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课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 金属矿物、铁的冶炼
分层作业
1．（24-25九年级上·湖南长沙·期末）地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是（ ）
A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au)
2．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期末）五金的原始含义是指金、银、铜、铁、锡五种金属，在古代五金中没有铝的原因是（ ）
A．铝的密度小 B．铝元素在地壳含量低
C．铝活泼难制取 D．铝的硬度不高
3．（2025·广西河池·二模）常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是（ ）
A． B． C． D．
4．（24-25九年级下·广东中山·阶段练习）铝及铝合金有很多优良性能，铝土矿的主要成分是（ ）
A．SiO2 B．Al2O3 C．Fe3O4 D．CaCO3
5．（2025·广西柳州·二模）炼铁选用的铁矿石，不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少，有以下几种铁矿石：磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）、黄铁矿（），你认为最不适宜炼铁的是（ ）
A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．褐铁矿 D．黄铁矿
6．（2025·湖北·二模）《天工开物》记载了古代冶铁工艺，“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。……凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭……扇炉风箱……土化成铁之后，从炉腰孔流出。”下列理解错误的是（ ）
A．“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量
B．“或用木炭”只是为炼铁提供热量
C．“扇炉风箱”增加炉内氧气含量
D．“土化成铁”指由铁矿石炼成生铁
7．（24-25九年级下·四川成都·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。
8．（2025·四川成都·二模）竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题。
(1)赤铁矿属于 (选填“纯净物”或“混合物”)，其主要成分是 。
(2)粉碎机将矿石粉碎的目的是 ______________________ 。
(3)请任写一个还原反应室中发生的反应 ________________________ 。
(4)在催化反应室中，高温尾气中的二氧化碳和天然气发生反应生成合成气，请写出该反应的化学方程式 _________________ 。
9．（2025·江苏宿迁·中考真题）某炼铁厂以焦炭、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：
(1)写出方框中相应物质的化学式 。
(2)现有1600t含75％氧化铁的赤铁矿，理论上最多能炼出纯铁的质量是多少(利用化学方程式计算)？
10．（24-25九年级上·广东汕头·期末）构建知识网络是一种重要的学习方法。如图为兴趣小组绘制的铁的化学性质知识网络图。
(1)反应①中另一反应物可以是 (填化学式)。
(2)早在西汉时期，我国劳动人民就利用反应②制取铜，称为“湿法炼铜”，该反应的现象是 。
(3)为了测定某生铁中铁的含量，该小组利用反应③的原理进行如下实验：将一定质量的生铁样品(杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应)放入足量的稀硫酸中，充分反应后，生成0.2g气体；过滤，将所得固体洗涤、干燥后称得其质量为0.2g。计算该生铁中铁的质量分数。(结果精确到0.1%)
11．（2025·江苏苏州·二模）“氢冶金”技术有助于钢铁行业绿色化转型，其主要生产流程如下。下列说法不正确的是（ ）
