科粤版（2024）九年级下册 6.3 金属矿物与金属冶炼 题型专练(含解析)
文档属性
| 名称 | 科粤版（2024）九年级下册 6.3 金属矿物与金属冶炼 题型专练(含解析) |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 999.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 科粤版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-12-18 23:34:45 | ||
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文档简介
科粤版（2024）九年级下册 第六单元 金属和金属材料6.3 金属矿物与金属冶炼 题型专练
【题型1】一氧化碳还原氧化铁实验
【典型例题】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
【举一反三1】金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A.实验时都应该先加热后通气体
B.两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色
C.甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同
D.甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒
【举一反三2】实验室用如图装置模拟炼铁，下列正确的是（ ）
A.图1中先点燃酒精喷灯再通一氧化碳
B.图1硬质玻璃管中的现象是黑色固体变红
C.图2中焦炭的作用是还原氧化铁
D.图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO
【举一反三3】如图所示，小文利用长柄W形玻璃管完成了一氧化碳与氧化铁反应的实验。已知：甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳和水。下列有关说法错误的是（ ）
A.该实验具有节约药品、清洁环保、操作简单等优点
B.网罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度
C.一氧化碳能夺取氧化铁中的氧，具有氧化性
D.实验中可观察到红色粉末变成黑色
【举一反三4】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列正确的是（ ）
A.充分加热，a处固体由黑色变为红色
B.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
C.可用水吸收尾气中的CO
D.反应结束后，应立即停止通CO
【题型2】工业炼铁的原理及装置
【典型例题】某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）
下列说法错误的是（ ）
A.反应①生成的A物质是CO2
B.反应②的化学方程式为：C+CO22CO
C.反应③属于置换反应
D.高炉炼铁所得的产品是生铁
【举一反三1】铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是（ ）
A.炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金
B.高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳
C.赤铁矿炼铁的反应为Fe2O3+3CO2Fe+2CO2
D.将尾气点燃或收集可防止CO污染空气
【举一反三2】炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是（ ）
A.工业炼铁的设备是高炉
B.焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳
C.生铁属于混合物
D.生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2
【举一反三3】下列关于金属材料的正确的是（ ）
A.金属在常温下都是固体
B.通过高炉炼铁得到的产物为纯铁
C.“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不熔化
D.生铁和钢都属于铁的合金，但性能不同的原因是两者的含碳量不同
【举一反三4】观察生活，体会身边处处有化学。
（1）高铁上使用了多种材料，其中车身用的铁是赤铁矿炼成的，炼铁的原理是 （用化学方程式表示）；炼铁的过程中焦炭的作用是 。
（2）明代《天工开物》记载：“火法炼锌”过程为“炉甘石（主要含ZnCO3）装载入一泥罐内…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红…取出即倭铅也”。
①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是 。
②文中“倭铅”的主要成分是 。
A.Pb
B.Zn
C.Zn和Pb混合物
【举一反三5】钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：
（1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。
（2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。
（3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。
【举一反三6】某钢铁厂采用赤铁矿石冶炼钢铁，其主要工艺流程如图。
[查阅资料]Ⅰ.赤铁矿石的主要成分是Fe2O3和SiO2。
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中SiO2转变为炉渣和二氧化碳气体。
（1）步骤①中，将固体反应物粉碎的目的是 。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。
（3）步骤③中，通入“氧气”的主要目的是降低生铁中的 。
（4）高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分中还含有 （填化学式）气体。根据资料Ⅱ信息，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和 （填元素名称）。
【举一反三7】神舟十七号飞行乘组已在轨工作生活接近6个月。
（1）飞船用钛镍形状记忆合金制作卫星天线。资料显示，镍（Ni）的金属活动性介于铁与铜之间，为验证三种金属的活动性，下列选用的药品组合可行的是 （填标号）。
A.FeCl2溶液、Ni、CuCl2溶液
B.FeCl2溶液、Ni、Cu
C.Fe、NiCl2溶液、Cu
（2）制造飞船运载火箭所需要的钢铁可通过低碳冶金技术制得。氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如图：
①燃烧区的作用是 。
②还原区中还原Fe2O3的反应化学方程式是 （写出其中一条即可）。
③从环境保护角度，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点 。
【题型3】古代冶炼金属
【典型例题】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
【举一反三1】《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
【举一反三2】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
【举一反三3】春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。下列说法正确的是（ ）
A.海绵铁是一种纯净物
B.Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价
C.该反应基本类型属于置换反应
D.炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
【举一反三4】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
【举一反三5】《天工开物》中记载了炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”。其冶炼过程如图所示。
（1）捣碎铁矿石的目的是 。
（2）写出一氧化碳炼铁的化学方程式 （写出一个即可）。
（3）钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 的含量。
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳会导致的环境问题是 。
（5）铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，原理是 。
【举一反三6】浩如烟海的中国古代典籍中记录了许多化学知识，展示了中国古代人民的智慧。
（1）《吕氏春秋 别类》记载有“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜 。（填“大”或“小”）
（2）在西晋史学家陈寿所著的《三国志》中，有“乃取蒙冲斗舰数十艘，实以薪草，膏油灌其中……（黄）盖放诸船，同时发火。时风盛猛，悉延烧岸上营落”的描述。从燃烧条件分析，薪草属于 。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用 来达到灭火的目的。
（3）《天工开物》记载古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤……或用煤炭……扇炉风箱必用四人……土化成铁……”现代工业用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为氧化铁）炼铁，其反应原理是 （写化学方程式）。
（4）西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”这样的记载，从而实现“铁上包铜”，防止铁的锈蚀。其反应的微观示意图如图所示，该反应过程中发生变化的微观粒子是 。
【举一反三7】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，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。
（2）不断鼓入空气的目的是 。
（3）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。
