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2024年中考化学二轮专题复习：金属冶炼的计算
一、选择题
1．铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其原理是在高温下，利用一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。在实验室里，用图1的装置进行一氧化碳与铁的一种氧化物（红色粉末）的反应实验。图2是实验过程中通入，CO质量与红色粉末质量的关系图。下列①～⑤的说法中，错误的个数是

①图1的设计存在明显的不足之处
②图1中A处的化学方程式为
③由图2可知，参加反应的CO的质量与通入的CO的质量不相等
④图2中c点时，图1A中固体质量为0g
⑤图2中a点时，图1A中化学反应已经开始发生了
A．四个 B．三个 C．二个 D．一个
2．现有6.4g某种铁的氧化物，用足量的CO将其完全反应，将生成的气体通过足量澄清石灰水，得到沉淀10.0g，则这种铁的氧化物可能是
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe2O3与Fe3O4的混合物 D．FeO与Fe3O4的混合物
3．CO2和CO的混合气体5g与足量灼热的氧化铁充分反应后，将生成的气体全部通入80克质量分数为20%的氢氧化钠溶液中充分吸收，测得最终所得溶液的质量为86.6克，则原混合气体中碳元素和氧元素的质量比为（　　）
A．9：16 B．1：2 C．3：8 D．17：8
4．将磁铁矿与木炭粉的混合物42.4g，隔绝空气加热到800℃恰好完全反应后得到固体质量33.6g（杂质不含铁元素，也不参加反应，碳元素完全转化成二氧化碳），则磁铁矿中铁元素的质量分数为
A．28%
B．42%
C．56%
D．60%
5．某同学利用以下实验装置准确测定出某混合气体中（成分：CO、CO2、H2）各组分的质量分数。实验时先通一段时间氮气，再继续实验（已知：3H2 +Fe2O32Fe+3H2O．实验中供选用试剂：①NaOH 溶液，②澄清石灰水，③浓硫酸。且装置中试剂均足量）。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙、丁中依次盛装试剂①、试剂③、试剂②
B．实验时，应先打开活塞 K，再用管式炉加热
C．装置戊的作用是吸收反应生成的水蒸气
D．测得装置甲、装置丁反点前后的质量差即可求出各组分的质量分数
6．Fe2O3、CuO的混合粉末3.20g，高温下与足量H2充分反应后，得到固体的质量可能为
A．2.24g B．2.40g C．2.56g D．4.00g
7．现将160 kgCuO和Fe2O3的固体混合物，在高温条件下与足量的CO充分反应后，得到金属的质量可能是
A．120kg B．112kg C．128kg D．130kg
8．我国古代将赤铜（Cu2O）、炉甘石（ZnCO3）和木炭混合加热到800℃得到黄铜（铜锌合金）。若冶炼时所用Cu2O与ZnCO3的质量比为26:25，则所得黄铜的含铜量为
A．67.5% B．51% C．65% D．64%
9．现有Fe3O4、Al2O3和CuO的混合物mg，在高温条件下用足量的木炭还原，得到金属混合物6.5g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水全部吸收后，产生15.0g白色沉淀，则m的数值为
A．20 B．10.2 C．15 D．11.3
10．现有Fe2O3和CuO的固体混合物24g，在高温条件下与足量的CO反应，将反应后所得的CO2气体通入足量石灰水中，生成白色沉淀40g。则原固体混合物中含Fe和Cu的元素质量之和为
A．17.6g B．12.8g C．11.2g D．6.4g
二、填空与简答
11．人类的生产和生活都离不开金属材料。
(1)常温下大多数金属都是固体，但体温计中的金属却是液体，该金属是 。
(2)铁锅是有益于人类健康的理想炊具，但它很容易跟 等发生反应而生锈。
(3)比较两种铁矿石磁铁矿（主要成分Fe3O4）和菱铁矿（主要成分FeCO3），从化学的角度分析“采用磁铁矿作炼铁原料更具优势”的原因 。
(4)向含有氯化铜、氯化锌、稀盐酸的混合溶液中加入过量铁粉，充分反应后过滤，滤液中含有的溶质是 （填写化学式）。
12．金属在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）铝在空气中具有很好的抗腐蚀性能，原因是（用化学方程式表示）
（2）春节期间，小明妈妈从市场买了一匹金黄色的“金马”回来做装饰品，小明怀疑它是锌铜合金而不是黄金，为了辨别真伪，他选用下列 ；有关的化学方程式
A．硫酸 B．硝酸钠 C．氯化镁
（3）工业上用一氧化碳高温还原980t含氧化铁80%的赤铁矿石来炼铁，相关的化学方程式 ；可炼出含铁98%的生铁 t。