A．“氢冶金”技术最大特点是节能环保
B．电解池中得到的氢气和氧气的体积比为1：2
C．氢气和铁矿石反应时有单质铁生成
D．和高炉炼铁相比，“氢冶金”获得铁水纯度高
12．（2025·四川成都·二模）科学技术典籍《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列有关说法正确的是（ ）
A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素
B．“淘洗铁砂”：铁砂（主要成分为）能溶于水
C．“生熟炼铁”：炼铁过程中发生了还原反应
D．“锤锻成钢”：生铁高温下锻打成钢，碳元素含量升高
13．（2025·山东临沂·一模）春秋初期，在1000℃左右的温度下，使木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较多杂质的海绵铁。当代工业中，海绵铁可用于生产羰基铁粉[制备羰基铁粉Fe(CO)5的过程如图所示]，羰基铁粉主要用于国防军工领域。下列说法正确的是
A．海绵铁是纯净物
B．赤铁矿的主要成分为Fe3O4
C．炼制海绵铁的过程中，木炭只作为燃料使用
D．制备羰基铁粉过程中，循环利用的物质是CO
14．（2025·湖北襄阳·模拟预测）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。
(1)战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 形式存在（填“单质”或“化合物”）。
(2)西汉刘安所著的《淮南万毕术》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁金，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是 ___________________________ 。
(3)明代宋应星所著的《天工开物》介绍了“火法炼锌”的方法：“把炉甘石和煤炭饼装入炼锌罐，如下图所示，泥封，其底铺薪，发火煅红，冷定毁罐取出”。
1 在反应区中，炉甘石在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，该氧化物的化学式为 。
②必须“冷定”后才能“毁罐”取锌。请从化学变化的角度解释其原因 ____________________________ 。
15．（2025·广东梅州·模拟预测）“竖炉绿电绿氢冶金”的流程如图1所示，根据题中信息回答问题：
(1)将铁矿石粉碎的目的是 _____________________________ 。
(2)下列属于可再生能源的是 (多选，填字母)。
a．风能 b．地热能 c．石油 d．生物质能
(3)利用绿电制“绿氢”的反应化学方程式为 ___________________ 。“绿氢”和其他制氢方式的成本和碳排放情况如图2所示，请分析，绿氢的优点 。
(4)竖炉中冶铁的反应属于 (填基本反应类型)。
(5)高炉炼铁与绿氢冶铁的部分参数如下表，分析两者产物不同的原因 ______________ 。
冶炼方式 高炉炼铁 绿氢冶铁
原料 焦炭、石灰石、空气、铁矿石 铁矿石、氢气、石灰石
反应温度 (熔融态) 800-1200℃(固态还原)
产物 液态生铁 固体海绵铁
(6)固体海绵铁暴露于空气中易自燃，保存海绵铁的方法： (写一条)。
16．（2025·江苏苏州·模拟预测）铁的广泛应用对工业革命的兴起和发展越到了关键作用，其冶炼过程是化学学习与研究的重要课题。
I．高炉炼铁
工业上常用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)冶炼生铁，高炉炼铁的设备结构如图1所示。
(1)炼铁的主要原理为 _____________________ (用化学方程式表示)。
(2)加入石灰石的目的是将铁矿石中的少量SiO2在高温条件下转化为炉渣(CaSiO3)除去，过程中还生成了二氧化碳，该反应的化学方程式为 _____________________ 。
经过上述过程高炉底部得到液态形式的铁水及固体炉渣，通过不同高度的出口分离铁水与炉。
(3)能实现渣铁分离说明炉渣具有的性质是 (任写一条)。
(4)该过程运用的物质分离的一般思路与方法是___________(将序号排序)。
A．分析混合物成分 B．找到分离方法 C．寻找成分性质差异
Ⅱ．高炉尾气处理
