资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
6.3 金属矿物与金属冶炼（同步讲义）
教学目标 1. 认识一些常见的金属矿物。2. 了解炼铁的化学原理。3. 了解工业炼铁的原料、过程及产物。4. 学会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。5. 通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究性活动，从而获得良好学习习惯和学习方法。6. 通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。
重点和难点 重点：一氧化碳还原氧化铁的实验装置、现象和操作。难点：炼铁高炉中的有关化学反应，关于混合物的化学方程式计算。
◆知识点一 几种金属矿物
1. 通过金属冶炼，人们可将矿物中的金属化合物转化为金属 。
2. 地壳中的金属元素， 和铁的含量最多，加上钙、钠、钾、镁一共 种金属元素，占了地壳总质量的23.14%，其余众多金属元素在地壳中的储存量很少的。
3．金属矿物的种类及主要成分
（1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分 ）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2）、褐铁矿（主要成分Fe2O3·xH2O）；
（2）铜的矿物主要有：黄铜矿、赤铜矿（主要成分Cu2O）、孔雀石（主要成分Cu2(OH)2CO3）、斑铜矿等；
（3）铝的矿物主要有：铝土矿、明矾石等。
即学即练
1． （2024 广西中考）广西铝土矿资源丰富。铝土矿的主要成分是（　　）
A．二氧化硅 B．氧化铝
C．四氧化三铁 D．碳酸钙
2．生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　）
A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2）
C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】
◆知识点二 一氧化碳还原氧化铁的实验探究
1．实验装置
2．反应的化学方程式(炼铁的原理)：
3．实验步骤：
（1）检查装置的 。
（2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。
（3）向玻璃管内通入 气体，并点燃 。
（4）待装置内的空气完全排净后，点燃 给氧化铁加热。
（5）当玻璃管内红色粉末变为 时，停止加热。
（6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 气体，并熄灭酒精灯。
4．实验现象：红色粉末逐渐变为 ，澄清的石灰水变 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。
【特别提醒】
（1）先通入一氧化碳气体的目的：排净 ，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生 。
（2）实验完毕后继续通入 气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被 。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被 。
（3）尾气的处理：尾气中的一氧化碳 ，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成 的二氧化碳气体。
（4）若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。
即学即练
3．（2024 四川内江中考）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是（　　）
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成 B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性 D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
4．（2025 河南周口期末）用如图所示的微型实验装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。下列说法中不正确的是（　　）
A．开始时应先通入一氧化碳，后预热玻璃管
B．实验中A处粉末由红色逐渐变为黑色
C．生成的铁和二氧化碳的质量比为14：11
D．B处的澄清石灰水变浑浊
◆知识点三 高炉炼铁
1．设备：高炉
2．原料：铁矿石、焦炭、石灰石；
3．尾气主要成分： 和CO2（需经处理后再排放）。
即学即练
5．（2024 四川攀枝花中考）明代科学著作《天工开物》记载了铁的有关知识：
①炼铁：“或用木炭，……扇炉风箱，……土（铁矿石）化成铁……”；
②炼钢：“凡钢铁炼法，……火力到时，生铁先化，渗淋熟铁之中……”；
③铁器：“烧铁器淬于胆矾水中，即成铜色也”。下列说法不正确的是（　　）
A．“风箱”鼓入空气与木炭反应
B．“炼铁”时“土”发生了还原反应
C．“生铁”的熔点比“熟铁”高
D．“铜色”为紫红色
6．（2025 山西太原期末）金属钛（Ti）是航空、军工电力等方面的必需材料，具有奇特的性能，被誉为“未来金属”，如以金红石（主要成分是TiO2）为原料制备金属钛的流程。
（1）金红石属于　 　 （选填“纯净物”或“混合物”）。
（2）电解槽中发生反应的化学方程式为　 　 。
（3）氯化炉中会有尾气一氧化碳生成，写出一氧化碳的一种用途：　 　 。
（4）还原炉中的反应条件是高温和氩气氛围，有关反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2X。则X的化学式是　 ，其中氩气的作用是　 　 。
一、一氧化碳还原氧化铁
1. 一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热。目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸。
2. 反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳。目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化。
3. 一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气。
实践应用
1．（2025 福建泉州期末）实验室模拟炼铁的反应装置如图，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃管中固体减轻的质量等于生成CO2的质量
B．检验反应是否有铁生成，只能用CuSO4溶液
C．红棕色固体完全变黑，即可停止通入CO
D．尾气需处理是因为未反应的CO会污染环境
2．某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置：
实验说明：
①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。
②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。
③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。
（1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。
（2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。
（3）装置C的作用是 　 　。
（4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。
（5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。
二、钢铁的冶炼
具体的钢铁的冶炼如下：
1．反应原理是在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳作还原剂，从铁矿石中将铁还原出来（即Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2）。
2．主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气。铁矿石主要有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等；焦炭的主要作用是提供热量和产生还原剂CO；石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去。
3．主要设备是高炉．如图所示：
4．涉及到的反应（以赤铁矿为例）有：（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂，即C+O2点燃 CO2，CO2+C高温 2CO；
（2）氧化铁被CO还原成铁，即Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙，即CaCO3高温 CaO+CO2↑，CaO+SiO2＝CaSiO3（炉渣主要成分）。
5．产物为生铁（主要为Fe、C合金）、滤渣（主要含有CaSiO3）和高炉气（主要含有CO）。
实践应用
3. （2025 贵州贵阳市二模）中国很多典籍中记载了金属的化学知识。
（1）《周礼 考工记》中记载青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片，说明青铜具有良好的　 　 。
（2）《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
①古法炼铁与高炉炼铁的原理相同。图1中用风箱不断鼓入空气的目的是　 　 （写一点）。
②图2为“炒钢法”，即不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁的　 　 ，得到性能优质的钢。与纯铁相比钢的性能更优良，如：钢的熔点更　 　 （填“高”或“低”）。
4. （2025 湖南长沙中考）“双碳”背景下，“以氢减碳”的氢冶金成为优化能源结构、实现绿色低碳的有效途径之一，如图是我国某工厂设计的高炉低碳冶炼关键技术与工艺。
（1）CO2固化利用能减少CO2的排放，防止 　 　 效应的进一步增强。
（2）电解水制氢气的化学方程式为 　 。
（3）“富氧空气喷吹”有利于高炉炼铁的主要原因是 　 　 。