（4）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。
（5）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。
【举一反三8】《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
（1）在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是________________________；再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质，该反应的化学方程式是________________________，此反应中体现了一氧化碳的________（填“氧化”或“还原”）性。
（2）“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中________________元素的含量。
【题型4】还原反应、还原剂、氧化剂
【典型例题】明代宋应星著的《天工开物》中有关“火法”冶炼金属锌的记载：“炉甘石（注：主要成分碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也。”下列有关叙述错误的是（ ）
A.该过程利用了“煤炭饼”的还原性
B.“火法”炼锌的反应属于置换反应
C.“倭铅”是指铅和锌的合金
D.“泥封”的目的是隔绝空气
【举一反三1】我国古代将炉甘石、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合加热到约800℃，可得到外观似金子的合金，涉及的化学方程式之一为2Cu2O+C4Cu+X↑，下列说法正确的是（ ）
A.该反应中木炭是还原剂
B.X的化学式为CO
C.Cu2O中Cu的化合价为+2
D.参加反应的Cu2O和C的质量比为2：1
【举一反三2】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：取炉甘石（主要成分：碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，即获得金属锌（已知主要发生的反应为：2C+ZnCO3Zn+3CO↑）。下列分析错误的是（ ）
A.炉甘石属于混合物
B.该反应中一氧化碳为还原剂
C.冷却时锌由液态转化为固态需要放热
D.“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化
【举一反三3】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢。工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.反应中碳发生了还原反应
B.二氧化碳不属于大气污染物
C.生成物中可能还会含有CO
D.反应后镍元素的化合价降低了
【举一反三4】我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃，有如下反应发生①ZnCO3ZnO+CO2↑ ②C+2ZnO2Zn+X↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.X的化学式为CO2
B.反应前后锌元素质量不变
C.②反应中ZnO发生了还原反应
D.②反应前后锌元素化合价升高
【题型5】金属元素的存在形式
【典型例题】在自然界中能以单质形式存在的是（ ）
A. Fe B. Al C. Na D. Ag
【举一反三1】下列有关金属和合金的说法正确的是（ ）
A.常温下所有金属都呈固态
B.大多数金属是电和热的优良导体
C.自然界的金属多以单质形式存在
D.合金的熔点高于它的成分金属的熔点
【举一反三2】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（ ）
A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在
B.自然界中的金属是取之不尽的
C.防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D.合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
【举一反三3】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【举一反三4】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【题型6】金属矿物与金属冶炼综合
【典型例题】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑，下列说法错误的是（ ）
A.该反应属于置换反应
B.该不锈钢中还含有铁和碳
C.该不锈钢合金的硬度大于纯铁
D.反应前后元素的化合价都发生了变化
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中甲、乙、丙均是单质且由不同种元素组成，丁是氧化物。“—”表示相连两种物质可以反应，“→”表示一种物质通过一步反应可以转化成另一种物质。下列说法错误的是( )
A.甲→乙反应前后一定存在元素化合价的改变
B.甲、丙可以都是金属，且金属活动性：甲＞丙
C.O2→丁的反应体现了氧气的氧化性
D.丁→丙的反应一定属于置换反应
【举一反三2】为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让__________________与金属氧化物在高温下反应，__________________能夺取金属氧化物中的__________________，从而得到金属单质。__________________和__________________也能将金属氧化物变成游离态金属。
【举一反三3】《天工开物 五金》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石（ZnCO3）十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使火拆裂。然后，逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅（金属锌）也”，如图。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃）
（1）将“炉甘石和煤炭”磨成粉末，目的是__________________。
（2）反应区中ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，反应的化学方程式为__________________。罐内煤炭的作用是__________________。
（3）冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是_________℃。
（4）“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧，避免其直排到空气中的原因是______________。
【举一反三4】我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃。）请结合图文信息，分析思考，解决问题：
（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是___________________________。
（2）高温炉内，碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为___________________________。该反应生成物中碳元素的化合价为 _________价。
（3）冷凝器中发生的变化属于___________________________。
【题型7】常见的金属矿物
【典型例题】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【举一反三1】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
【举一反三2】科技创新助力炼铁低碳绿色发展，钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析，下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是（ ）
A.赤铁矿(Fe2O3)
B.磁铁矿(Fe3O4)
C.黄铁矿(FeS2)
D.菱铁矿(FeCO3)
【举一反三3】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
科粤版（2024）九年级下册 第六单元 金属和金属材料6.3 金属矿物与金属冶炼 题型专练（参考答案）
【题型1】一氧化碳还原氧化铁实验
【典型例题】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】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，A正确。
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，B错误。
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，C正确。
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，D正确。
【举一反三1】金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A.实验时都应该先加热后通气体
B.两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色
C.甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同
D.甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒
【答案】D
【解析】实验时应该先通入气体，排出玻璃管中的空气，避免气体不纯，加热时发生爆炸，故A错误；甲实验中氢气还原氧化铜生成铜和水，可看到黑色固体变为红色，乙实验是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，可看到红色固体变为黑色，故B错误；甲反应后生成铜和水，若试管口没有向下倾斜，生成的水回流到试管底部，会引起试管炸裂。而乙反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳是气体，因此玻璃管可以保持水平。甲试管向下倾斜，乙玻璃管保持水平的原因是反应的产物不同，故C错误；甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒，一氧化碳不能直接排放到空气中，故D正确。