高炉炼铁尾气中含有少量H2S等含硫气体，经燃烧后以SO2形式进入大气造成污染，处理H2S的过程包含两个阶段，反应阶段：2H2S+3O2SO2+2H2O，催化阶段：2H2S+SO23S+2H2O。
(5)反应阶段中硫元素的化合价在反应后 (填“升高”或“降低”)。
(6)活性Al2O3可作为催化阶段的催化剂、其活性会随温度的改变而发生改变，测得H2S的转化率随温度的变化曲线如图2所示。当温度高于t2℃时，H2S的办转化率迅速下降的原因可能是 _______ 。
Ⅲ．氢能炼铁替代高炉炼铁
同学们了解到可以利用氢气代替焦炭作为原料炼铁，如图3，分析该过程。
(7)从下部喷吹氢气，上部加入铁矿石的目的是 ______________________ 。
(8)某工艺每生成1吨铁水时，喷吹氢气的量与氢气利用率的关系如图4所示，可得出的结论是 ____________________________________ 。
(9)在某工艺下，氢气炼铁能得到海绵铁(多孔状的块状固体物质)，可用于除去工业废水中的重金属离子。海绵铁能用于废水处理的原因是 ___________________ 。
答案和解析
1．（24-25九年级上·湖南长沙·期末）地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是（ ）
A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au)
【答案】D
【分析】地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中，大多数金属在自然界中以化合物的形式存在，但少数不活泼金属如金、银等能以单质形式存在。
【解析】A.钠是非常活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，例如氯化钠等，故A错误；
B.铁是比较活泼的金属，在自然界中主要以化合物的形式存在，如氧化铁等，故B错误；
C.铜虽然相对不那么活泼，但在自然界中也大多以化合物形式存在，如硫酸铜等，故C错误；
D.金是很不活泼的金属，在自然界中主要以单质的形式存在，故D正确；
故选: D。
2．（24-25九年级上·辽宁鞍山·期末）五金的原始含义是指金、银、铜、铁、锡五种金属，在古代五金中没有铝的原因是（ ）
A．铝的密度小 B．铝元素在地壳含量低
C．铝活泼难制取 D．铝的硬度不高
【答案】C
【解析】虽然铝是地壳中含量最多的金属元素，但由于铝的化学性质活泼，所以在古代很难制取，与铝的密度、硬度无关，故选C。
3．（2025·广西河池·二模）常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】A、Fe2O3是赤铁矿的主要成分，俗称铁红，可用于炼铁等，该选项错误；
B、Fe3O4是磁铁矿的主要成分，具有磁性，也可用于炼铁等，该选项正确；
C、FeCO3是菱铁矿的主要成分，在一定条件下可用于提取铁元素，该选项错误；
D、Al2O3是铝土矿等含铝矿石的主要成分，是冶炼铝的重要原料，该选项错误。
故选B。
4．（24-25九年级下·广东中山·阶段练习）铝及铝合金有很多优良性能，铝土矿的主要成分是（ ）
A．SiO2 B．Al2O3 C．Fe3O4 D．CaCO3
【答案】B
【解析】铝土矿的主要成分Al2O3；
故选B。
5．（2025·广西柳州·二模）炼铁选用的铁矿石，不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少，有以下几种铁矿石：磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）、黄铁矿（），你认为最不适宜炼铁的是（ ）
A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．褐铁矿 D．黄铁矿
【答案】D
【解析】化学反应前后元素的种类不变，磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）中含有Fe、O、H元素，生成物不会产生含硫、氮元素的污染物，黄铁矿（）含有硫元素，会产生二氧化硫等污染物，所以最不适宜炼铁的是黄铁矿，故选D。
6．（2025·湖北·二模）《天工开物》记载了古代冶铁工艺，“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。……凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭……扇炉风箱……土化成铁之后，从炉腰孔流出。”下列理解错误的是（ ）