考点一 几种金属矿物
【例1】（2025 广东广州天河区期中）在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁的冶炼技术极大促进了生产力的发展。赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4。下列说法不正确的是（　　）
A．Fe2O3中铁元素的化合价为+3
B．Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物
C．利用Fe2O3和CO炼铁的反应类型为化合反应
D．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高
【变式1-1】（2025 湖北黄冈月考）生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　）
A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2）
C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】
【变式1-2】（2025 河北唐山期中）故宫博物院收藏的《千里江山图》所采用的颜料有：朱砂（含HgS）、赭石（含Fe2O3）、碎碟（含CaCO3）和孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]等。下列分析不正确的是（　　）
A．赭石是红棕色固体
B．Cu2（OH）2CO3中铜元素的化合价为+1价
C．孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]受热分解可以生成三种氧化物
D．从朱砂中可以炼制出水银
考点二 一氧化碳还原氧化铁的实验
【例2】（2025 福建厦门模拟）竖炉炼铁的工艺流程示意图如图所示，请回答下列问题。
（1）赤铁矿石属于 　 　（填“纯净物”或“混合物”）。粉碎机将矿石粉碎的目的是 　 。
（2）还原反应室中发生的两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为和 　 　。
（3）催化反应室中发生的反应之一为。其中，X的化学式为 　 　。
（4）与传统的高炉炼铁比较，竖炉炼铁有什么优势？　 　。
【变式2-1】（2025 山东泰安期末）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（　　）
A．实验中玻璃管里粉末由红色逐渐变成黑色，且石灰水变浑浊
B．工业炼铁的原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，其中CO做还原剂
C．反应前后Fe元素的化合价由+3价变为0价
D．开始时应先预热玻璃管，然后集中在氧化铁下方加热，再通入一氧化碳
【变式2-2】铁是目前使用最广泛的金属，请回答：
（1）在实验室可以利用如图装置制得铁。
①实验开始时，应先通入一会儿CO，目的是：　 　，A装置硬质玻璃管内的现象是 　 　，玻璃管内所发生反应的化学方程式为 　 　。
②B处试管内现象 　 　。
③C处酒精灯的作用是 　 　。
（2）相比于黄铁矿（主要成分FeS2），工业上选赤铁矿（主要成分Fe2O3为原料炼铁的优点是 　 。
（3）硬质玻璃管内盛放20g赤铁矿石样品，通入一氧化碳完全反应后玻璃管内剩余15.2g固体，则原赤铁矿石中氧化铁的质量分数为 　 　。
考点三 冶炼金属
【例3】 （2025 广东深圳中考）铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿（其主要成分为CuFeS2）为原料，运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。永浩同学对比二者原理如图：
（1）“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，科科同学由此可知，　 　 炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。
（2）火法炼铜中，林达同学发现持续向Cu2S中鼓入空气并维持高温状态，这说明反应是 　 　 （吸收/放出）热量，反应的化学方程式 　 　 。
（3）反应生成的SO2可用于工业制造一种酸，请帮助嘉煜同学写出这种酸 　 　 （化学式）；SO2可被石灰乳吸收，请说明其吸收效果优于石灰水的原因：　 　 。
（4）火法炼铜中，炉渣FeSiO3是由2种物质化合生成的，请帮助俊基同学写出沙子提供的物质 　 　 （填化学式）。
（5）对比火法炼铜，怡妍同学发现闪速炼铜的优势有 　 　 （填序号）。
a.高温更少，节约能源 b.原料更少，节省成本 c.无污染
【变式3-1】（2025 广西南宁期末）如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　）
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．焦炭只起提供热量的作用
C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分
【变式3-2】（2025 河南洛阳月考）图甲是一氧化碳还原氧化铁的装置，图乙是炼铁高炉示意图。下列叙述正确的是（　　）
A．图乙炼铁中焦炭发生两个化学变化 B．图甲中通入84g一氧化碳能产生112g铁
C．图甲和图乙中产生的尾气成分相同 D．图甲和图乙中的产物均为混合物
基础达标
1．（2025 江苏南京建邺区期末）下列金属矿石和其主要成分对应正确的是（　　）
A．磁铁矿—FeO B．软锰矿—TiO2
C．赤铜矿—CuO D．铝土矿—Al2O3
2．（2025 山西晋中期末）以下列矿石（括号内为各种矿石主要成分的化学式）为原料，通过高温冶炼制取金属，在所产生的废气中，对空气造成污染较少，并不易造成酸雨危害的是（　　）
A．赤铁矿[Fe2O3] B．黄铁矿（FeS2）
C．方铅矿[PbS] D．黄铜矿[CuFeS2]
3．（2025 陕西西安期末）下列关于金属的冶炼分析正确的是（　　）
A．赤铁矿主要成分为Fe2O3，氧化铁是黑色固体
B．炼铁高炉里混有CO和空气，要预防高炉爆炸
C．高炉炼铁，得到的生铁不含碳
D．湿法炼铜，是制铜的唯一方法
4．（2025 广东中山期末）如图是实验室探究炼铁原理的实验装置图，下列有关说法正确的是（　　）
A．该实验无需尾气处理
B．玻璃管内的固体由红棕色变为银白色
C．实验时应先通入CO，再给氧化铁加热
D．该炼铁原理是4CO+Fe3O43Fe+4CO2
5．（2025 广西柳州期中）如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　）
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．焦炭只起提供热量的作用
C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分
6．（2025春 山东滨州期中）我国自主研发的品牌手机使用了钛合金“战甲”，结束了手机“易碎时代”。钛的生产过程如下：
①；②。下列说法错误的是（　　）
A．TiO2是氧化物
B．反应①中碳元素的化合价没有发生变化
C．钛合金的抗摔性优于金属钛
D．反应②中氩气可能是保护气
7．（2024秋 江苏徐州期末）《天工开物》中记载的“炒钢法”是现代冶铁工艺的前身，主要生产过程如图所示：
下列相关说法不合理的是（　　）
A．“捣碎”的目的是增大反应物接触面积
B．“熔炼”时加入煤只能起到提供热量的作用
C．“搅拌”时加入潮泥灰可以降低生铁中的含碳量
D．赤铁矿炼铁的主要原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2
8．（2025 吉林中考）竖炉炼铁的工艺流程如图所示。催化反应室中发生的反应之一为：CH4+CO22CO+2X。下列分析正确的是（　　）
A．赤铁矿石粉碎后可以增加铁元素的含量
B．原料是赤铁矿石、天然气、高温尾气
C．合成气中X的化学式为H2O
D．赤铁矿石和天然气的主要成分都属于化合物
9．（205 云南昆明期末）某化学实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如图所示。
（1）在实验前，通入耐高温硬质玻璃管中的气体必须检验 　 ；
（2）反应前后耐高温硬质玻璃管中A处可以观察到的现象是 　 　；
（3）A处发生反应的化学方程式是 　 。
10．（2025 湖南长沙一模）金属钛是重要的航天、航海材料。钛因其硬度大、熔点高，常温下不和非金属、稀酸反应且与人体有很好的“相容性”，耐腐蚀性很强等优良性能，被誉为“未来金属”。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）下列用途与钛的性能相符的是 　 　（填字母）。
A.人造关节 B.保险丝 C.“奋斗者”号深海潜航器
（2）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒的氧化物气体，该气体的化学式为 　 　。
（3）从反应③获得的钛中常含有少量镁，可向钛中加入足量的 　 　（填试剂名称）去除。
综合应用
11．（2025 湖北十堰期末）《天工开物》中记载了炼锡的场景：“凡煎炼亦用洪炉，入锡砂（主要成份是二氧化锡）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化：火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。下列说法错误的是（　　）
A．鼓入空气的目的是提高氧气浓度从而提高炉温
B．加铅能使锡较易熔化流出，其原因是加入铅形成合金后熔点降低
C．炼锡的原理是用铅置换出锡
D．炼锡时，“洪炉”中若发生如下反应C+CO22CO，冶炼效果会更好
12．（2025 湖南郴州期末）如图所示，小海同学进行了模拟炼铁的实验。下列有关该实验的说法正确的是（　　）
A．此实验能说明CO具有氧化性
B．B装置的作用是吸收二氧化碳
C．A和C两处的酒精灯作用相同
D．实验开始前先通入CO再点燃A装置
13．（2025春 福建龙岩市期末）《天工开物》记载的“生铁、熟铁（单质铁的含量大于生铁）连续生成工艺”，处于当时世界领先地位，是现代冶金工艺的雏形，其流程如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．熔炼过程中铁的氧化物失去氧元素
B．选择足量的硫酸可证明生铁是混合物
C．生铁变成熟铁中通入氧气的主要目的是将铁氧化
D．工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气