【举一反三2】实验室用如图装置模拟炼铁，下列正确的是（ ）
A.图1中先点燃酒精喷灯再通一氧化碳
B.图1硬质玻璃管中的现象是黑色固体变红
C.图2中焦炭的作用是还原氧化铁
D.图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO
【答案】D
【解析】按照题图1进行实验，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A错误；一氧化碳具有还原性，能与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，实验现象是红棕色固体变黑，故B错误；工业炼铁中原料焦炭燃烧生成二氧化碳并放出大量的热，二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，焦炭的作用是提供热量和生成一氧化碳，故C错误；二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO，故D正确。
【举一反三3】如图所示，小文利用长柄W形玻璃管完成了一氧化碳与氧化铁反应的实验。已知：甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳和水。下列有关说法错误的是（ ）
A.该实验具有节约药品、清洁环保、操作简单等优点
B.网罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度
C.一氧化碳能夺取氧化铁中的氧，具有氧化性
D.实验中可观察到红色粉末变成黑色
【答案】C
【解析】该微型实验，能节约药品，具有药品用量少、清洁环保、操作简单等优点， A正确；灯罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度， B正确；A处发生的反应中，一氧化碳夺取氧化铁中的氧，发生氧化反应，本身具有还原性， C错误；一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，A处可观察到的实验现象是红色粉末变成黑色， D正确。
【举一反三4】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列正确的是（ ）
A.充分加热，a处固体由黑色变为红色
B.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
C.可用水吸收尾气中的CO
D.反应结束后，应立即停止通CO
【答案】B
【解析】一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，充分加热，a处固体由红色变为黑色，故A错误；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，故B正确；
一氧化碳难溶于水，不能用水吸收尾气中的CO，故C错误；反应结束后，不能立即停止通CO，应继续通入一氧化碳，直至装置冷却至常温，以防止生成的铁再次被氧化，故D错误。
【题型2】工业炼铁的原理及装置
【典型例题】某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）
下列说法错误的是（ ）
A.反应①生成的A物质是CO2
B.反应②的化学方程式为：C+CO22CO
C.反应③属于置换反应
D.高炉炼铁所得的产品是生铁
【答案】C
【解析】焦炭的主要成分是碳，在氧气充足的条件下，碳燃烧生成二氧化碳，故A正确；反应②是在高温的条件下，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为：C+CO22CO，故B正确；
反应③是在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该反应的反应物均为化合物，因此该反应不属于置换反应，故C说法错误；高炉炼铁所得的产品中仍含有少量的碳等杂质，得到的是生铁，故D正确。
【举一反三1】铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是（ ）
A.炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金
B.高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳
C.赤铁矿炼铁的反应为Fe2O3+3CO2Fe+2CO2
D.将尾气点燃或收集可防止CO污染空气
【答案】C
【解析】生铁含碳量较高，钢的含碳量较低，炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金 ，A选项正确；焦炭的主要成分是碳，碳燃烧生成二氧化碳，同时放出大量热，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，一氧化碳作还原剂，所以高炉炼铁中加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳，B选项正确；赤铁矿炼铁是氧化铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C选项错误；一氧化碳有毒，未反应完的一氧化碳需要收集起来或点燃，防止污染空气，D选项正确。
【举一反三2】炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是（ ）
A.工业炼铁的设备是高炉
B.焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳
C.生铁属于混合物
D.生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2
【答案】D
【解析】工业炼铁的设备是高炉，故A正确；工业炼铁中利用了焦炭的可燃性，提供热量；又利用其还原性，与二氧化碳反应生成一氧化碳气体，故B正确；生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，属于混合物，故C正确；赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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，故D错误。
【举一反三3】下列关于金属材料的正确的是（ ）
A.金属在常温下都是固体
B.通过高炉炼铁得到的产物为纯铁
C.“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不熔化
D.生铁和钢都属于铁的合金，但性能不同的原因是两者的含碳量不同
【答案】D
【解析】金属在常温下不都是固体，如汞是液体，故A错误；高炉炼铁得到的产品是生铁，主要成分是铁，含有碳等杂质，不是纯铁，故B错误；“真金不怕火炼”说明金的化学性质稳定，故C错误；生铁和钢都是铁合金，两者的含碳量不同，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，故D正确。
【举一反三4】观察生活，体会身边处处有化学。
（1）高铁上使用了多种材料，其中车身用的铁是赤铁矿炼成的，炼铁的原理是 （用化学方程式表示）；炼铁的过程中焦炭的作用是 。
（2）明代《天工开物》记载：“火法炼锌”过程为“炉甘石（主要含ZnCO3）装载入一泥罐内…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红…取出即倭铅也”。
①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是 。
②文中“倭铅”的主要成分是 。
A.Pb
B.Zn
C.Zn和Pb混合物
【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；提供热量，生成还原剂一氧化碳气体；
（2）①使温度达到煤炭的着火点；②B。
【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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。工业炼铁中利用了焦炭的可燃性，提供热量；又利用其还原性，与二氧化碳反应生成一氧化碳气体。
（2）①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是使温度达到煤炭的着火点。
②根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，炉甘石中含有锌元素，则“倭铅”的主要成分是锌，不可能含有铅。
【举一反三5】钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：
（1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。
（2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。
（3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。
【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；（2）含碳量不同；（3）作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化；（4）隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。
【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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。
（2）生铁和钢，两者的主要区别是含碳量不同。
（3）氮气的化学性质不活泼，在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。
【举一反三6】某钢铁厂采用赤铁矿石冶炼钢铁，其主要工艺流程如图。
[查阅资料]Ⅰ.赤铁矿石的主要成分是Fe2O3和SiO2。
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中SiO2转变为炉渣和二氧化碳气体。
（1）步骤①中，将固体反应物粉碎的目的是 。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。
（3）步骤③中，通入“氧气”的主要目的是降低生铁中的 。
（4）高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分中还含有 （填化学式）气体。根据资料Ⅱ信息，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和 （填元素名称）。