A．“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量
B．“或用木炭”只是为炼铁提供热量
C．“扇炉风箱”增加炉内氧气含量
D．“土化成铁”指由铁矿石炼成生铁
【答案】B
【解析】A、“既炒则熟”，炒的过程中碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低生铁中的含碳量，将生铁转化为钢，故A正确；
B、“或用木炭”，木炭不仅为炼铁提供热量，还作为还原剂参与反应，将铁矿石中的铁还原出来，故B错误；
C、“扇炉风箱”可以增加炉内氧气含量，使燃料燃烧更充分，提供更多的热量，同时也有利于碳与氧气反应，故C正确；
D、 “土化成铁”，这里的土指铁矿石，通过一系列反应将铁矿石炼成生铁，故D正确。
故选B。
7．（24-25九年级下·四川成都·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（合理即可）
(2)增大反应物间的接触面积，使反应更快，更充分
(3)提高炉温
(4)/
(5) 除杂 碳/C
(6)低
【解析】（1）常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿；
（2）将铁矿石、煤捣碎的目的是增大反应物间的接触面积，使反应更快，更充分；
（3）不断鼓入空气的目的是为燃烧提供充足的氧气，使燃烧更加充分，为反应提供更高的温度；
（4）赤铁矿的主要成分为氧化铁，磁铁矿的主要成分为四氧化三铁，氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为：，四氧化三铁与一氧化碳在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为；
（5）潮泥灰的主要成分是碳酸钙，碳酸钙在炼铁过程中的主要作用是吸收反应中产生的杂质，产生炉渣，故撒入潮泥灰达到除杂的目的；
铁的熔点是1535℃，则液态的生铁为温度很高，不断翻炒液态生铁，是为了让生铁中的碳与氧气接触燃烧，以达到降低碳元素含量的目的；
（6）钢是铁与碳等物质形成的合金，合金的熔点比其中组成中的纯金属熔点低，故钢的熔点比纯铁熔点低。
8．（2025·四川成都·二模）竖炉炼铁的工艺流程示意图如下所示，请回答下列问题。
(1)赤铁矿属于 (选填“纯净物”或“混合物”)，其主要成分是 。
(2)粉碎机将矿石粉碎的目的是 ______________________ 。
(3)请任写一个还原反应室中发生的反应 ________________________ 。
(4)在催化反应室中，高温尾气中的二氧化碳和天然气发生反应生成合成气，请写出该反应的化学方程式 _________________ 。
【答案】(1) 混合物 Fe2O3
(2)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(3)/
(4)
【解析】（1）赤铁矿含有多种物质，是混合物，主要成分是氧化铁（Fe2O3）。
（2）粉碎矿石可增大反应物接触面积，使反应更充分、速率更快。
（3）还原反应室中，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，即，氢气还原氧化铁生成铁和水，即。
（4）天然气主要成分甲烷（CH4）与二氧化碳在高温、催化剂条件下反应生成合成气（CO和H2），化学方程式为。
9．（2025·江苏宿迁·中考真题）某炼铁厂以焦炭、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：
(1)写出方框中相应物质的化学式 。
(2)现有1600t含75％氧化铁的赤铁矿，理论上最多能炼出纯铁的质量是多少(利用化学方程式计算)？
【答案】(1)CO
(2)解：设理论上最多能炼出纯铁的质量为x。
解得：x=840t
答：理论上最多能炼出纯铁的质量为840t。
【解析】（1）二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳（CO），故填：CO；
（2）详见答案。
10．（24-25九年级上·广东汕头·期末）构建知识网络是一种重要的学习方法。如图为兴趣小组绘制的铁的化学性质知识网络图。
(1)反应①中另一反应物可以是 (填化学式)。