（4）在硫酸铜、硫酸锌和稀硫酸的混合溶液中，加入一定量的铁粉，使之充分反应后，铁粉有剩余，过滤，则滤液中存在大量的阳离子 （填离子符号）
三、实验题
13．某研究小组欲检验草酸晶体（H2C2O4·2H2O）样品分解产物，并测定样品中草酸晶体的质量分数（假设杂质不参与反应）。
查阅资料知：草酸晶体熔点低；浓硫酸可作为干燥剂；无水硫酸铜遇水能由白色变为蓝色；
草酸晶体（H2C2O4·2H2O）在175℃分解成CO2、CO、H2O。
（1）写出草酸晶体分解的化学反应方程式： 。
（2）图1是加热装置。最适宜的加热分解草酸晶体装置是 。
（3）为了检验分解产物装置从左到右的连接顺序为（仪器可以重复使用）发生装置→ 。
（4）C处反应的现象： 。
（5）装置E的作用是： 。
（6）为测定样品中草酸晶体的质量分数，设计如下方案：称取一定量样品，用上述装置进行实验，称量装置C反应前后的质量差。由此计算出的实验结果比实际值偏低，排除仪器和操作因素，其可能原因： （答出一条即可）。
（7）用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石炼出583t铁合金（该合金中只含铁和碳两种元素）。
求：①该合金中纯铁的质量 。
②判断该合金是生铁还是钢？ （写出判断依据）
四、填空与简答
14．金属材料广泛应用于生产生活中。
（l）铝块能制成铝箔是利用了铝的 性（填“导电”或“延展”）。
（2）为探究铝、铜的金属活动性顺序，某同学选用了下列药品进行实验，其中可行的是 （填字母）。
A铝丝、铜丝、氯化镁溶液B铝丝、铜丝、硫酸铜溶液
（3）A～G是初中化学常见的物质。已知A为黑色固体单质，B为红棕色粉末，G为紫红色固体单质，它们的转化关系如下图所示，回答问题。
①写出化学式：A ；B 。
②反应II的化学方程式为 。
③反应Ⅲ的化学方程式为 。
（4）用1600t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为 t（结果保留至0.1）。
15．某种铁的冶炼流程如下图所示。
（1）“燃烧室”中CH4燃烧的作用是 。
（2）整个流程中，化合价发生改变的元素有 种。
（3）若用CO还原含160 t Fe2O3的赤铁矿，则炼出铁的质量为 t。
五、科学探究题
16．工业铁红的主要成分是Fe2O3，还含有少量的FeO、Fe3O4，为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析。
【资料1】草酸晶体（H2C2O4 3H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：
H2C2O4 3H2OCO2↑+CO↑+4H2O
【问题讨论】用如图所示装置进行实验：

（1）实验前应先检查装置的气密性。
（2）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是 （填字母编号）
a．浓硫酸 b．澄清的石灰水 c．氢氧化钠溶液
（3）B装置的作用是 。
（4）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：
①加热前将装置中的空气排出，防止发生爆炸
②停止加热后 。
【数据分析与计算】
【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数
铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4
铁的质量分数 77.8% 70.0% 72.4%
（5）称取铁红样品10.0g用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数。
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg，则m的取值范围是 。
②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是 。（计算结果精确到0.1%）
【实验评价】
（6）本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数会 （填“偏小”、“不变”或“偏大”）。
六、计算题
17．我国是世界钢铁产量最大的国家，炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
(1)上述反应不是置换反应的理由是：_____________________________。
(2)根据化学式计算：Fe2O3中铁元素的质量分数。