【答案】（1）增大反应物之间的接触面积，加快反应速率；（2）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（3）含碳量；（4）CO2、O2；钙元素。
【解析】（1）在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，加快反应速率。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
（3）高炉炼得的铁里含有2%～4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是铁的合金﹣生铁。它硬而脆，不易于加工，所以还要把生铁放入炼钢炉中，通入纯氧冶炼来降低生铁中的含碳量。
（4）空气中的氮气没有参加反应，石灰石分解产生二氧化碳，碳燃烧生成二氧化碳，炼铁生成二氧化碳，部分氧气没有参加反应，因此高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分还有CO2、O2等；由质量守恒定律可知，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和钙元素。
【举一反三7】神舟十七号飞行乘组已在轨工作生活接近6个月。
（1）飞船用钛镍形状记忆合金制作卫星天线。资料显示，镍（Ni）的金属活动性介于铁与铜之间，为验证三种金属的活动性，下列选用的药品组合可行的是 （填标号）。
A.FeCl2溶液、Ni、CuCl2溶液
B.FeCl2溶液、Ni、Cu
C.Fe、NiCl2溶液、Cu
（2）制造飞船运载火箭所需要的钢铁可通过低碳冶金技术制得。氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如图：
①燃烧区的作用是 。
②还原区中还原Fe2O3的反应化学方程式是 （写出其中一条即可）。
③从环境保护角度，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点 。
【答案】（1）AC；（2）①提供热量； ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2或 Fe2O3+3H22Fe+3H2O↑；③减少CO2排放（或减缓温室效应）。
【解析】（1）镍的金属活动性介于铁与铜之间，则说明金属活动性顺序：铁＞镍＞铜；镍不能和氯化亚铁反应，但能和氯化铜反应，则说明金属活动性顺序铁＞镍＞铜，A符合题意；镍、铜均不能和氯化亚铁反应，则只能说明铁最活泼，但不能比较镍和铜的金属活动性顺序，B不符合题意；铁能和氯化镍反应，但铜不能和氯化镍反应，则说明金属活动性顺序铁＞镍＞铜，C符合题意；故选：AC。
（2）①燃烧放热，则燃烧区的作用为提供热量；
②还原区，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；且氢气能和氧化铁在高温条件下生成铁和水，反应的化学方程式为：Fe2O3+3H22Fe+3H2O↑；
③氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点是减少CO2排放（或减缓温室效应等）。
【题型3】古代冶炼金属
【典型例题】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】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，A正确；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，B错误；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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C正确；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，D正确。故选B。
【举一反三1】《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
【答案】B
【解析】 高炉炼铁时，用煤炭进行加热，煤炭燃烧释放出的热量能够达到炼铁所需的温度，A正确；高炉炼铁过程中，生成的铁与剩余的焦炭混合在一起从出铁口流出，故炼铁炉中流出的是生铁， B错误；生铁炒成熟铁的过程中碳燃烧生成了二氧化碳，降低了含碳量，C正确；该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧，D正确。
【举一反三2】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】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A正确；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B错误；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C正确；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D正确。
【举一反三3】春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。下列说法正确的是（ ）
A.海绵铁是一种纯净物
B.Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价
C.该反应基本类型属于置换反应
D.炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
【答案】B
【解析】根据“生成含较多杂质的海绵铁”，可知海绵铁含有铁和杂质，是混合物，A不符合题意；该反应的反应物是两种化合物，不是置换反应，C不符合题意；炼铁过程中，木炭作为燃料使用，也作为制造一氧化碳的原料（二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳），D不符合题意；化合物中各元素正负化合价代数和为0，氧化铁中氧元素为-2价，则铁元素的化合价为＋3价，B符合题意。
【举一反三4】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】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，A正确；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，B错误；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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C正确；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，D正确。故选B。
【举一反三5】《天工开物》中记载了炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”。其冶炼过程如图所示。
（1）捣碎铁矿石的目的是 。
（2）写出一氧化碳炼铁的化学方程式 （写出一个即可）。
（3）钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 的含量。
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳会导致的环境问题是 。
（5）铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，原理是 。
【答案】（1）增大与氧气的接触面积，使反应更充分；（2）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（3）碳；（4）温室效应；（5）隔绝氧气和水。
【解析】（1）捣碎铁矿石的目的是增大与氧气的接触面积，使反应更充分；
（2）一氧化碳与氧化铁高温下反应得到铁和二氧化碳，炼铁的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（3）碳与氧气反应得到二氧化碳，钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中碳的含量；
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳，会导致地球温度升高，产生温室效应；
（5）铁在潮湿的空气中易生锈，铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，起到隔绝氧气和水的作用。
【举一反三6】浩如烟海的中国古代典籍中记录了许多化学知识，展示了中国古代人民的智慧。
（1）《吕氏春秋 别类》记载有“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜 。（填“大”或“小”）
（2）在西晋史学家陈寿所著的《三国志》中，有“乃取蒙冲斗舰数十艘，实以薪草，膏油灌其中……（黄）盖放诸船，同时发火。时风盛猛，悉延烧岸上营落”的描述。从燃烧条件分析，薪草属于 。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用 来达到灭火的目的。
（3）《天工开物》记载古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤……或用煤炭……扇炉风箱必用四人……土化成铁……”现代工业用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为氧化铁）炼铁，其反应原理是 （写化学方程式）。
（4）西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”这样的记载，从而实现“铁上包铜”，防止铁的锈蚀。其反应的微观示意图如图所示，该反应过程中发生变化的微观粒子是 。
【答案】（1）大；（2）可燃物；隔绝氧气；（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；（4）铁原子和铜离子。
【解析】（1）“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜大；故答案为：大；
（2）从燃烧条件分析，薪草属于可燃物。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用隔绝氧气来达到灭火的目的；故答案为：可燃物；隔绝氧气；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；故答案为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（4）由微观反应示意图的信息可知，该反应中，铁原子变成了亚铁离子，铜离子变成了铜原子，因此该反应过程中发生变化的微观粒子是铁原子和铜离子；故答案为：铁原子和铜离子。
