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金属的冶炼
1、人类掌握各种金属冶炼技术的时间表
在自然界中，仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，而大多数金属是以化合态(化合物)的形式存在的。
赤铁矿
方铅矿
孔雀石
元素以化合物形态存在则为化合态。
不同金属的化学活动性不同，它们在自然界中存在形式也各不相同。
化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。
元素以单质形态存在则为游离态。
不同金属的化学活动性不同，它们在自然界中存在形式也各不相同。
少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、银。
通常在金属氧化物中加入还原剂，夺取金属氧化物中的氧，从而使其还原成全属单质。
可以作还原剂的物质主要有
碳
、一氧化碳
和氢气
。
2、铜的冶炼
（1）木炭和氧化铜粉末在高温下的反应：
原理：C
+
2CuO
2Cu
+
CO2
↑
实验现象：黑色固体逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊。
氢气还原氧化铜
【实验】
原理：H2
+
CuO△Cu
+
H2O
现象：黑色粉末状固体逐渐变为红色，试管口有水珠生成。
注意事项：
a试管口应略向下倾斜，为了避免反应中生成的水倒流而炸裂试管。
b氧化铜要铺在试管底部，为了增大反应物的受热面积，加快反应速率。
c通氢气的导管应插到试管底部的氧化铜上方，一是为了避免氧化铜粉末堵塞导管口，二是易把试管里的空气赶净，加热后不致发生危险。
d实验之前先通氢气再加热，为了排除试管内的空气，防止氢气与空气混合加热时发生爆炸。实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气，直到试管冷却为止，为了防止生成的铜在温度较高时再次被氧气氧化成氧化铜，使实验失败。
小结：氢气早出晚归；酒精灯迟到早退。
e在进行计算时，因为要先通氢气，实验结束后还要通氢气，实际所用氢气的量要远大于理论用量。
3、铁的冶炼
铁矿石的冶炼是一个复杂的过程,但它的主要反应原理是在高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来
【实验】
一氧化碳还原氧化铁：3CO+Fe2O3
2Fe
+
3CO2
特别提醒：实验最好在通风橱中进行。
实验时应该先通—会一氧化碳，以排除试管中的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时引起爆炸。多余的一氧化碳不能直接排到空气中，应对着火焰烧掉。
3、还原反应与还原剂
含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应；
能从氧化物中夺取氧的能力叫做还原性，具有还原性的物质可作还原剂。如碳、一氧化碳和氢气。
二、物质间转化规律“八圈图”
例1、只用H2、C、CO、CuO、CaCO3，稀盐酸六种物质，进行单一或两两反应，可写出生成物中CO2的化学方程式有（???
）
A.3个????B.4个???C.5个?????D.6个
例2、铜是人类最早发现的金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。在实验室里我们常用氢气和一氧化碳还原氧化铜来的到金属铜，下图甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验装置，有关甲、乙两实验说法错误的是（
???）
A.甲实验试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流使试管炸裂
B.乙实验可以通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C.甲、乙两实验中，都应先通入气体，再加热，以防止发生爆炸
D.甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态铜，都发生了置换反应
例3、用含有二氧化碳和水蒸气杂质的某种还原性气体测定一种铁的氧化物（FexOy）的组成，实验装置如图所示：
（1）过程中丁装置中没有明显的变化，而戊装置中出现了白色沉淀，则该还原性气体是________.
（2）乙装置的作用是
________?。
（3）上述实验中，如果没有甲装置，将使测定结果中铁元素与氧元素的质量比________。（填“偏大”“偏小”或“无影响”）
例4、小金利用图所示装置进行甲、乙对比实验，探究温度对CO和Fe2O3反应的影响（固定装置略）。
(1)从实验安全角度考虑，图示装置还应采取的改进措施是____________。
(2)完全反应后，两组的生成物均为黑色粉末（纯净物），分别用两组生成物进行以下实验：
步骤
操作
甲组现象
乙组现象
1
称量黑色粉末质量/g
m1
m2
2
取黑色粉末，用磁铁吸引
能被吸引
能被吸引
3
取黑色粉末，加入稀盐酸
全部溶解，有大量气泡
无明显现象
4
取黑色粉末，加入足量CuSO?溶液
有红色物质生成
无明显现象
①甲组的黑色粉末与稀盐酸反应的化学方程式是____________。
②小金查阅资料后发现Fe2O3在常温下不与稀盐酸、CuSO4溶液反应，故猜想乙组的生成物为Fe2O3。他又发现m2恰好为________g，这可成为支持上述猜想的新证据。
(3)甲、乙两组实验说明温度对CO和Fe203反应有影响，且均体现出CO的________（填写化学性质）。
1.根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
该方案的重要目的是为了制备（???