(3)根据化学方程式计算：用含Fe2O3 60%的赤铁矿石800 t，理论上可炼出纯铁多少吨？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】①图1中剩余的一氧化碳会排放到空气中，造成污染，缺少尾气处理装置，故说法正确；
②图1中A处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，故说法错误；
③实验开始先通入一氧化碳，排尽试管内空气，防止加热发生爆炸，反应完成要继续通一氧化碳，防止生成的铁被氧化，此两步一氧化碳都未发生反应，所以参加反应的CO的质量与通入的CO的质量不相等，故说法正确；
④一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，图2中c点时，氧化铁已完全反应生成黑色固体铁，所以图1A中固体质量不是0g，故说法错误；
⑤图2中a点时，固体的质量没有减少，说明图1A中化学反应没有发生，故说法错误。
故选B。
2．D
【详解】设产生10g沉淀需要二氧化碳的质量为m
m=4.4g
设铁的氧化物的化学式为FexOy
x ：y=6:7≈0.86
FeO中铁、氧的原子个数为1：l，比值1；Fe2O3中铁、氧的原子个数为1:1.5，比值0.67；Fe3O4中铁、氧的原子个数为1:1.3，比值0.75；根据极值法，所以铁的氧化物中一定含有FeO，可能含有Fe2O3、Fe3O4其中的一种或两种；故选D。
3．A
【详解】通过分析可知，混合气中的一氧化碳会与氧化铁中的氧元素生成二氧化碳，反应后氢氧化钠溶液增加的质量即为二氧化碳质量，氢氧化钠溶液增加的质量为：86.6g-80g=6.6g。
与氢氧化钠反应的二氧化碳中碳元素的质量即为混合气体中碳元素质量。混合气体中碳元素质量：6.6g× =1.8g，混合气体中氧元素的质量为5g-1.8g=3.2g；
混合气体中碳元素和氧元素的质量比为：1.8g：3.2g=9：16；
故选A。
4．B
【详解】根据题意可知，生成二氧化碳的质量为42.4g-33.6g=8.8g
设磁铁矿中Fe元素的质量为x，四氧化三铁的质量为y，则：
x=16.8g
y=23.2g
则磁铁矿中铁元素的质量分数为 ×100%=42%。
故选B。
5．D
【详解】A．甲装置的作用是除去混合气体中的二氧化碳，乙装置的作用是干燥气体，丁装置的作用是吸收生成的水蒸气，甲、乙、丁中依次盛装试剂①、试剂③、试剂③，故A错；
B．加热前应先通一会氮气把装置内的空气排净，开始加热后，再通入混合气体，一来防止形成混合气体发生爆炸；另外，气体量一定，先加热，保证在通气体后能发生反应，以免造成气体浪费使测定结果不准确，故B错；
C．装置戊的作用是防止空气中的二氧化碳进入丁装置，造成误差，故C错；
D．测得装置甲、装置丁反点前后的质量差可可得出原混合气体中二氧化碳的质量和反应生成的水的质量，进而求出原混合气体中的氢气和一氧化碳的质量，求出各组分的质量分数，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】Fe2O3、CuO的混合粉末3.20g，高温下与足量H2充分反应后，得到固体是铁和铜的混合物，假设原物质全是Fe2O3，根据元素守恒可知，氧化铁中铁元素的质量为，则被还原后得到铁的质量为2.24g，假设原物质全是CuO，则被还原后得到的固体是，所以现在所得固体质量应介于2.24g和2.56g之间，故选B。
7．A
【详解】
由于是160 kgCuO和Fe2O3的固体混合物，根据化学方程式体现的质量关系可知，生成固体质量介于112kg～128kg之间；
故选A。
8．D
【分析】根据化学反应中，反应前后元素的种类和质量不变进行分析。
【详解】黄铜中的铜来自于赤铜、锌来自于炉甘石，所用Cu2O与ZnCO3的质量比为26：25。设赤铜的质量为26m，炉甘石的质量为25m。铜的质量为，锌的质量为，
铜的质量分数为÷（+）=64%。
故选D。
9．D
【详解】设生成的二氧化碳的质量为 x，则在高温条件下用足量的木炭还原 Fe3O4、Al2O3 和 CuO 的混合物，反应方程式为 Fe3O4+2C 3Fe+2CO2↑、2Al2O3+3C 4Al+3CO2↑、C+2CuO2Cu+CO2↑，由反应方程式可知，生成的二氧化碳中的氧元素都来自于金属氧化物中，则混合物中氧元素的质量为，因为金属混合物6.5g，所以 Fe3O4、Al2O3 和 CuO 的混合物的质量=6.5g+4.8g=11.3g，即m=11.3g，故选D。
10．A
【分析】本题考查根据化学反应方程的计算。
【详解】设混合物反应后产生的二氧化碳质量为x，设混合物中氧化铁为y，则氧化铜为24g-y

x=17.6g

0.825×y+0.55×（24g-y）=17.6g
y=16g，则氧化铁16g，氧化铜为8g
故Fe和Cu的元素质量之和为
故选A。
【点睛】化学反应方程式中物质相对分子质量之比等于实际实际之比。
11．(1)汞/Hg
(2)氧气、水/O2、H2O