【举一反三7】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，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。
（2）不断鼓入空气的目的是 。
（3）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。
（4）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。
（5）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。
【答案】（1）磁铁矿（合理即可）；（2）提高炉温；（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2或Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；（4）将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去；碳或C；（5）低。
【解析】（1）常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿或菱铁矿（合理即可）；
（2）不断鼓入空气的目的是使碳与氧气反应，放热，提高炉温；
（3）高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。高温条件下四氧化三铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；
（4）撒入潮泥灰主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去，生铁和钢的区别是含碳量不同，不断翻炒液态生铁，使生铁中碳与氧气接触反应生成二氧化碳，降低碳元素的含量得到钢。
（5）合金的熔点低于组成它的纯金属，钢的熔点比纯铁低，易于加工。
【举一反三8】《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
（1）在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是________________________；再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质，该反应的化学方程式是________________________，此反应中体现了一氧化碳的________（填“氧化”或“还原”）性。
（2）“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中________________元素的含量。
【答案】（1）使反应物充分接触，增大反应物接触面积 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 还原
（2）碳
【解析】（1）“逆流而行”的目的是使反应物充分接触，增大反应物接触面积，充分反应；高温时一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质和二氧化碳，该反应的化学方程式是3CO+Fe2O32Fe+3CO2；一氧化碳夺走氧化铁中的氧，体现还原性。（2）不断翻炒液态生铁，使碳接触氧气，碳燃烧生成二氧化碳，是为了降低生铁中碳元素的含量。
【题型4】还原反应、还原剂、氧化剂
【典型例题】明代宋应星著的《天工开物》中有关“火法”冶炼金属锌的记载：“炉甘石（注：主要成分碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也。”下列有关叙述错误的是（ ）
A.该过程利用了“煤炭饼”的还原性
B.“火法”炼锌的反应属于置换反应
C.“倭铅”是指铅和锌的合金
D.“泥封”的目的是隔绝空气
【答案】C
【解析】“煤炭饼”的主要成分为碳，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，反应中碳为还原剂，故A正确；碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，故B正确；依据题意可知，倭铅是指金属锌，故C错误；“泥封”的目的是隔绝空气，防止生成锌的被氧气氧化，故D正确。
【举一反三1】我国古代将炉甘石、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合加热到约800℃，可得到外观似金子的合金，涉及的化学方程式之一为2Cu2O+C4Cu+X↑，下列说法正确的是（ ）
A.该反应中木炭是还原剂
B.X的化学式为CO
C.Cu2O中Cu的化合价为+2
D.参加反应的Cu2O和C的质量比为2：1
【答案】A
【解析】在反应中，C夺取赤铜中的氧，故木炭是还原剂，故A正确；由分析可知，X为二氧化碳，故B错误；氧元素显﹣2价，根据化合价代数和为零，Cu2O中Cu的化合价为+1价，故C错误；参加反应的Cu2O和C的质量比为（144×2）：12＝24：1，故D错误。
【举一反三2】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：取炉甘石（主要成分：碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，即获得金属锌（已知主要发生的反应为：2C+ZnCO3Zn+3CO↑）。下列分析错误的是（ ）
A.炉甘石属于混合物
B.该反应中一氧化碳为还原剂
C.冷却时锌由液态转化为固态需要放热
D.“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化
【答案】B
【解析】炉甘石的主要成分是碳酸锌，还含有其他杂质，属于混合物，A正确；该反应中一氧化碳是生成物，不是还原剂，B错误；物质由液态转化为固态时放出热量，则冷却时锌由液态转化为固态需要放热，C正确；在加热条件下锌会和氧气反应，则“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化，D正确。
【举一反三3】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢。工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.反应中碳发生了还原反应
B.二氧化碳不属于大气污染物
C.生成物中可能还会含有CO
D.反应后镍元素的化合价降低了
【答案】A
【解析】该反应中C和氧原子结合变成CO2，发生氧化反应，故A错误；二氧化碳是空气的成分，不属于大气污染物，故B正确；因为反应条件是高温，所以碳有可能和二氧化碳反应生成一氧化碳，故C正确
NiO中镍元素化合价为+2价，Ni属于单质，化合价为0，反应后镍元素的化合价降低了，故D正确。
【举一反三4】我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃，有如下反应发生①ZnCO3ZnO+CO2↑ ②C+2ZnO2Zn+X↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.X的化学式为CO2
B.反应前后锌元素质量不变
C.②反应中ZnO发生了还原反应
D.②反应前后锌元素化合价升高
【答案】D
【解析】由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式，反应前碳、锌、氧原子个数分别为1、2、2，反应后的生成物中碳、锌、氧原子个数分别为0、2、0，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，故A正确；
由质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，反应前后锌元素质量不变，故B正确；②反应中ZnO失去了氧，发生了还原反应，故C正确；②反应前后锌元素化合价降低，由+2价变为0价，故D错误。
【题型5】金属元素的存在形式
【典型例题】在自然界中能以单质形式存在的是（ ）
A. Fe B. Al C. Na D. Ag
【答案】D
【解析】Ag的活动性弱，在自然界中能以单质的形式存在。
【举一反三1】下列有关金属和合金的说法正确的是（ ）
A.常温下所有金属都呈固态
B.大多数金属是电和热的优良导体
C.自然界的金属多以单质形式存在
D.合金的熔点高于它的成分金属的熔点
【答案】B
【解析】常温下金属汞是液态，故A错误；大多数金属是电和热的优良导体，故B正确；自然界的金属元素除少数很不活泼的金属如银、金等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在，故C错误；合金的熔点低于它的成分金属的熔点，故D错误。
【举一反三2】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（ ）
A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在
B.自然界中的金属是取之不尽的
C.防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D.合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
【答案】B
【解析】在金属活动顺序表中，金、银等金属的活动性极弱，在常温或高温时不与氧气反应，它们以单质形式存在于地壳中，A正确。矿物的贮存有限，而且不能再生，所以不是取之不尽用之不竭的，B错误。每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的20%-40%，所以防止金属腐蚀可以保护金属。废旧电池中含有汞等重金属，如果将废旧电池任意丢弃，汞等重金属渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等重金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，C正确。随着科学技术的发展，新材料层出不穷，如用塑料代替钢等，可以减少金属的使用，D正确。
【举一反三3】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【答案】B
【解析】常温下金属不都是固体，汞在常温下为液体，故A错误；合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，不锈钢比纯铁硬度大，故B正确；保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点低，故C错误；除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在，则多数金属矿石中的金属元素主要以化合物的形式存在，故D错误。