(2)早在西汉时期，我国劳动人民就利用反应②制取铜，称为“湿法炼铜”，该反应的现象是 。
(3)为了测定某生铁中铁的含量，该小组利用反应③的原理进行如下实验：将一定质量的生铁样品(杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应)放入足量的稀硫酸中，充分反应后，生成0.2g气体；过滤，将所得固体洗涤、干燥后称得其质量为0.2g。计算该生铁中铁的质量分数。(结果精确到0.1%)
【答案】(1)（或或）
(2)有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色
(3)解：设生铁样品铁的质量为x。
解得：
该生铁中铁的质量分数=
答：该生铁中铁的质量分数为96.6%。
【解析】（1）反应①是氧化铁被还原为单质铁，则另一反应物可以是具有还原性的一氧化碳、碳或氢气。故填：（或或）。
（2）“湿法炼铜”是铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，现象是有红色固体析出（铜是红色固体），溶液由蓝色变为浅绿色（硫酸铜溶液是蓝色的，硫酸亚铁溶液是浅绿色的）。故填：有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色。
（3）见答案。
11．（2025·江苏苏州·二模）“氢冶金”技术有助于钢铁行业绿色化转型，其主要生产流程如下。下列说法不正确的是（ ）
A．“氢冶金”技术最大特点是节能环保
B．电解池中得到的氢气和氧气的体积比为1：2
C．氢气和铁矿石反应时有单质铁生成
D．和高炉炼铁相比，“氢冶金”获得铁水纯度高
【答案】B
【解析】A、氢冶金技术用氢气作为还原剂替代传统高炉炼铁的焦炭，能减少一氧化碳、可吸入颗粒物等污染物和二氧化碳的排放，同时制备氢气的过程中利用了风、光等新能源，能节约能源，所以该技术最大特点是节能环保，选项正确；
B、根据电解水“正氧负氢、氢二氧一”可知，电解池中得到的氢气和氧气的体积比为2:1，选项错误；
C、氢冶金的核心反应是氢气还原铁矿石（如Fe2O3），生成单质铁和水，选项正确；
D、传统高炉炼铁得到的产物中含有碳等杂质，而氢气还原过程无碳参与，铁水纯度更高。选项正确。
故选B。
12．（2025·四川成都·二模）科学技术典籍《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列有关说法正确的是（ ）
A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素
B．“淘洗铁砂”：铁砂（主要成分为）能溶于水
C．“生熟炼铁”：炼铁过程中发生了还原反应
D．“锤锻成钢”：生铁高温下锻打成钢，碳元素含量升高
【答案】C
【解析】A、铝元素是地壳中含量最高的金属元素，铁元素不是地壳中含量最高的金属元素，故A错误；
B、铁砂（主要成分为Fe3O4）难溶于水，故B错误；
C、炼铁过程中Fe3O4转化成Fe，失去了氧，发生还原反应，故C正确；
D、生铁高温锻打成钢，碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳，碳元素含量降低，故D错误。
故选C。
13．（2025·山东临沂·一模）春秋初期，在1000℃左右的温度下，使木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较多杂质的海绵铁。当代工业中，海绵铁可用于生产羰基铁粉[制备羰基铁粉Fe(CO)5的过程如图所示]，羰基铁粉主要用于国防军工领域。下列说法正确的是
A．海绵铁是纯净物
B．赤铁矿的主要成分为Fe3O4
C．炼制海绵铁的过程中，木炭只作为燃料使用
D．制备羰基铁粉过程中，循环利用的物质是CO
【答案】D
【解析】A、根据“木炭和赤铁矿发生一系列的反应可生成含较多杂质的海绵铁”，可知海绵铁含有铁和较多杂质，是混合物，故选项说法不正确；
B、赤铁矿的主要成分为Fe2O3，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，故选项说法不正确；
C、木炭不完全燃烧还可以生成一氧化碳，另外木炭和二氧化碳高温下反应也可生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，可用于炼铁，因此炼制海绵铁的过程中，木炭不只是作为燃料使用，还可以作为制造一氧化碳的原料，故选项说法不正确；
D、由图示可知，一氧化碳既是反应物，又是生成物，可循环利用，故选项说法正确。