14．工业上炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应。某兴趣小组利用如图所示的微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法正确的是（　　）
A．实验时应先点燃酒精喷灯，后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中
B．实验过程中观察到黑色固体逐渐变红
C．实验中观察到滤纸条变蓝，说明有二氧化碳生成
D．气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气
15．某钢铁厂每天消耗1000t含氧化铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可炼得日产含杂质5%的生铁质量为多少？（高炉炼铁的原理为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2）
16．（2025 贵州贵阳南明区期中）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式　 　；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是　 　；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是　 　；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸．检验装置中的空气已排尽的方法是　 　。
17．（2025春 四川成都锦江区期中）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生成过程可用图2表示。根据图文回答下列问题。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 　 　 （写一种）；
（2）将铁矿石、煤捣碎的目的是 　 　 ；
（3）不断鼓入空气的目的是 　 ；
（4）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 　 ；
（5）撒入潮泥灰主要作用是 　 　 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 　 　 元素的含量；
（6）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 　 （填“高”或“低”），易于加工。
18．（2025 广东广州越秀区期末）图1是模拟工业炼铁实验，图2是工业炼铁的主要设备高炉。
（1）图1中①处硬质玻璃管中的现象是 　 　，②处试管中反应的化学方程式为 　 　，③处酒精灯的作用是 　 　。
（2）下列实验步骤的先后顺序为 　 　（填序号），原因是 　 　。
①点燃酒精喷灯，给硬质玻璃管加热②通入一氧化碳
（3）图1反应结束时，熄灭酒精喷灯，停止加热，　 后停止通入一氧化碳。
（4）在高炉中发生了如图3的一系列化学反应：
其中反应②的化学方程式为 　 。
（5）通过高炉炼得的铁为生铁，生铁属于 　 　（选填“混合物”、“纯净物”）。
拓展培优
19．（2025春 江西宜春期末）据《天工开物》记载我国古代以炉甘石（主要成分是ZnCO3）来升炼倭铅（即锌），其原理如图2。已知锌的熔点420℃、沸点906℃。则下列说法不正确的是（　　）
A．升炼倭铅过程包含分解反应和氧化还原反应
B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气的燃烧
C．“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化
D．冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
20．（2024秋 黑龙江哈尔滨双城区月考）党的工作报告强调“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。某小组同学围绕铁的冶炼实现碳中和开展了项目式研究学习活动。
【研究一】工业炼铁
【设计方案】为了减少工业炼铁中CO、CO2的排放，小组同学基于碳中和理念设计了一个低碳行动方案，方案流程示意图如图1：
（1）石灰石在高炉炼铁中主要作用是，将矿石中的 　 　转变为滤渣。
（2）该方案的优点是除CO2、CO外，还可实现 　 　（填物质化学式）的部分或全部循环利用。
（3）焦炭是高炉炼铁的重要原料，高炉内如图反应3的化学方程式为①　 　，反应2体现了焦炭的②　 　性。
【研究二】模拟工业炼铁（装置如图2）
（4）下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的一项是 　 　。
A.实验前先点燃酒精喷灯预热再通入一氧化碳
B.用燃着的酒精灯可减少CO污染空气
C.硬质玻璃管中红棕色固体变为黑色
D.实验过程中澄清石灰水也可以起到吸收二氧化碳的作用
21．铁矿石质量的高低，严重影响钢铁冶炼的质量和生产，其中含硫量是衡量铁矿石质量的指标之一、炼铁过程中矿石中的硫转化为二氧化硫，会造成空气污染。遵义市一0六地质大队科研人员对某批次铁矿石（含60%Fe2O3）的含硫量进行了测定，测定结果为0.1%。某工厂欲用该批次铁矿石200t炼铁（冶炼原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2）。
（1）该工厂在冶炼该批次铁矿石时，需处理二氧化硫的质量约为 　 　t。
（2）请计算该工厂理论上可获得的铁的质量（写出计算过程）。
答案和解析
教学目标 1. 认识一些常见的金属矿物。2. 了解炼铁的化学原理。3. 了解工业炼铁的原料、过程及产物。4. 学会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。5. 通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究性活动，从而获得良好学习习惯和学习方法。6. 通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。
重点和难点 重点：一氧化碳还原氧化铁的实验装置、现象和操作。难点：炼铁高炉中的有关化学反应，关于混合物的化学方程式计算。
◆知识点一 几种金属矿物
1. 通过金属冶炼，人们可将矿物中的金属化合物转化为金属 单质 。
2. 地壳中的金属元素， 铝 和铁的含量最多，加上钙、钠、钾、镁一共 6 种金属元素，占了地壳总质量的23.14%，其余众多金属元素在地壳中的储存量很少的。
3．金属矿物的种类及主要成分
（1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分 Fe2O3 ）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）、黄铁矿（主要成分FeS2）、褐铁矿（主要成分Fe2O3·xH2O）；
（2）铜的矿物主要有：黄铜矿、赤铜矿（主要成分Cu2O）、孔雀石（主要成分Cu2(OH)2CO3）、斑铜矿等；
（3）铝的矿物主要有：铝土矿、明矾石等。
即学即练
1． （2024 广西中考）广西铝土矿资源丰富。铝土矿的主要成分是（　　）
A．二氧化硅 B．氧化铝
C．四氧化三铁 D．碳酸钙
【答案】B
【解析】A、二氧化硅是沙子的主要成分，故选项不符合题意。B、氧化铝（三氧化二铝）是铝土矿的主要成分，故选项符合题意。C、四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，故选项不符合题意。D、碳酸钙是石灰石或大理石的主要成分，故选项不符合题意。故选：B。
2．生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　）
A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2）
C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】
【答案】C
【解析】A、氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，FeCO3是三种元素组成，不属于氧化物，故A错误；B、FeS2中不含氧元素，不属于氧化物，故B错误；C、氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，Al2O3符合条件，是氧化物，故C正确；D、Cu2（OH）2CO3是四种元素组成，不属于氧化物，故D错误。故选：C。
◆知识点二 一氧化碳还原氧化铁的实验探究
1．实验装置
2．反应的化学方程式(炼铁的原理)：
3．实验步骤：
（1）检查装置的 气密性 。
（2）将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。
（3）向玻璃管内通入 一氧化碳 气体，并点燃 酒精灯 。
（4）待装置内的空气完全排净后，点燃 酒精喷灯 给氧化铁加热。
（5）当玻璃管内红色粉末变为 黑色 时，停止加热。
（6）待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入 一氧化碳 气体，并熄灭酒精灯。
4．实验现象：红色粉末逐渐变为 黑色 ，澄清的石灰水变 浑浊 ，尾气燃烧产生蓝色火焰。
【特别提醒】
（1）先通入一氧化碳气体的目的：排净 装置内的空气 ，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生 爆炸 。
（2）实验完毕后继续通入 一氧化碳 气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被 氧化 。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被 倒吸 。
（3）尾气的处理：尾气中的一氧化碳 有毒 ，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成 无毒 的二氧化碳气体。
（4）若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。
即学即练
3．（2024 四川内江中考）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是（　　）
A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成 B．该反应中，失去氧的物质是CO
C．CO具有可燃性 D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小