【举一反三4】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【答案】B
【解析】常温下金属不都是固体，汞在常温下为液体，故A错误；合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，不锈钢比纯铁硬度大，故B正确；保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点低，故C错误；除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在，则多数金属矿石中的金属元素主要以化合物的形式存在，故D错误。
【题型6】金属矿物与金属冶炼综合
【典型例题】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑，下列说法错误的是（ ）
A.该反应属于置换反应
B.该不锈钢中还含有铁和碳
C.该不锈钢合金的硬度大于纯铁
D.反应前后元素的化合价都发生了变化
【答案】D
【解析】该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，A正确；含镍不锈钢为铁合金，其中除了镍之外，还含有铁和碳等，B正确；一般，合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，因此该不锈钢合金的硬度大于纯铁，C正确；反应前后氧元素均位于化合物中，化合价均为﹣2价，没有改变，D错误。
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中甲、乙、丙均是单质且由不同种元素组成，丁是氧化物。“—”表示相连两种物质可以反应，“→”表示一种物质通过一步反应可以转化成另一种物质。下列说法错误的是( )
A.甲→乙反应前后一定存在元素化合价的改变
B.甲、丙可以都是金属，且金属活动性：甲＞丙
C.O2→丁的反应体现了氧气的氧化性
D.丁→丙的反应一定属于置换反应
【答案】D
【解析】甲和乙都是单质且由不同种元素组成，甲能转化成乙，则该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，置换反应前后一定存在元素化合价的改变，A正确。
甲、丙可以都是金属，比如甲是锌，丙是铁，丁是氧化铁，乙是铜，满足题意，金属活动性锌＞铁，即甲＞丙，B正确。
物质与氧发生的反应是氧化反应，氧化反应中提供氧的物质具有氧化性，所以O2→丁的反应体现了氧气的氧化性，C正确。
若甲是锌，丙是铁，丁是氧化铁，乙是铜，满足题意，此时丁→丙的反应可以是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应不属于置换反应，D错误。
【举一反三2】为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让__________________与金属氧化物在高温下反应，__________________能夺取金属氧化物中的__________________，从而得到金属单质。__________________和__________________也能将金属氧化物变成游离态金属。
【答案】一氧化碳；一氧化碳；氧；碳；氢气。
【解析】解：由于一氧化碳在高温时具有还原性，为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让一氧化碳与金属氧化物在高温下反应，一氧化碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。碳和氢气具有还原性，也能将金属氧化物变成游离态金属。
【举一反三3】《天工开物 五金》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石（ZnCO3）十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使火拆裂。然后，逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅（金属锌）也”，如图。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃）
（1）将“炉甘石和煤炭”磨成粉末，目的是__________________。
（2）反应区中ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，反应的化学方程式为__________________。罐内煤炭的作用是__________________。
（3）冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是_________℃。
（4）“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧，避免其直排到空气中的原因是______________。
【答案】（1）增大反应物的接触面积
（2） 作还原剂
（3）419～907
（4）防止直排到空气中污染空气
【解析】（1）磨成粉末能增大反应物间的接触面积，加快反应速率；
（2）由题意可知，反应区中，ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，根据质量守恒定律可知另一种氧化物应为二氧化碳，因此该反应的方程式是：；炭主要成分是碳，碳有还原性可作反应的还原剂，利用碳的还原性将氧化锌还原为金属锌。
（3）由于锌的熔点为419℃，沸点为907℃．冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是419～907℃；“冷定”后方能“毁罐”取锌，（4）CO有毒，直接排放到空气中会污染空气，CO燃烧后会生成二氧化碳，能防止直排到空气中污染空气。
【举一反三4】我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃。）请结合图文信息，分析思考，解决问题：
（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是___________________________。
（2）高温炉内，碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为___________________________。该反应生成物中碳元素的化合价为 _________价。
（3）冷凝器中发生的变化属于___________________________。
【答案】（1）增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率 。
（2）2C+ZnCO3Zn+3CO↑ +2
（3） 物理变化
【题型7】常见的金属矿物
【典型例题】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【答案】B
【举一反三1】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
【举一反三2】科技创新助力炼铁低碳绿色发展，钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析，下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是（ ）
A.赤铁矿(Fe2O3)
B.磁铁矿(Fe3O4)
C.黄铁矿(FeS2)
D.菱铁矿(FeCO3)
【答案】C
【解析】选项中最不适宜用来炼铁的是黄铁矿，因为黄铁矿中含有硫元素，在冶炼过程中可能会产生污染空气的二氧化硫气体。
【举一反三3】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【答案】B
【题型1】一氧化碳还原氧化铁实验
【典型例题】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
【举一反三1】金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A.实验时都应该先加热后通气体
B.两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色
C.甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同
D.甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒
【举一反三2】实验室用如图装置模拟炼铁，下列正确的是（ ）
A.图1中先点燃酒精喷灯再通一氧化碳
B.图1硬质玻璃管中的现象是黑色固体变红
C.图2中焦炭的作用是还原氧化铁
D.图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO
【举一反三3】如图所示，小文利用长柄W形玻璃管完成了一氧化碳与氧化铁反应的实验。已知：甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳和水。下列有关说法错误的是（ ）
A.该实验具有节约药品、清洁环保、操作简单等优点
B.网罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度
C.一氧化碳能夺取氧化铁中的氧，具有氧化性
D.实验中可观察到红色粉末变成黑色
【举一反三4】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列正确的是（ ）
A.充分加热，a处固体由黑色变为红色
B.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
C.可用水吸收尾气中的CO
D.反应结束后，应立即停止通CO
【题型2】工业炼铁的原理及装置
【典型例题】某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）
下列说法错误的是（ ）
A.反应①生成的A物质是CO2
B.反应②的化学方程式为：C+CO22CO
C.反应③属于置换反应
D.高炉炼铁所得的产品是生铁
【举一反三1】铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是（ ）
A.炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金
B.高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳
C.赤铁矿炼铁的反应为Fe2O3+3CO2Fe+2CO2
D.将尾气点燃或收集可防止CO污染空气
【举一反三2】炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是（ ）
A.工业炼铁的设备是高炉