故选D。
14．（2025·湖北襄阳·模拟预测）金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，古代冶金技术彰显了我国劳动人民的智慧。
(1)战国《韩非子·内储说上》提到，早期采金技术均是“沙里淘金”。金在自然界中主要以 形式存在（填“单质”或“化合物”）。
(2)西汉刘安所著的《淮南万毕术》中记载了“湿法炼铜”的方法：“熬胆矾铁金，久之亦化为铜”。即在硫酸铜溶液中加入铁，则可得到铜。该反应的化学方程式是 ___________________________ 。
(3)明代宋应星所著的《天工开物》介绍了“火法炼锌”的方法：“把炉甘石和煤炭饼装入炼锌罐，如下图所示，泥封，其底铺薪，发火煅红，冷定毁罐取出”。
2 在反应区中，炉甘石在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，该氧化物的化学式为 。
②必须“冷定”后才能“毁罐”取锌。请从化学变化的角度解释其原因 ____________________________ 。
【答案】(1)单质
(2)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(3) CO2 防止锌和氧气在温度较高时反应生成氧化锌
【解析】（1）金的化学性质很不活泼，在自然界中主要以单质形式存在，因此早期采金技术采用“沙里淘金”的物理方法直接获取金单质。
（2）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
（3）①根据化学反应前后元素的种类不变，由炉甘石的化学式ZnCO3可知，炉甘石在高温下分解生成氧化锌和另一种氧化物，该氧化物中一定含有碳。碳酸盐分解过程中，一般碳元素的化合价不变，ZnCO3、ZnO中锌和氧的化合价没有发生变化，分别是：+2、-2，设碳酸锌中碳的化合价为x，则(+2)+x+(-2)×3=0，x=+4，故该氧化物的化学式为：CO2。
②锌的化学性质比较活泼，较高温度下容易和空气中的氧气反应，因此必须“冷定”后才能“毁罐”取锌的目的是：防止锌和空气中的氧气在较高温度下发生化学反应生成氧化锌。
15．（2025·广东梅州·模拟预测）“竖炉绿电绿氢冶金”的流程如图1所示，根据题中信息回答问题：
(1)将铁矿石粉碎的目的是 _____________________________ 。
(2)下列属于可再生能源的是 (多选，填字母)。
a．风能 b．地热能 c．石油 d．生物质能
(3)利用绿电制“绿氢”的反应化学方程式为 ___________________ 。“绿氢”和其他制氢方式的成本和碳排放情况如图2所示，请分析，绿氢的优点 。
(4)竖炉中冶铁的反应属于 (填基本反应类型)。
(5)高炉炼铁与绿氢冶铁的部分参数如下表，分析两者产物不同的原因 ______________ 。
冶炼方式 高炉炼铁 绿氢冶铁
原料 焦炭、石灰石、空气、铁矿石 铁矿石、氢气、石灰石
反应温度 (熔融态) 800-1200℃(固态还原)
产物 液态生铁 固体海绵铁
(6)固体海绵铁暴露于空气中易自燃，保存海绵铁的方法： (写一条)。
【答案】(1)增大反应物的接触面积，使反应更充分
(2)abd
(3) 零碳排放、制取成本低
(4)置换反应
(5)反应物不同、反应温度不同
(6)隔绝空气(或密封保存，或控制环境温度等)
【解析】（1）将铁矿石粉碎，可使铁矿石与其他反应物（如氢气等）的接触面积增大，根据化学反应速率的影响因素，接触面积越大，反应速率越快，能让反应进行得更充分。
（2）a、风能是太阳能的一种转化形式，空气流动产生风能，其能量来源源源不断，属于可再生能源；
b、地热能来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在 ，是取之不尽、用之不竭的能源，属于可再生能源；
c、石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料，其形成过程极为漫长，储量有限，属于不可再生能源；
d、生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，生物质可通过植物的光合作用不断再生，属于可再生能源。
故选abd。
（3）绿电制 “绿氢” 是利用电能将水分解制取氢气，同时生成氧气，化学方程式为。
从图 2 中可以看出，与其他制氢方式对比，绿氢对应的成本数值相对较低，碳排放数值也较低，所以优点是成本低、零碳排放。