）
A.HBr????B.CaO????C.H2?????D.Hg
2．如图为氢气还原氧化铜的实验装置图，下列有关分析正确的是
(
)
A．装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
B．在给试管内药品加热前，需先通氢气排尽试管内的空气
C．待药品完全反应后，需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D．该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
3.北京市食品药品监督管理局3月23日通报，某超市销售的“奇客”葱香全麦饼被检出铅超标.工业中制取铅的化学方程式为：①2PbS+3O═2PbO+2X；②PbO+C═Pb+CO，下列说法不正确的是（???
）
A.①中X的化学式为SO2???????B.②中生成的CO可以形成酸雨
C.②中C变现出了还原性???????D.②为置换反应
4.某同学对Fe2O3做了如图探究活动，已知氯气在水溶液中能将Fe2+转变为Fe3+
，
且每一步都充分反应。下列分析正确的是（??
）
A.无色气体可以使澄清石灰水变浑浊??????B.黑色粉末是Fe3O4
C.①过程Fe2O3中的氧元素全部转人无色气体???D.②过程有置换反应发生
5.如图是常见物质间的相互转化关系，A与C都是由相同两种元素组成的液体，A、C、E、G为化合物，G为红色粉末，F为常见金属单质，其余反应条件、反应物和生成物均已省略。
（1）B的化学式________；
（2）反应②的基本反应类型是________反应；
（3）在反应①中需要加入MnO2作为催化剂，反应前后MnO2的质量和________不变。
6.资料显示：碳还原氧化铁的过程如下图所示：
如图所示的实验中，反应前氧化铁和碳粉的质量分别为32
g和1.2
g，反应后得到气体A和28.8
g黑色固体B。(1)求白色沉淀的质量是________克。
（2）推断黑色固体B的化学式。(要求写出推断过程)
7.某科学兴趣小组的同学用如图装置，进行木炭还原CuO的探究实验，生成物是红色固体和无色气体。他们查阅资料后得知氧化亚铜（Cu2O）为红色固体，猜测反应物比例不同，产物也会不同。生成物中有CO2、CO和Cu，固体还可能有Cu2O，Cu2O能和常见的酸（HNO3除外）反应生成Cu2+和Cu，微量的CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。为此，请你和他们一起进行如下探究。
（1）该兴趣小组同学设计的木炭还原CuO实验装置有何不足之处？
（2）为验证产生的气体是CO2和CO的混合物，将混合气体进行如下操作：
实验中观察到________现象，则证明是CO2和CO的混合气体。
（3）探究红色固体中是否有Cu2O。设计一个简便的实验方案，如下表所示。
实验步骤
向剩余固体中加入稀盐酸反应后，静置
实验现象与结论
现象：________________；结论：红色固体中有Cu2O
化学反应方程式
________________________________
8.用以下实验装置进行氢气还原氧化铜，并测定某氧化铜样品的纯度（杂质不与氢气反应）。
（1）该实验中，装置乙的作用是________。
（2）在丙装置中加入
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克氧化铜干燥样品进行实验，完全反应前后装置丙和丁的质量如表：
装置丙
装置丁
反应前
48.8
克
161.2
克
反应后
46.5
克
163.9
克
①小明根据装置丙减少的质量就是氧元素质量，则氧化铜的纯度为
?
??。
②小丽想根据装置丁的质量变化进行计算，请帮小丽求出氧化铜样品的纯度。（写出计算过程）
（3）比较小明和小丽的计算结果，请分析导致这一结果的原因可能是
???。
A.装置的气密性不好
B.空气中的水分被丁处浓硫酸吸收
C.通入的氢气量不足
D.空气中的二氧化碳被丁处浓硫酸吸收
1.下列物质的转化，不能一步实现的是(
)
A.Cu→Cu(OH)2
???B.Ba(NO3)2→BaSO4???C.Zn→ZnCl2
????D.Ca(OH)2→NaOH
2.符合下列转化关系的物质甲是（???