B.焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳
C.生铁属于混合物
D.生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2
【举一反三3】下列关于金属材料的正确的是（ ）
A.金属在常温下都是固体
B.通过高炉炼铁得到的产物为纯铁
C.“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不熔化
D.生铁和钢都属于铁的合金，但性能不同的原因是两者的含碳量不同
【举一反三4】观察生活，体会身边处处有化学。
（1）高铁上使用了多种材料，其中车身用的铁是赤铁矿炼成的，炼铁的原理是 （用化学方程式表示）；炼铁的过程中焦炭的作用是 。
（2）明代《天工开物》记载：“火法炼锌”过程为“炉甘石（主要含ZnCO3）装载入一泥罐内…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红…取出即倭铅也”。
①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是 。
②文中“倭铅”的主要成分是 。
A.Pb
B.Zn
C.Zn和Pb混合物
【举一反三5】钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：
（1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。
（2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。
（3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。
【举一反三6】某钢铁厂采用赤铁矿石冶炼钢铁，其主要工艺流程如图。
[查阅资料]Ⅰ.赤铁矿石的主要成分是Fe2O3和SiO2。
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中SiO2转变为炉渣和二氧化碳气体。
（1）步骤①中，将固体反应物粉碎的目的是 。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。
（3）步骤③中，通入“氧气”的主要目的是降低生铁中的 。
（4）高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分中还含有 （填化学式）气体。根据资料Ⅱ信息，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和 （填元素名称）。
【举一反三7】神舟十七号飞行乘组已在轨工作生活接近6个月。
（1）飞船用钛镍形状记忆合金制作卫星天线。资料显示，镍（Ni）的金属活动性介于铁与铜之间，为验证三种金属的活动性，下列选用的药品组合可行的是 （填标号）。
A.FeCl2溶液、Ni、CuCl2溶液
B.FeCl2溶液、Ni、Cu
C.Fe、NiCl2溶液、Cu
（2）制造飞船运载火箭所需要的钢铁可通过低碳冶金技术制得。氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如图：
①燃烧区的作用是 。
②还原区中还原Fe2O3的反应化学方程式是 （写出其中一条即可）。
③从环境保护角度，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点 。
【题型3】古代冶炼金属
【典型例题】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
【举一反三1】《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
【举一反三2】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
【举一反三3】春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。下列说法正确的是（ ）
A.海绵铁是一种纯净物
B.Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价
C.该反应基本类型属于置换反应
D.炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
【举一反三4】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
【举一反三5】《天工开物》中记载了炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”。其冶炼过程如图所示。
（1）捣碎铁矿石的目的是 。
（2）写出一氧化碳炼铁的化学方程式 （写出一个即可）。
（3）钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 的含量。
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳会导致的环境问题是 。
（5）铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，原理是 。
【举一反三6】浩如烟海的中国古代典籍中记录了许多化学知识，展示了中国古代人民的智慧。
（1）《吕氏春秋 别类》记载有“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜 。（填“大”或“小”）
（2）在西晋史学家陈寿所著的《三国志》中，有“乃取蒙冲斗舰数十艘，实以薪草，膏油灌其中……（黄）盖放诸船，同时发火。时风盛猛，悉延烧岸上营落”的描述。从燃烧条件分析，薪草属于 。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用 来达到灭火的目的。
（3）《天工开物》记载古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤……或用煤炭……扇炉风箱必用四人……土化成铁……”现代工业用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为氧化铁）炼铁，其反应原理是 （写化学方程式）。
（4）西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”这样的记载，从而实现“铁上包铜”，防止铁的锈蚀。其反应的微观示意图如图所示，该反应过程中发生变化的微观粒子是 。
【举一反三7】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，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。
（2）不断鼓入空气的目的是 。
（3）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。
（4）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。
（5）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。
【举一反三8】《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
（1）在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是________________________；再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质，该反应的化学方程式是________________________，此反应中体现了一氧化碳的________（填“氧化”或“还原”）性。
（2）“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中________________元素的含量。
【题型4】还原反应、还原剂、氧化剂
【典型例题】明代宋应星著的《天工开物》中有关“火法”冶炼金属锌的记载：“炉甘石（注：主要成分碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也。”下列有关叙述错误的是（ ）
A.该过程利用了“煤炭饼”的还原性
B.“火法”炼锌的反应属于置换反应
C.“倭铅”是指铅和锌的合金
D.“泥封”的目的是隔绝空气
【举一反三1】我国古代将炉甘石、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合加热到约800℃，可得到外观似金子的合金，涉及的化学方程式之一为2Cu2O+C4Cu+X↑，下列说法正确的是（ ）
A.该反应中木炭是还原剂
B.X的化学式为CO
C.Cu2O中Cu的化合价为+2
D.参加反应的Cu2O和C的质量比为2：1
【举一反三2】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：取炉甘石（主要成分：碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，即获得金属锌（已知主要发生的反应为：2C+ZnCO3Zn+3CO↑）。下列分析错误的是（ ）
A.炉甘石属于混合物
B.该反应中一氧化碳为还原剂
C.冷却时锌由液态转化为固态需要放热
D.“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化
【举一反三3】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢。工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.反应中碳发生了还原反应
B.二氧化碳不属于大气污染物
C.生成物中可能还会含有CO
D.反应后镍元素的化合价降低了
【举一反三4】我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃，有如下反应发生①ZnCO3ZnO+CO2↑ ②C+2ZnO2Zn+X↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.X的化学式为CO2
B.反应前后锌元素质量不变
C.②反应中ZnO发生了还原反应
D.②反应前后锌元素化合价升高
【题型5】金属元素的存在形式
【典型例题】在自然界中能以单质形式存在的是（ ）
A. Fe B. Al C. Na D. Ag
【举一反三1】下列有关金属和合金的说法正确的是（ ）
A.常温下所有金属都呈固态
B.大多数金属是电和热的优良导体
C.自然界的金属多以单质形式存在
D.合金的熔点高于它的成分金属的熔点
【举一反三2】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（ ）
A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在