（4）竖炉中是氢气和铁矿石（主要成分是铁的氧化物，如Fe2O3等 ）发生反应，以Fe2O3为例，反应方程式为，是一种单质（H2 ）和一种化合物（Fe2O3 ）反应生成另一种单质（Fe）和另一种化合物（H2 O），符合置换反应的特征，所以属于置换反应。
（5）从表格中可知，高炉炼铁的原料是焦炭、石灰石、空气、铁矿石，绿氢冶铁原料是铁矿石、氢气、石灰石，反应物有差异；高炉炼铁反应温度＞1500℃（熔融态），绿氢冶铁反应温度800-1200℃（固态还原），反应温度也不同，这些因素导致两者产物不同。
（6）固体海绵铁暴露于空气中易自燃，是因为与空气中氧气接触发生反应，所以保存时要隔绝空气、控制温度，可采用密封保存、真空保存等方法。
16．（2025·江苏苏州·模拟预测）铁的广泛应用对工业革命的兴起和发展越到了关键作用，其冶炼过程是化学学习与研究的重要课题。
I．高炉炼铁
工业上常用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)冶炼生铁，高炉炼铁的设备结构如图1所示。
(1)炼铁的主要原理为 _____________________ (用化学方程式表示)。
(2)加入石灰石的目的是将铁矿石中的少量SiO2在高温条件下转化为炉渣(CaSiO3)除去，过程中还生成了二氧化碳，该反应的化学方程式为 _____________________ 。
经过上述过程高炉底部得到液态形式的铁水及固体炉渣，通过不同高度的出口分离铁水与炉。
(3)能实现渣铁分离说明炉渣具有的性质是 (任写一条)。
(4)该过程运用的物质分离的一般思路与方法是___________(将序号排序)。
A．分析混合物成分 B．找到分离方法 C．寻找成分性质差异
Ⅱ．高炉尾气处理
高炉炼铁尾气中含有少量H2S等含硫气体，经燃烧后以SO2形式进入大气造成污染，处理H2S的过程包含两个阶段，反应阶段：2H2S+3O2SO2+2H2O，催化阶段：2H2S+SO23S+2H2O。
(5)反应阶段中硫元素的化合价在反应后 (填“升高”或“降低”)。
(6)活性Al2O3可作为催化阶段的催化剂、其活性会随温度的改变而发生改变，测得H2S的转化率随温度的变化曲线如图2所示。当温度高于t2℃时，H2S的办转化率迅速下降的原因可能是 _______ 。
Ⅲ．氢能炼铁替代高炉炼铁
同学们了解到可以利用氢气代替焦炭作为原料炼铁，如图3，分析该过程。
(7)从下部喷吹氢气，上部加入铁矿石的目的是 ______________________ 。
(8)某工艺每生成1吨铁水时，喷吹氢气的量与氢气利用率的关系如图4所示，可得出的结论是 ____________________________________ 。
(9)在某工艺下，氢气炼铁能得到海绵铁(多孔状的块状固体物质)，可用于除去工业废水中的重金属离子。海绵铁能用于废水处理的原因是 ___________________ 。
【答案】(1)
(2)
(3)炉渣的熔点比生铁高
(4)ACB
(5)升高
(6)温度过高，活性Al2O3催化剂的活性逐渐降低
(7)使氢气与铁矿石充分接触，使反应更充分
(8)在研究范围内，随着喷吹氢气的量增大，氢气利用率逐渐降低
(9)海绵铁为多孔状固体，吸附性好
【解析】（1）工业炼铁的主要原理是一氧化碳还原赤铁矿石（主要成分为Fe2O3），反应方程式需配平，化学方程式为：
（2）石灰石（CaCO3）与SiO2在高温条件下生成CaSiO3和CO2，反应方程式为：
（3）高炉炼铁过程中高炉底部得到液态形式的铁水及固体炉渣，通过不同高度的出口分离铁水与炉，可以得出炉渣的熔点比生铁高的性质。
（4）物质分离的一般思路是：分析混合物成分；寻找成分性质差异；找到分离方法，因此顺序为ACB。
（5）反应阶段中，反应前H2S中硫元素的化合价为-2价，反应后SO2中硫元素的化合价为+4价，所以硫元素的化合价在反应后升高。
（6）活性Al2O3可作为催化阶段的催化剂、其活性会随温度的改变而发生改变，当温度高于t2℃时，H2S的转化率迅速下降的原因可能是温度过高，活性Al2O3催化剂的活性逐渐降低。
（7）下部喷吹氢气，上部加入铁矿石是为了使氢气与铁矿石充分接触，使反应更充分。
（8）通过分析喷吹氢气的量与氢气利用率的关系图可知随着喷吹氢气的量增大，氢气利用率逐渐降低。
（9）海绵铁为多孔状块状固体，吸附性好，能用于废水处理。
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