【答案】B
【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法正确。
B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误。
C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法正确。
D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法正确。
故选：B。
4．（2025 河南周口期末）用如图所示的微型实验装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。下列说法中不正确的是（　　）
A．开始时应先通入一氧化碳，后预热玻璃管
B．实验中A处粉末由红色逐渐变为黑色
C．生成的铁和二氧化碳的质量比为14：11
D．B处的澄清石灰水变浑浊
【答案】C
【解析】A、在一氧化碳还原氧化铁实验中，开始时先通入一氧化碳，是为了排尽装置内的空气；因为一氧化碳与空气混合在加热时可能会发生爆炸，所以先通入一氧化碳将装置内的空气排出，然后再预热玻璃管，故正确；
B.A处发生的反应是一氧化碳还原氧化铁，化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。氧化铁是红色粉末，生成的铁是黑色粉末，所以实验中A处粉末会由红色逐渐变为黑色，故正确；
C.根据化学方程式化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，计算生成的铁和二氧化碳的质量比；铁的相对原子质量为56，二氧化碳的相对分子质量为44，则生成的铁和二氧化碳的质量比为（2×56）：（3×44）＝112：132 ＝ 28：33，而不是14：11，故错误；
D.由于A处反应生成了二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，B处是澄清石灰水，所以B处的澄清石灰水会变浑浊，故正确。故选：C。
◆知识点三 高炉炼铁
1．设备：高炉
2．原料：铁矿石、焦炭、石灰石；
3．尾气主要成分： CO 和CO2（需经处理后再排放）。
即学即练
5．（2024 四川攀枝花中考）明代科学著作《天工开物》记载了铁的有关知识：
①炼铁：“或用木炭，……扇炉风箱，……土（铁矿石）化成铁……”；
②炼钢：“凡钢铁炼法，……火力到时，生铁先化，渗淋熟铁之中……”；
③铁器：“烧铁器淬于胆矾水中，即成铜色也”。下列说法不正确的是（　　）
A．“风箱”鼓入空气与木炭反应
B．“炼铁”时“土”发生了还原反应
C．“生铁”的熔点比“熟铁”高
D．“铜色”为紫红色
【答案】C
【解析】A、或用木炭，……扇炉风箱，“风箱”鼓入空气与木炭反应生成二氧化碳，故选项说法正确。
B、土（铁矿石）化成铁，“炼铁”时“土”失去了氧，发生了还原反应，故选项说法正确。
C、火力到时，生铁先化，渗淋熟铁之中，则“生铁”的熔点比“熟铁”低，故选项说法错误。
D、烧铁器淬于胆矾水中，即成铜色也，即铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，“铜色”为紫红色，故选项说法正确。故选：C。
6．（2025 山西太原期末）金属钛（Ti）是航空、军工电力等方面的必需材料，具有奇特的性能，被誉为“未来金属”，如以金红石（主要成分是TiO2）为原料制备金属钛的流程。
（1）金红石属于　 　 （选填“纯净物”或“混合物”）。
（2）电解槽中发生反应的化学方程式为　 　 。
（3）氯化炉中会有尾气一氧化碳生成，写出一氧化碳的一种用途：　 　 。
（4）还原炉中的反应条件是高温和氩气氛围，有关反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2X。则X的化学式是　 ，其中氩气的作用是　 　 。
【答案】（1）混合物 （2）MgCl2Mg+Cl2↑
（3）冶炼金属（合理即可）
（4） MgCl2 作保护气，防止镁、钛在高温的条件下被氧化
【解析】（1）金红石的主要成分是TiO2，其中还含有其他物质，所以金红石属于混合物；
（2）氯化镁在通电的条件下分解为镁和氯气，化学方程式为：MgCl2Mg+Cl2↑；
（3）一氧化碳具有可燃性，所以可用作燃料；一氧化碳具有还原性，所以可用于冶炼金属；
（4）由质量守恒定律可知，化学反应前后，原子的种类与数目不变。由化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2X可知，反应前有：2个镁原子、1个钛原子和4个氯原子；反应后有：1个钛原子，所以2X中含有2个镁原子和4个氯原子，即X的化学式为MgCl2；氩气是一种稀有气体，化学性质很稳定，该反应在（ Ar） 氛围中进行的理由是：氩气作保护气，防止镁、钛在高温的条件下被氧化。
一、一氧化碳还原氧化铁
1. 一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热。目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸。
2. 反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳。目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化。
3. 一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气。
实践应用
1．（2025 福建泉州期末）实验室模拟炼铁的反应装置如图，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃管中固体减轻的质量等于生成CO2的质量
B．检验反应是否有铁生成，只能用CuSO4溶液
C．红棕色固体完全变黑，即可停止通入CO
D．尾气需处理是因为未反应的CO会污染环境
【答案】D
【解析】A、在一氧化碳还原氧化铁的反应中，玻璃管中固体减轻的质量是氧化铁中氧元素的质量，而生成二氧化碳的质量是一氧化碳和氧化铁中氧元素的质量总和，所以玻璃管中固体减轻的质量不等于生成二氧化碳的质量，A错误。
B、检验反应是否有铁生成，除了用硫酸铜溶液（铁能与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，有红色固体析出），还可以用磁铁吸引，铁能被磁铁吸引，B错误。
C、红棕色固体完全变黑后，不能立即停止通入CO，因为若此时停止通CO，生成的铁在高温下会与空气中的氧气反应重新被氧化，应该继续通入CO至玻璃管冷却，C错误。
D、一氧化碳是有毒气体，未反应的CO排放到空气中会污染环境，所以尾气需处理，D正确。
故选：D。
2．某校化学兴趣小组针对CO与Fe2O3的反应实验设计了如图实验装置：
实验说明：
①W形管中部凸起部分要比两端高，防止左边产生的气体较快、较多，使液体溢出到右边。
②利用“水量法”，事先测算出D装置左边所有装置的容积为130mL，并在装满足量澄清石灰水的集气瓶外侧表面划线标出上部容积130mL所在位置。
③A处发生的反应：HCOOHCO↑+H2O。
（1）与用酒精灯直接加热相比，A处加热方式的优点是 　 　。
（2）B处Fe2O3发生反应的化学方程式 　 　。
（3）装置C的作用是 　 　。
（4）DE装置组合在整个实验中的作用：①检验并吸收生成的CO2；②　 　。
（5）请结合D中的现象说明何时点燃B处酒精灯？　 　。
【答案】（1）受热均匀，且容易控制温度；（2）；
（3）作安全瓶（防止澄清石灰水倒吸，使W形管炸裂）；（4）收集尾气，防止污染空气；
（5）当D中石灰水液面低于130mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。
【解析】（1）A装置的加热方式为水浴加热，水浴加热受热均匀，且容易控制温度。
（2）B中发生反应为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）装置C是安全瓶，作用是防止D中的澄清石灰水倒吸使W形管发生炸裂。
（4）一氧化碳难溶于水且不和澄清石灰水反应，所以没有被反应完全的一氧化碳进入装置D中，装置D内的压强增大，使液体进入E装置中，D装置收集一氧化碳，起到收集尾气，防止污染空气的作用。
（5）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，故应将装置内空气排尽，然后点燃酒精灯，故：当D中石灰水液面低于130 mL刻度线时，说明装置中空气被排尽，可点燃B处酒精灯。
二、钢铁的冶炼
具体的钢铁的冶炼如下：
1．反应原理是在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳作还原剂，从铁矿石中将铁还原出来（即Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2）。
2．主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气。铁矿石主要有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）和黄铁矿（主要成分是FeS2）等；焦炭的主要作用是提供热量和产生还原剂CO；石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去。
3．主要设备是高炉．如图所示：
4．涉及到的反应（以赤铁矿为例）有：（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂，即C+O2点燃 CO2，CO2+C高温 2CO；
（2）氧化铁被CO还原成铁，即Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2；
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙，即CaCO3高温 CaO+CO2↑，CaO+SiO2＝CaSiO3（炉渣主要成分）。
5．产物为生铁（主要为Fe、C合金）、滤渣（主要含有CaSiO3）和高炉气（主要含有CO）。
实践应用
3. （2025 贵州贵阳市二模）中国很多典籍中记载了金属的化学知识。
（1）《周礼 考工记》中记载青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片，说明青铜具有良好的　 　 。
（2）《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
①古法炼铁与高炉炼铁的原理相同。图1中用风箱不断鼓入空气的目的是　 　 （写一点）。
②图2为“炒钢法”，即不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁的　 　 ，得到性能优质的钢。与纯铁相比钢的性能更优良，如：钢的熔点更　 　 （填“高”或“低”）。