(3)磁铁矿中铁元素的含量更高
(4)ZnCl2和FeCl2
【详解】（1）常温下大多数金属都是固体，但体温计中的金属却是液体，该金属是汞，汞是常温下唯一的液态金属；
（2）铁生锈实际是铁与空气中的氧气和水分发生化学反应；
（3）比较两种铁矿石磁铁矿（主要成分Fe3O4）和菱铁矿（主要成分FeCO3），从化学的角度分析“磁铁矿作炼铁原料更具优势”，其原因是磁铁矿中铁元素含量更高；
（4）铁、锌、铜的金属活动性由强到弱的顺序为锌、铁、铜，向含有氯化铜、氯化锌、稀盐酸的混合溶液中加入过量铁粉，铁不能与氯化锌反应，铁先与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，氯化铜完全反应后，铁再与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，且稀盐酸完全反应，则反应后过滤，滤液中含有的溶质是反应生成的氯化亚铁和没有参加反应的氯化锌，其化学式分别为FeCl2、ZnCl2。
12． A 560t Fe2+、Zn2+/ Zn2+、Fe2+
【详解】（1）铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜氧化铝Al2O3，保护内部的铝不被腐蚀，反应的化学方程式为：；
（2）在金属活动性顺序表中，锌在氢前，能与稀硫酸反应生成硫酸锌并放出氢气，而金不能；硝酸钠、氯化镁与铜、锌、金都不能发生反应。春节期间，小明妈妈从市场买了一匹金黄色的“金马”回来做装饰品，小明怀疑它是锌铜合金而不是黄金，为了辨别真伪，他选用下列硫酸。故选A；有关的化学方程式为：；
（3）一氧化碳高温条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
设：可炼出含铁98%的生铁的质量为x，则生成铁为98%x，

x=560t。
（4）在金属活动性顺序表中，铁在氢、铜的前面，锌的后面，铁能与稀硫酸和硫酸铜反应，均生成硫酸亚铁，铁与硫酸锌不反应，铁粉有剩余，故滤液中含有硫酸亚铁和硫酸锌，存在大量的阳离子是Fe2+、Zn2+。
13． c B→A→D→C→A→E 黑色固体逐渐变为紫红色（合理即可） 收集有害气体防止污染空气（合理即可） 一氧化碳未完全反应（合理即可） 解：设该合金中纯铁的质量为x
合金碳元素的质量分数=
由于含碳量2%<3.9%<4.3%，所以该合金为生铁。
答：该合金中纯铁的质量为560t；该合金为生铁。
【详解】（1）草酸晶体（H2C2O4·2H2O）在175℃分解成CO2、CO、H2O，反应的化学方程式为；
（2）草酸晶体熔点低，分解温度高于草酸的熔点，草酸已熔化，分析a、b、c三个装置特点可知，适宜的加热分解草酸晶体装置是c；
（3）草酸分解产物为CO2、CO、H2O，要用无水硫酸铜先检验水，接着用澄清石灰水检验二氧化碳，再用氧化铜和澄清石灰水检验一氧化碳，最后用E收集尾气，为了检验分解产物装置图2从左到右的连接顺序为发生装置B→A→D→C→A→E；
（4）一氧化碳与黑色氧化铜反应能生成红色铜和二氧化碳，则C处反应的现象是黑色粉末变为红色；
（5）一氧化碳有毒，会污染空气，则装置E的作用是收集尾气，防止污染空气；
（6）依据题意可知，为测定样品中草酸晶体的质量分数，称取一定量样品，用上述装置进行实验称量装置C反应前后的质量差，计算出的实验结果比实际值偏低，其可能原因草酸分解生成的CO没有与CuO完全反应；
（7）见答案。
14． 延展 B C Fe2O3 CO2+C2CO Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 933.3
【详解】（1）金属可以抽成丝或碾成片，这种性质叫做金属的延展性，铝块能制成铝箔（铝片）是利用了铝的延展性。故填：延展。
（2）A.铝和铜的金属活动性都比镁弱，铝丝、铜丝都不和氯化镁溶液反应，两种金属单质放入氯化镁溶液都无现象，不能判断铝、铜的金属活动性顺序，故A不符合题意；
B.将铝丝放入硫酸铜溶液，可以置换出金属铜（红色固体），说明铝的化学性质比铜活泼，故B符合题意。故选B。
（3）已知A为黑色固体单质，B为红棕色粉末，G为紫红色固体单质，所以可以知道G是Cu，B是Fe2O3，A可以还原氧化铁，它是碳单质（C），由它们的转化关系图可知，A、B反应生成铁和二氧化碳，铁可以与硫酸铜反应生成G（铜），所以C是CO2，D是Fe，CO2和A（碳）在高温条件下反应生成E（一氧化碳），一氧化碳在加热条件下与F（氧化铜）反应生成G（铜）。
①由以上分析可知A为碳单质，B为氧化铁，故填：C；Fe2O3。
②由以上分析可知，反应II是二氧化碳与碳单质的反应，故反应的方程式为：CO2+C2CO。
③由以上分析可知，反应Ⅲ是铁与硫酸铜的反应，故反应的方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