）
A.Cu????B.CuO???C.Fe2O3???D.Mg
3.三国时的“红脸”关云长与北宋时的“黑脸”包公本是互不相干的著名历史人物，一首描述某一化学实验过程的诗将两人联系在一起，诗的内容如下：“包公静卧水晶房，轻风迎面喜洋洋，忽然一阵烈火起，烧得包公变云长，云长急令退烈火，只留轻风吹暖房。”诗中的“包公”是指黑色CuO粉末，“云长”指的是红色的铜，则轻风是指(
?
?
)
A.C????B.CO2????C.O2???D.H2
4.下列图象能正确反映其对应关系的是(???
)
A.①向NaOH溶液不断滴加稀盐酸
B.②向一定质量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入Zn粉
C.③向H2SO4和Na2SO4的混合溶液中滴加Ba(OH)2溶液至过量
D.④密闭容器内发生了分解反应
5.下列表中各组物质不能按照图中关系（“→”表示反应一步完成）转化是(?
)
?
A.A???B.B??C.C???D.D
6.如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。
（1）在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为________。
（2）反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是________。
7.现有A、B、C、D、E、F、G七种物质，C、F是最常见的金属，B是气体单质，D为浅绿色溶液，G为蓝色溶液，它们之间存在如下关系：
（1）推测下列物质的化学式：B________，D________，F________；
（2）写出C→A转化的化学方程式：________；
（3）写出C+E→B+D的化学方程式：________．
8.某气体可能由CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用下图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。
（1）甲装置中盛放的液体是________。
（2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有________（填化学式），同时乙装置中黑色固体变________色。
9.测定
BaCl2·XH2O
中结晶水数目的过程如图所示：
（1）样品用蒸馏水来溶解，写出此过程中电离方程式________。
（2）在操作过滤、洗涤环节中，需要先后用稀硫酸和蒸馏水洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是________。
（3）小金同学称量
a
克样品，经过一系列的操作后称得最后
b
克沉淀，计算
BaCl2·XH2O
中的
X=________。（用
ab
表示）
参考答案
例1、B
例2、D
例3、（1）CO（2）吸水，排除对氢气检验造成干扰（3）偏小
【解析】根据还原性气体与铁的氧化物反应生成物的验证来判断还原性气体的种类，再利用生成物的质量计算元素的质量，依据元素守恒计算出铁的氧化物中铁和氧元素质量，在解答时要注意还原性气体中杂质是否对结果产生干扰。
（1）丁装置中没有明显变化，则说明没有水生成，
戊装置中出现了白色沉淀，
说有有二氧化碳生成，则还原性气体为一氧化碳；
（2）因要检验还原后的产物是否有水，所以要用乙装置除去原气体中的水，排除对氢气检验造成干扰
；
（3）如果没有甲装置，由含有的二氧化碳会进入戊中，将使测定结果中氧元素质量偏多，则铁元素与氧元素的质量比偏小。
例4、(1)导管后放点燃的酒精灯或在导管后扎气球
(2)①Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
②4.64(3)还原性
1.C
2．B
3.B
4.B
5.（1）O2（2）分解（3）化学性质
6.（1）10克
（2）FeO
7.（1）缺少尾气处理装置
（2）澄清石灰水变浑浊，湿润的氯化钯试纸变蓝色
（3）溶液由无色变为蓝色；Cu2O+2HCl=CuCl2+Cu+H2O
8.（1）检验氢气中水分是否全部被除尽
（2）①76.7%；
②根据浓硫酸质量的增加量就是生成的水的质量，所以生成水的质量为：163.9g－161.2g=2.7g，设要生成2.7g水需要参加反应的氧化铜的质量为x则：
H2+CuO
△
Cu+H2O
80
18
X
2.7g
解得
x=12g
所以氧化铜的质量12g
（3）B
1.A
2.B
3.D
4.B
5.A
6.（1）CO和空气混合，加热可能会发生爆炸（2）收集CO，防止污染空气
7.（1）H2；FeSO4；Cu
（2）3Fe+2O2
点燃
Fe3O4
（3）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
8.（1）浓硫酸（或浓H2SO4）（2）CO；红
9.（1）BaCl2=Ba2++2Cl-
（2）取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加
AgNO3
溶液，若无白色浑浊出现，则表明Cl-已经冼净
（3）(233a-208b)/18b
2021-2022学年上学期浙教版科学九年级“培优提高”讲义（十五）
物质的转化规律（2）

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