【答案】（1）延展性；（2）①提供充足的氧气，促进木炭燃烧；②碳元素的含量；低。
【解析】（1）青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片，说明青铜具有良好的延展性；
（2）①古法炼铁与高炉炼铁的原理相同。图1中用风箱不断鼓入空气的目的是提供充足的氧气，促进木炭燃烧；
②不断翻炒液态生铁，便于碳和氧气反应生成二氧化碳，是为了降低碳元素的含量；合金比组成的纯金属的熔点低。
4. （2025 湖南长沙中考）“双碳”背景下，“以氢减碳”的氢冶金成为优化能源结构、实现绿色低碳的有效途径之一，如图是我国某工厂设计的高炉低碳冶炼关键技术与工艺。
（1）CO2固化利用能减少CO2的排放，防止 　 　 效应的进一步增强。
（2）电解水制氢气的化学方程式为 　 。
（3）“富氧空气喷吹”有利于高炉炼铁的主要原因是 　 　 。
【答案】（1）温室；（2）2H2O2H2↑+O2↑；
（3）一方面增大了O2的浓度，使焦炭等充分燃烧释放更多热量，另一方面高炉内固体与气体能有足够大的接触面，反应更充分。
【解析】（1）二氧化碳排放过多会导致温室效应增强，二氧化碳固化利用能减少二氧化碳的排放，从而防止温室效应的进一步增强；
（2）电解水时，水在通电的条件下分解生成氢气和氧气，反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑；
（3）燃烧需要氧气，富氧空气喷吹增大了氧气的浓度，根据燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关，氧气浓度越大燃烧越充分，能使焦炭等充分燃烧释放更多热量，同时，富氧空气的喷入使得高炉内固体与气体拥有足够大的接触面，根据化学反应速率与接触面积有关，接触面积越大反应越充分，从而有利于高炉炼铁，则“富氧空气喷吹”有利于高炉炼铁的主要原因是一方面增大了O2的浓度，使焦炭等充分燃烧释放更多热量，另一方面高炉内固体与气体能有足够大的接触面，反应更充分。
考点一 几种金属矿物
【例1】（2025 广东广州天河区期中）在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁的冶炼技术极大促进了生产力的发展。赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4。下列说法不正确的是（　　）
A．Fe2O3中铁元素的化合价为+3
B．Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物
C．利用Fe2O3和CO炼铁的反应类型为化合反应
D．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高
【答案】C
【解析】A、根据化合物中正负化合价代数和为0，Fe2O3中氧元素化合价为﹣2，设铁元素化合价为x，（x×2）+（﹣2）×3＝0，x＝+3，铁元素化合价为+3，故正确；
B、氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素为氧元素的化合物，Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物，正确；
C、化合反应是指两种或多种物质生成一种新物质的反应。炼铁中常见的反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2反应物是两种，生成物是两种，反应类型不是化合反应，故错误；
D、Fe3O4中铁元素的质量分数为，Fe2O3中铁元素的质量分数为，Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高，故正确。
故选：C。
【变式1-1】（2025 湖北黄冈月考）生活中常见的金属铁、铝、铜等可以通过冶炼金属矿物得到，其主要成分属于氧化物的是（　　）
A．菱铁矿（主要成分FeCO3） B．黄铁矿（主要成分FeS2）
C．铝土矿（主要成分Al2O3） D．孔雀石【主要成分Cu2（OH）2CO3】
【答案】C
【解析】A.氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，FeCO3是三种元素组成，不属于氧化物，故A错误；
B.FeS2中不含氧元素，不属于氧化物，故B错误；
C.氧化物是由两种元素组成，并且一种元素是氧元素的化合物，Al2O3符合条件，是氧化物，故C正确；
D.Cu2（OH）2CO3是四种元素组成，不属于氧化物，故D错误。
故选：C。
【变式1-2】（2025 河北唐山期中）故宫博物院收藏的《千里江山图》所采用的颜料有：朱砂（含HgS）、赭石（含Fe2O3）、碎碟（含CaCO3）和孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]等。下列分析不正确的是（　　）
A．赭石是红棕色固体
B．Cu2（OH）2CO3中铜元素的化合价为+1价
C．孔雀石[含Cu2（OH）2CO3]受热分解可以生成三种氧化物
D．从朱砂中可以炼制出水银
【答案】B
【解析】A、赭石主要成分是氧化铁，氧化铁是红棕色固体，故A正确；
B、Cu2（OH）2CO3中氢氧根离子显﹣1价，碳酸根离子显﹣2价，设铜元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：2x+（﹣1）×2+（﹣2）＝0，x＝+2，故B错误；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，孔雀石中含Cu、H、C、O，生成物中也应含Cu、H、C、O，故孔雀石受热分解可以生成氧化铜、水、二氧化碳三种氧化物，故C正确；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，HgS中含汞元素，故从朱砂中可以炼制出水银，故D正确。故选：B。
考点二 一氧化碳还原氧化铁的实验
【例2】（2025 福建厦门模拟）竖炉炼铁的工艺流程示意图如图所示，请回答下列问题。
（1）赤铁矿石属于 　 　（填“纯净物”或“混合物”）。粉碎机将矿石粉碎的目的是 　 。
（2）还原反应室中发生的两个还原氧化铁的反应，化学方程式分别为和 　 　。
（3）催化反应室中发生的反应之一为。其中，X的化学式为 　 　。
（4）与传统的高炉炼铁比较，竖炉炼铁有什么优势？　 　。
【答案】（1）混合物；增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分（合理即可）；
（2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（3）CO2；
（4）更环保（合理即可）。
【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，还含有一些杂质等物质，属于混合物；
先将赤铁矿用粉碎机粉碎的目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分；
（2）还原反应室一氧化碳和氢气分别还原氧化铁，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；氢气还原氧化铁生成铁和水，反应的化学方程式为；
（3）由反应的化学方程式可知，反应前碳、氢、氧原子个数分别为1、4、0，反应后的生成物中碳、氢、氧原子个数分别为2、4、2，根据反应前后原子种类、数目不变，则每个X分子由1个碳原子和2个氧原子构成，则物质X的化学式为CO2；
（4）竖炉炼铁中用到了一氧化碳和氢气，氢气是清洁能源，反应产物是水，对环境无污染，故竖炉炼铁的优势是：更环保。
【变式2-1】（2025 山东泰安期末）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（　　）
A．实验中玻璃管里粉末由红色逐渐变成黑色，且石灰水变浑浊
B．工业炼铁的原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，其中CO做还原剂
C．反应前后Fe元素的化合价由+3价变为0价
D．开始时应先预热玻璃管，然后集中在氧化铁下方加热，再通入一氧化碳
【答案】D
【解析】A、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红色粉末逐渐变黑，且石灰水变浑浊，故选项说法正确。
B、工业炼铁的原理是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，其中CO夺取了氧化铁中的氧，具有还原性，做还原剂，故选项说法正确。
C、反应物氧化铁中铁元素显+3价，生成物是铁是单质，反应前后Fe元素的化合价由+3价变为0价，故选项说法正确。
D、实验开始时先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，故选项说法错误。故选：D。
【变式2-2】铁是目前使用最广泛的金属，请回答：
（1）在实验室可以利用如图装置制得铁。
①实验开始时，应先通入一会儿CO，目的是：　 　，A装置硬质玻璃管内的现象是 　 　，玻璃管内所发生反应的化学方程式为 　 　。
②B处试管内现象 　 　。
③C处酒精灯的作用是 　 　。
（2）相比于黄铁矿（主要成分FeS2），工业上选赤铁矿（主要成分Fe2O3为原料炼铁的优点是 　 。
（3）硬质玻璃管内盛放20g赤铁矿石样品，通入一氧化碳完全反应后玻璃管内剩余15.2g固体，则原赤铁矿石中氧化铁的质量分数为 　 　。
【答案】（1）①排出玻璃管中的空气，防止加热时产生爆炸；红色粉末变黑；3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
②澄清的石灰水变浑浊；③处理尾气，防止污染空气；（2）含铁量高，不会造成空气污染；（3）80%。
【解析】 （1）①图中实验开始时，应先通一会 CO再加热，目的是排出玻璃管中的空气，防止加热时产生爆炸；一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，故实验中观察到硬质玻璃管中的现象是红色粉末变黑；玻璃管内，一氧化碳与氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；②一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，因此B处试管内现象澄清的石灰水变浑浊；③一氧化碳有毒，会污染空气，且一氧化碳具有可燃性，因此C处酒精灯的作用是处理尾气，防止污染空气；