（4）解：设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为X。
1600t含氧化铁80%的赤铁矿石中氧化铁的质量为：1600t×80%=1280t。
X≈933.3t。
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为933.3t。
15． 提供高温条件 4 112
【详解】（1）甲烷燃烧放出了大量的热，能够给炼铁提供热量，所以“燃烧室”中CH4燃烧的作用是：燃烧产生热量，提供高温的条件；故填：提供高温条件；
（2）在燃烧室内，甲烷与氧气燃烧生成水和二氧化碳，碳元素与氧元素的化合价发生了改变；在催化反应室内甲烷与二氧化碳、水反应生成一氧化碳和氢气，碳元素与氢元素的化合价发生了改变；在还原反应室内，一氧化碳、氢气与氧化铁反应生成铁、二氧化碳和水，铁元素、氢元素、碳元素发生了改变。总之，整个流程中，化合价发生改变的元素有碳、氢、氧、铁四种；故填：4；
（3）由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类与质量不变，因此用CO还原含160 t Fe2O3的赤铁矿，则炼出铁的质量为160t××100%=112t；故填：112。
16． c、a 检验二氧化碳是否被A装置完全吸收 把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中 7.0＜m＜7.78 76.0% 偏小
【详解】（2）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则需要除去二氧化碳气体和水蒸气，氢氧化钠溶液能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，除去二氧化碳，浓硫酸能够吸收水蒸气；因此装置A中的试剂为氢氧化钠溶液，装置C中的试剂为浓硫酸；故填字母编号为c、a；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，用B装置检验二氧化碳是否被A装置完全吸收；
（4）该实验的目的是为了测定铁红中铁的质量分数，结合相关装置、实验流程及反应原理可知，利用一氧化碳还原铁的氧化物，生成二氧化碳，通过碱石灰吸收产生的二氧化碳，根据二氧化碳的质量，可以计算铁红中氧元素的质量分数，从而计算出铁元素的质量分数，因此对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：加热前将装置中的空气排出，防止发生爆炸，停止加热后把反应生成的二氧化碳全部排入E装置中；
（5）根据表格中提供的数据可以进行计算：
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为mg，铁存在与三种氧化物中，最大值按FeO中铁元素的质量分数计算，最小值按Fe2O3中铁元素质量分数计算，m的取值范围是：10.0g×70.0%＜mg＜10.0g×77.8%，即7.0＜m＜7.78；故填7.0＜m＜7.78；
②实验前后称得E装置增重6.6g，说明反应生成了6.6g二氧化碳，6.6g二氧化碳中氧元素质量为：6.6g××100%＝4.8g，二氧化碳中的氧元素一半来自于铁的氧化物，因此铁红中氧元素质量为：4.8g÷2＝2.4g，则此铁红中铁的质量分数是：×100%＝76.0%，注意计算结果精确到0.1%；故填：76.0%；
（6）本实验中如果缺少C装置，有水分进入E装置中，会导致测定的二氧化碳质量偏大，计算时氧元素质量偏大，从而导致测得样品中铁的质量分数会偏小；故填偏小。
【点睛】本题考查实验探究与分析，合理设计实验，科学地实施实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，做此类题的关键是要分析清楚实验原理，再按照题目中的实验步骤进行综合分析，涉及到计算问题，要分析透彻计算数据的来龙去脉，同时注意答题的要求。
17．（1）置换反应反应物是单质和化合物，生成物也必须是单质和化合物上述反应反应物都是化合物不符合要求，不属于置换反应；（2）70%；（3）336吨
【详解】（1）根据置换反应的定义单质和化合物生成单质和化合物的化学反应属于置换反应炼铁反应物都是化合物不属于置换反应；
（2）Fe2O3中铁元素的质量分数 ，故填：70%；
（3）设理论上可炼出铁的质量为x
X=336t
答：理论上可炼出纯铁336吨。
【点睛】本题考查化学方程式的一般应用，通过化学方程式来计算反应物或生成物质量，计算的时候需要注意纯量的代入，混合物要转化为纯净物质量，溶液质量要转化为溶质质量。
答案第1页，共2页

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