取樣于試管中，。(4)該小組為了探索CO還原Fe2O3與溫度的關(guān)系，走訪了某鋼鐵廠。工程師用SDTQ熱分析儀對該反應(yīng)進(jìn)行研究，根據(jù)不同溫度下所得固體的質(zhì)量，推導(dǎo)對應(yīng)的固體成分，結(jié)果如圖。①用CO煉鐵時，還原Fe2O3的溫度應(yīng)不低于℃。（填“400”“600”或“800”）②圖中：x＝。③該小組查閱資料得知酒精燈加熱溫度為600℃左右，他們發(fā)現(xiàn)上述對黑色固體成分的檢驗結(jié)果與圖像有矛盾，推測黑色固體在冷卻過程中發(fā)生了以下反應(yīng)：=Fe3O4+