（2）赤铁矿的主要成分是Fe2O3，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，含铁量比较高；黄铁矿的主要成分是FeS2，冶炼时会产生大量的二氧化硫，造成空气污染，因此相比于黄铁矿（主要成分FeS2），工业上选赤铁矿（主要成分Fe2O3）为原料炼铁的优点是氧化铁中含铁量高，不会造成空气污染；
（3）硬质玻璃管内盛放20g赤铁矿石样品，通入一氧化碳完全反应后玻璃管内剩余15.2g固体，则原赤铁矿石中氧化铁的质量为x，
3CO+Fe2O32Fe+3CO2 固体质量的差值
160 112 48
x 20g﹣15.2g
，x＝16g，则原赤铁矿石中氧化铁的质量分数为×100%＝80%。
考点三 冶炼金属
【例3】 （2025 广东深圳中考）铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿（其主要成分为CuFeS2）为原料，运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。永浩同学对比二者原理如图：
（1）“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，科科同学由此可知，　 　 炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。
（2）火法炼铜中，林达同学发现持续向Cu2S中鼓入空气并维持高温状态，这说明反应是 　 　 （吸收/放出）热量，反应的化学方程式 　 　 。
（3）反应生成的SO2可用于工业制造一种酸，请帮助嘉煜同学写出这种酸 　 　 （化学式）；SO2可被石灰乳吸收，请说明其吸收效果优于石灰水的原因：　 　 。
（4）火法炼铜中，炉渣FeSiO3是由2种物质化合生成的，请帮助俊基同学写出沙子提供的物质 　 　 （填化学式）。
（5）对比火法炼铜，怡妍同学发现闪速炼铜的优势有 　 　 （填序号）。
a.高温更少，节约能源 b.原料更少，节省成本 c.无污染
【答案】（1）闪速； （2）吸收；Cu2S+O22Cu+SO2；
（3）H2SO4；石灰乳中氢氧化钙的含量比石灰水高，能吸收更多的SO2；
（4）SiO2；
（5）ab。
【解析】（1）“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，为了加快反应速率，闪速炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细，这样可以增大反应物之间的接触面积，从而加快反应速率。故答案为：闪速。
（2）持续向Cu2S中鼓入空气并维持高温状态，说明反应过程中需要不断提供热量，所以该反应是吸收热量。硫化亚铜（Cu2S）与氧气在高温条件下反应生成铜和二氧化硫，化学方程式为Cu2S+O22Cu+SO2。
（3）二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸再被氧气氧化生成硫酸，所以二氧化硫可用于工业制造硫酸，化学式为H2SO4。石灰乳是氢氧化钙的悬浊液，石灰水是氢氧化钙的稀溶液，石灰乳中氢氧化钙的含量比石灰水高，所以吸收二氧化硫的效果更好。
（4）在火法炼铜中，炉渣FeSiO3是由氧化亚铁和沙子中的二氧化硅化合生成的，所以沙子提供的物质是SiO2。
（5）a、从流程图可以看出，闪速炼铜高温步骤相对火法炼铜更少，能够节约能源，故正确。
b、从流程图可以看出，闪速炼铜使用的原料更少，故正确。
c、闪速炼铜过程中也会产生二氧化硫，还是有污染的，故错误。故选：ab。
【变式3-1】（2025 广西南宁期末）如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　）
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．焦炭只起提供热量的作用
C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分
【答案】B
【解析】A.地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，故正确；
B.碳与氧气反应生成二氧化碳，放出热量；二氧化碳与焦炭高温下反应生成一氧化碳；因此工业炼铁中焦炭除了起到提供热量的作用，还可将二氧化碳还原为一氧化碳，为反应提供还原剂，故错误；
C.炼铁的原理可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故正确；
D.炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分，故正确。故选：B。
【变式3-2】（2025 河南洛阳月考）图甲是一氧化碳还原氧化铁的装置，图乙是炼铁高炉示意图。下列叙述正确的是（　　）
A．图乙炼铁中焦炭发生两个化学变化 B．图甲中通入84g一氧化碳能产生112g铁
C．图甲和图乙中产生的尾气成分相同 D．图甲和图乙中的产物均为混合物
【答案】A
【解析】A、图乙炼铁中在点燃的条件下，焦炭与氧气反应生成二氧化碳，在高温的条件下，焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，即图乙炼铁中焦炭发生两个化学变化，故A说法正确；
B、设生成112g铁需要一氧化碳的质量为x，则：
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
84 112
x 112g
x＝84g
但开始时应先通入一氧化碳，实验结束后还需要继续通入一氧化碳直到装置冷却至室温，因此实际消耗的一氧化碳的质量大于84g，故B说法错误；
C、图甲和图乙中产生的尾气成分不完全相同，图乙的尾气还有烟尘等，故C说法错误；
D、甲图中得的是纯铁，属于纯净物，乙图中得到的铁中含有碳，属于混合物，D说法错误。故选：A。
基础达标
1．（2025 江苏南京建邺区期末）下列金属矿石和其主要成分对应正确的是（　　）
A．磁铁矿—FeO B．软锰矿—TiO2
C．赤铜矿—CuO D．铝土矿—Al2O3
【答案】D
【解析】A.磁铁矿的主要成分是Fe3O4，而不是FeO，故A错误；
B.软锰矿的主要成分是MnO2，而不是TiO2，故B错误；
C.赤铜矿的主要成分是Cu2O，而不是CuO，故C错误；
D.铝土矿的主要成分是Al2O3，故D正确；
故选：D。
2．（2025 山西晋中期末）以下列矿石（括号内为各种矿石主要成分的化学式）为原料，通过高温冶炼制取金属，在所产生的废气中，对空气造成污染较少，并不易造成酸雨危害的是（　　）
A．赤铁矿[Fe2O3] B．黄铁矿（FeS2）
C．方铅矿[PbS] D．黄铜矿[CuFeS2]
【答案】A
【解析】A、赤铁矿的化学式为Fe2O3，不含有硫元素，在冶炼时不会生成二氧化硫，所以不易形成酸雨，故A正确。
B、黄铁矿的化学式为FeS2，含有硫元素，在冶炼铁时会生成二氧化硫，所以能够形成酸雨，故B错误。
C、方铅矿的化学式为PbS，含有硫元素，在冶炼铁时会生成二氧化硫，所以能够形成酸雨，故C错误。
D、黄铜矿的化学式为CuFeS2，含有硫元素，在冶炼铁时会生成二氧化硫，所以能够形成酸雨，故D错误。故选：A。
3．（2025 陕西西安期末）下列关于金属的冶炼分析正确的是（　　）
A．赤铁矿主要成分为Fe2O3，氧化铁是黑色固体
B．炼铁高炉里混有CO和空气，要预防高炉爆炸
C．高炉炼铁，得到的生铁不含碳
D．湿法炼铜，是制铜的唯一方法
【答案】B
【解析】A、赤铁矿主要成分为Fe2O3，氧化铁是红棕色固体，故A说法错误；
B、一氧化碳具有可燃性，炼铁高炉里混有CO和空气，要预防高炉爆炸，故B说法正确；
C、高炉炼铁，得到的生铁中含有碳，故C说法错误；
D、制铜的方法除湿法炼铜外，还可用氢气或一氧化碳还原氧化铜，故D说法错误。
故选：B。
4．（2025 广东中山期末）如图是实验室探究炼铁原理的实验装置图，下列有关说法正确的是（　　）
A．该实验无需尾气处理 B．玻璃管内的固体由红棕色变为银白色
C．实验时应先通入CO，再给氧化铁加热 D．该炼铁原理是4CO+Fe3O43Fe+4CO2
【答案】C
【解析】A.一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，该实验需要进行尾气处理，故A错误；
B.该反应是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，玻璃管内的固体由红棕色变为黑色，故B错误；
C.实验时，应先通入一氧化碳，排净装置中的空气，再给固体加热，避免加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸，故C正确；
D.该反应是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，反应的化学方程式为：，故D错误；故选：C。
5．（2025 广西柳州期中）如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（　　）
A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素
B．焦炭只起提供热量的作用
C．炼铁中的原理可为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分
【答案】B
【解析】A.地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，故正确；
B.碳与氧气反应生成二氧化碳，放出热量；二氧化碳与焦炭高温下反应生成一氧化碳；因此工业炼铁中焦炭除了起到提供热量的作用，还可将二氧化碳还原为一氧化碳，为反应提供还原剂，故错误；
C.炼铁的原理可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故正确；
D.炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分，故正确。
故选：B。
6．（2025春 山东滨州期中）我国自主研发的品牌手机使用了钛合金“战甲”，结束了手机“易碎时代”。钛的生产过程如下：
①；②。下列说法错误的是（　　）
A．TiO2是氧化物
B．反应①中碳元素的化合价没有发生变化
C．钛合金的抗摔性优于金属钛
D．反应②中氩气可能是保护气
【答案】B
【解析】A.TiO2由钛、氧两种元素组成，其中一种是氧元素，属于氧化物，故A选项说法正确。
B.反应①中碳元素从0价变为+2价，化合价发生了改变，故B选项说法错误。
C.合金的性能一般比纯金属更优良，钛合金的抗摔性优于金属钛，故C选项说法正确。
D.反应②在高温条件下进行，镁的化学性质较活泼，氩气化学性质稳定，可能作为保护气，防止镁在反应过程中被氧化，故D选项说法正确。
故选：B。
7．（2024秋 江苏徐州期末）《天工开物》中记载的“炒钢法”是现代冶铁工艺的前身，主要生产过程如图所示：
下列相关说法不合理的是（　　）
A．“捣碎”的目的是增大反应物接触面积
B．“熔炼”时加入煤只能起到提供热量的作用
C．“搅拌”时加入潮泥灰可以降低生铁中的含碳量
D．赤铁矿炼铁的主要原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2
【答案】B
【解析】A.“捣碎”可以使铁矿石、煤等反应物的颗粒变小，从而增大反应物接触面积，加快反应速率，故正确；
B.“熔炼”时加入煤不仅能起到提供热量的作用，煤还会与氧气反应生成一氧化碳等还原剂，一氧化碳能将铁矿石中的铁还原出来，故错误；
C.“搅拌”时加入潮泥灰，潮泥灰中的某些成分可以与生铁中的碳反应，从而降低生铁中的含碳量，故正确；
D.赤铁矿的主要成分是Fe2O3，用一氧化碳炼铁的主要原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2，故正确。
故选：B。
8．（2025 吉林中考）竖炉炼铁的工艺流程如图所示。催化反应室中发生的反应之一为：CH4+CO22CO+2X。下列分析正确的是（　　）
A．赤铁矿石粉碎后可以增加铁元素的含量
B．原料是赤铁矿石、天然气、高温尾气
C．合成气中X的化学式为H2O
D．赤铁矿石和天然气的主要成分都属于化合物
【答案】D
【解析】A．赤铁矿石粉碎后可以增大反应物的接触面积，加快反应速率，不能增加铁元素的含量，故A错误；
B．原料有赤铁矿石、天然气，高温尾气是反应产物，不是原料，故B错误；
C．由质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类与数目不变，反应前有：碳原子2个、氢原子4个、氧原子2个；反应后有碳原子2个、氧原子2个，所以X的化学式为H2，故C错误；
D．赤铁矿石的主要成分是氧化物，天然气的主要成分是甲烷，都属于化合物，故D正确。
故选：D。
9．（205 云南昆明期末）某化学实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如图所示。
（1）在实验前，通入耐高温硬质玻璃管中的气体必须检验 　 ；
（2）反应前后耐高温硬质玻璃管中A处可以观察到的现象是 　 　；
（3）A处发生反应的化学方程式是 　 。
【答案】（1）一氧化碳的纯度；
（2）红棕色粉末逐渐变黑；
（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
【解析】（1）在实验前，通入耐高温硬质玻璃管中的气体必须检验一氧化碳的纯度，以防止加热时发生爆炸。
（2）一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，硬质玻璃管中A处出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑。
（3）一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
10．（2025 湖南长沙一模）金属钛是重要的航天、航海材料。钛因其硬度大、熔点高，常温下不和非金属、稀酸反应且与人体有很好的“相容性”，耐腐蚀性很强等优良性能，被誉为“未来金属”。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：
（1）下列用途与钛的性能相符的是 　 　（填字母）。
A.人造关节 B.保险丝 C.“奋斗者”号深海潜航器
（2）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒的氧化物气体，该气体的化学式为 　 　。
（3）从反应③获得的钛中常含有少量镁，可向钛中加入足量的 　 　（填试剂名称）去除。
【答案】（1）AC；
（2）CO；
（3）稀盐酸（合理即可）。
【解析】（1）A、钛与人体有很好的“相容性”，可用于人造骨，故A符合题意；
B、钛熔点高，不能用作保险丝，故B不符合题意；
C、钛硬度大，耐腐蚀性很强，则可以制作“奋斗者”号潜航器，故C符合题意；
（2）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成TiCl4和一种有毒的氧化物气体，根据质量守恒定律可知化学反应前后元素种类不变，反应前有钛、氧、碳、氯元素，反应后生成的TiCl4中只含有钛、氯元素，则该有毒气体中一定含有碳、氧元素，由于该有毒气体是一种氧化物，氧化物是由两种元素组成且其中一种元素为氧元素的化合物，则该气体为一氧化碳，化学式为CO；
（3）从反应③获得的钛中常含有少量镁，镁能与稀酸反应，钛常温下不与非金属、稀酸反应，故可向钛中加入足量的稀盐酸或稀硫酸，充分反应后经过过滤、洗涤、干燥，得到纯净的钛。
综合应用
11．（2025 湖北十堰期末）《天工开物》中记载了炼锡的场景：“凡煎炼亦用洪炉，入锡砂（主要成份是二氧化锡）数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化：火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注”。下列说法错误的是（　　）
A．鼓入空气的目的是提高氧气浓度从而提高炉温
B．加铅能使锡较易熔化流出，其原因是加入铅形成合金后熔点降低
C．炼锡的原理是用铅置换出锡
D．炼锡时，“洪炉”中若发生如下反应C+CO22CO，冶炼效果会更好
【答案】C
【解析】A、鼓入空气的目的是提高氧气浓度从而提高炉温，故A说法正确；
B、加铅能使锡较易熔化流出，其原因是加入铅形成合金后熔点降低，故B说法正确；
C、在金属活动性顺序中，铅排在锡的后面，因此铅不能置换出锡，故C说法错误；
D、炼锡时，“洪炉”中若发生如下反应CO2+C2CO，一氧化碳气体具有还原性，冶炼效果会更好，故D说法正确。
故选：C。
12．（2025 湖南郴州期末）如图所示，小海同学进行了模拟炼铁的实验。下列有关该实验的说法正确的是（　　）
A．此实验能说明CO具有氧化性
B．B装置的作用是吸收二氧化碳
C．A和C两处的酒精灯作用相同
D．实验开始前先通入CO再点燃A装置
【答案】D
【解析】A．此实验中一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，说明CO具有还原性，故A错误；
B．B装置的作用是检验一氧化碳还原氧化铁后生成的二氧化碳，故B错误；
C．A处的酒精灯用于加热氧化铁和一氧化碳的反应，C处的酒精灯用于点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气，故C错误；
D．实验开始前先通入CO再点燃A装置，是为了排除装置中的空气，防止爆炸，故D正确；故选：D。
13．（2025春 福建龙岩市期末）《天工开物》记载的“生铁、熟铁（单质铁的含量大于生铁）连续生成工艺”，处于当时世界领先地位，是现代冶金工艺的雏形，其流程如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．熔炼过程中铁的氧化物失去氧元素
B．选择足量的硫酸可证明生铁是混合物
C．生铁变成熟铁中通入氧气的主要目的是将铁氧化
D．工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气
【答案】C
【解析】A.熔炼过程中实际是铁矿石中主要成分（铁的氧化物）失去氧元素，被还原成铁的过程，故正确；
B、生铁是铁碳合金，加入足量稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，碳和稀硫酸不反应，充分反应后，有黑色固体剩余，说明生铁中除了铁，还含有其它物质，是混合物，故正确；
C、生铁和熟铁的含碳量不同，生铁中含碳量高，所以生铁中通入氧气的主要目的是：使碳燃烧生成二氧化碳，降低生铁中的含碳量，故错误；
D、工业炼铁需要铁矿石、焦炭、石灰石和空气作为原料，故正确。故选：C。
14．工业上炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁反应。某兴趣小组利用如图所示的微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法正确的是（　　）
A．实验时应先点燃酒精喷灯，后将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中
B．实验过程中观察到黑色固体逐渐变红
C．实验中观察到滤纸条变蓝，说明有二氧化碳生成
D．气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气
【答案】D
【解析】实验时应先将注射器内的一氧化碳推入硬质玻璃管中，后点燃酒精喷灯，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，说法错误。一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，说法错误。二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，实验中观察到滤纸条变红，说明有二氧化碳生成，说法错误。一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，气球的主要作用是防止尾气逸出污染空气，说法正确。故选D。
15．某钢铁厂每天消耗1000t含氧化铁76%的赤铁矿石，该厂理论上可炼得日产含杂质5%的生铁质量为多少？（高炉炼铁的原理为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2）
【解析】解：1000t含氧化铁76%的赤铁矿石中，氧化铁的质量为：1000t×76%＝760t，
设该厂理论上每天可炼得铁的质量为x。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
760t x
x＝532t，则该厂理论上可炼得日产含杂质5%的生铁质量为：532t÷（1﹣5%）＝560t。
答：该厂理论上可炼得日产含杂质5%的生铁质量为560t。
16．（2025 贵州贵阳南明区期中）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式　 　；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是　 　；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是　 　；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸．检验装置中的空气已排尽的方法是　 　。
【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；（2）石灰水变浑浊的现象；
（3）一氧化碳的可燃性采用点燃的方法处理一氧化碳，可以防止污染空气；
（4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的噗，证明空气已经排尽
【解析】（1）一氧化碳能与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以可以观察到石灰水变浑浊的现象；
（3）一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，利用一氧化碳的可燃性采用点燃的方法处理一氧化碳，可以防止污染空气；
（4）由于一氧化碳是可燃性的气体，与空气或氧气的混合气体点燃时易发生爆炸，所以，检验装置中的空气已排尽的方法是：在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的噗，证明空气已经排尽。
17．（2025春 四川成都锦江区期中）我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生成过程可用图2表示。根据图文回答下列问题。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 　 　 （写一种）；
（2）将铁矿石、煤捣碎的目的是 　 　 ；
（3）不断鼓入空气的目的是 　 ；
（4）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 　 ；
（5）撒入潮泥灰主要作用是 　 　 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 　 　 元素的含量；
（6）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 　 （填“高”或“低”），易于加工。
【答案】（1）磁铁矿或菱铁矿；
（2）增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分；
（3）使燃料燃烧更充分，提高炉温；
（4）3CO+Fe2O32Fe+3CO2或4CO+Fe3O43Fe+4CO2；
（5）使铁矿石中的二氧化硅转化成炉渣而除去；碳；
（6）低。
【解析】（1）常见的铁矿石有赤铁矿（主要成分Fe2O3）、磁铁矿（主要成分Fe3O4）、菱铁矿（主要成分FeCO3）等；
（2）反应物的接触面积越大，反应速率越快，则将铁矿石、煤捣碎的目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分；
（3）不断鼓入空气，空气中的氧气能支持燃烧，使燃料燃烧更充分，提高炉温；
（4）炼铁炉中用一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，用一氧化碳还原四氧化三铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为4CO+Fe3O43Fe+4CO2；
（5）撒入潮泥灰（主要成分是石灰石），石灰石可与二氧化硅反应，则撒入潮泥灰主要作用是使铁矿石中的二氧化硅转化成炉渣而除去，生铁中含有碳等杂质，不断翻炒液态生铁，能使碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，从而降低碳元素的含量；
（6）合金的熔点一般比组成它的纯金属低，钢是铁的合金，所以钢的熔点比纯铁低，易于加工。
18．（2025 广东广州越秀区期末）图1是模拟工业炼铁实验，图2是工业炼铁的主要设备高炉。
（1）图1中①处硬质玻璃管中的现象是 　 　，②处试管中反应的化学方程式为 　 　，③处酒精灯的作用是 　 　。
（2）下列实验步骤的先后顺序为 　 　（填序号），原因是 　 　。
①点燃酒精喷灯，给硬质玻璃管加热②通入一氧化碳
（3）图1反应结束时，熄灭酒精喷灯，停止加热，　 后停止通入一氧化碳。
（4）在高炉中发生了如图3的一系列化学反应：
其中反应②的化学方程式为 　 。
（5）通过高炉炼得的铁为生铁，生铁属于 　 　（选填“混合物”、“纯净物”）。
【答案】（1）红色粉末慢慢变成黑色；CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；点燃尾气，防止空气污染；
（2）②①；排净硬质玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
（3）待硬质玻璃管冷却至室温；
（4）①CO2+C2CO；
②混合物。
【解析】（1）一氧化碳具有还原性，在加热的条件下，一氧化碳能将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳，因此观察到①处硬质玻璃管中的现象是红色粉末慢慢变成黑色；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O，③处酒精灯的作用是点燃尾气，防止造成空气污染；
（2）实验中，先通入一氧化碳排净装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，给硬质玻璃管加热，以防气体不纯加热时发生爆炸；
（3）图1反应结束时，熄灭酒精喷灯，停止加热，待硬质玻璃管冷却至室温后停止通入一氧化碳，以防生成的铁被重新氧化；
（4）①碳与氧气反应生成二氧化碳，在高温的条件下，二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，化学方程式为CO2+C2CO；
②生铁的主要成分是铁，还含有碳等杂质，因此属于混合物。
拓展培优
19．（2025春 江西宜春期末）据《天工开物》记载我国古代以炉甘石（主要成分是ZnCO3）来升炼倭铅（即锌），其原理如图2。已知锌的熔点420℃、沸点906℃。则下列说法不正确的是（　　）
A．升炼倭铅过程包含分解反应和氧化还原反应 B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气的燃烧
C．“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化 D．冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
【答案】D
【解析】A、以炉甘石（主要成分是ZnCO3）来升炼倭铅（即锌）的过程中发生的反应有：在高温的条件下，碳酸锌分解为氧化锌和二氧化碳；在高温的条件下，二氧化碳与碳反应生成一氧化碳；在高温的条件下，一氧化碳与氧化锌反应生成锌和二氧化碳，包含分解反应和氧化还原反应，故A选项说法正确；
B、“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气的燃烧，故B选项说法正确；
C、氧气具有氧化性，在高温的条件下，锌会与氧气反应生成氧化锌，因此“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化，故C选项说法正确；
D、反应区温度在1100～1300℃，Zn变成蒸气与杂质分离，在兜室内冷凝成液体液体流出（冷凝区温度高于锌的熔点），故D选项说法错误。
故选：D。
20．（2024秋 黑龙江哈尔滨双城区月考）党的工作报告强调“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。某小组同学围绕铁的冶炼实现碳中和开展了项目式研究学习活动。
【研究一】工业炼铁
【设计方案】为了减少工业炼铁中CO、CO2的排放，小组同学基于碳中和理念设计了一个低碳行动方案，方案流程示意图如图1：
（1）石灰石在高炉炼铁中主要作用是，将矿石中的 　 　转变为滤渣。
（2）该方案的优点是除CO2、CO外，还可实现 　 　（填物质化学式）的部分或全部循环利用。
（3）焦炭是高炉炼铁的重要原料，高炉内如图反应3的化学方程式为①　 　，反应2体现了焦炭的②　 　性。
【研究二】模拟工业炼铁（装置如图2）
（4）下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的一项是 　 　。
A.实验前先点燃酒精喷灯预热再通入一氧化碳
B.用燃着的酒精灯可减少CO污染空气
C.硬质玻璃管中红棕色固体变为黑色
D.实验过程中澄清石灰水也可以起到吸收二氧化碳的作用
【答案】（1）二氧化硅。（2）CaCO3。
（3）①3CO+Fe2O32Fe+3CO2。②还原性。（4）A。
【解析】（1）石灰石在高炉炼铁中主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为滤渣（高温条件下碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙）。
（2）该方案的优点是除CO2、CO外，还可实现碳酸钙的部分或全部循环利用。
（3）①高炉内如图反应3过程中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。②反应2体现了焦炭的还原性。
（4）A.实验前先通入一氧化碳一段时间（排出装置中的空气，以防止一氧化碳和空气混合加热时可能发生爆炸），再点燃酒精喷灯预热，该选项不正确。
B.用燃着的酒精灯可减少CO污染空气，是因为一氧化碳燃烧生成二氧化碳，该选项正确。
C.硬质玻璃管中红棕色固体变为黑色，该选项正确。
D.实验过程中澄清石灰水也可以起到吸收二氧化碳的作用，该选项正确。
21．铁矿石质量的高低，严重影响钢铁冶炼的质量和生产，其中含硫量是衡量铁矿石质量的指标之一、炼铁过程中矿石中的硫转化为二氧化硫，会造成空气污染。遵义市一0六地质大队科研人员对某批次铁矿石（含60%Fe2O3）的含硫量进行了测定，测定结果为0.1%。某工厂欲用该批次铁矿石200t炼铁（冶炼原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2）。
（1）该工厂在冶炼该批次铁矿石时，需处理二氧化硫的质量约为 　 　t。
（2）请计算该工厂理论上可获得的铁的质量（写出计算过程）。
【解析】 解：设需处理二氧化硫的质量为x，
S+O2SO2
32 64
0.2t x
＝
x＝0.4t，所以需处理二氧化硫的质量约为0.4t。
（2）200t该批次铁矿石中Fe2O3的质量为：200t×60%＝120t，
设该工厂理论上可获得的铁的质量为y，
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
120t y
＝，y＝84t
答：该工厂理论上可获得的铁的质量为84t。
解题要点
了解常见铁矿石的主要成分是正确解答本题的关键。
解题要点
理解制备的工艺流程、了解冶炼钢铁的原理。
解题要点
了解常见铁矿石的主要成分是正确解答本题的关键。
解题要点
理解制备的工艺流程、了解冶炼钢铁的原理。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