B.自然界中的金属是取之不尽的
C.防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D.合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
【举一反三3】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【举一反三4】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【题型6】金属矿物与金属冶炼综合
【典型例题】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑，下列说法错误的是（ ）
A.该反应属于置换反应
B.该不锈钢中还含有铁和碳
C.该不锈钢合金的硬度大于纯铁
D.反应前后元素的化合价都发生了变化
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中甲、乙、丙均是单质且由不同种元素组成，丁是氧化物。“—”表示相连两种物质可以反应，“→”表示一种物质通过一步反应可以转化成另一种物质。下列说法错误的是( )
A.甲→乙反应前后一定存在元素化合价的改变
B.甲、丙可以都是金属，且金属活动性：甲＞丙
C.O2→丁的反应体现了氧气的氧化性
D.丁→丙的反应一定属于置换反应
【举一反三2】为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让__________________与金属氧化物在高温下反应，__________________能夺取金属氧化物中的__________________，从而得到金属单质。__________________和__________________也能将金属氧化物变成游离态金属。
【举一反三3】《天工开物 五金》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石（ZnCO3）十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使火拆裂。然后，逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅（金属锌）也”，如图。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃）
（1）将“炉甘石和煤炭”磨成粉末，目的是__________________。
（2）反应区中ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，反应的化学方程式为__________________。罐内煤炭的作用是__________________。
（3）冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是_________℃。
（4）“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧，避免其直排到空气中的原因是______________。
【举一反三4】我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃。）请结合图文信息，分析思考，解决问题：
（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是___________________________。
（2）高温炉内，碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为___________________________。该反应生成物中碳元素的化合价为 _________价。
（3）冷凝器中发生的变化属于___________________________。
【题型7】常见的金属矿物
【典型例题】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【举一反三1】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
【举一反三2】科技创新助力炼铁低碳绿色发展，钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析，下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是（ ）
A.赤铁矿(Fe2O3)
B.磁铁矿(Fe3O4)
C.黄铁矿(FeS2)
D.菱铁矿(FeCO3)
【举一反三3】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
科粤版（2024）九年级下册 第六单元 金属和金属材料6.3 金属矿物与金属冶炼 题型专练（参考答案）
【题型1】一氧化碳还原氧化铁实验
【典型例题】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】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，A正确。
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，B错误。
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，C正确。
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，D正确。
【举一反三1】金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A.实验时都应该先加热后通气体
B.两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色
C.甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同
D.甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒
【答案】D
【解析】实验时应该先通入气体，排出玻璃管中的空气，避免气体不纯，加热时发生爆炸，故A错误；甲实验中氢气还原氧化铜生成铜和水，可看到黑色固体变为红色，乙实验是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，可看到红色固体变为黑色，故B错误；甲反应后生成铜和水，若试管口没有向下倾斜，生成的水回流到试管底部，会引起试管炸裂。而乙反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳是气体，因此玻璃管可以保持水平。甲试管向下倾斜，乙玻璃管保持水平的原因是反应的产物不同，故C错误；甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒，一氧化碳不能直接排放到空气中，故D正确。
【举一反三2】实验室用如图装置模拟炼铁，下列正确的是（ ）
A.图1中先点燃酒精喷灯再通一氧化碳
B.图1硬质玻璃管中的现象是黑色固体变红
C.图2中焦炭的作用是还原氧化铁
D.图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO
【答案】D
【解析】按照题图1进行实验，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A错误；一氧化碳具有还原性，能与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，实验现象是红棕色固体变黑，故B错误；工业炼铁中原料焦炭燃烧生成二氧化碳并放出大量的热，二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，焦炭的作用是提供热量和生成一氧化碳，故C错误；二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，图2中排出的高炉废气中可能含有有毒的CO，故D正确。
【举一反三3】如图所示，小文利用长柄W形玻璃管完成了一氧化碳与氧化铁反应的实验。已知：甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳和水。下列有关说法错误的是（ ）
A.该实验具有节约药品、清洁环保、操作简单等优点
B.网罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度
C.一氧化碳能夺取氧化铁中的氧，具有氧化性
D.实验中可观察到红色粉末变成黑色
【答案】C
【解析】该微型实验，能节约药品，具有药品用量少、清洁环保、操作简单等优点， A正确；灯罩的作用是集中火焰，提高酒精灯火焰的温度， B正确；A处发生的反应中，一氧化碳夺取氧化铁中的氧，发生氧化反应，本身具有还原性， C错误；一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，A处可观察到的实验现象是红色粉末变成黑色， D正确。
【举一反三4】利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列正确的是（ ）
A.充分加热，a处固体由黑色变为红色
B.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
C.可用水吸收尾气中的CO
D.反应结束后，应立即停止通CO
【答案】B
【解析】一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，充分加热，a处固体由红色变为黑色，故A错误；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，故B正确；
一氧化碳难溶于水，不能用水吸收尾气中的CO，故C错误；反应结束后，不能立即停止通CO，应继续通入一氧化碳，直至装置冷却至常温，以防止生成的铁再次被氧化，故D错误。
【题型2】工业炼铁的原理及装置
【典型例题】某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如图所示（部分反应物、生成物及反应条件已略去）
下列说法错误的是（ ）
A.反应①生成的A物质是CO2
B.反应②的化学方程式为：C+CO22CO
C.反应③属于置换反应
D.高炉炼铁所得的产品是生铁
【答案】C
【解析】焦炭的主要成分是碳，在氧气充足的条件下，碳燃烧生成二氧化碳，故A正确；反应②是在高温的条件下，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为：C+CO22CO，故B正确；
反应③是在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该反应的反应物均为化合物，因此该反应不属于置换反应，故C说法错误；高炉炼铁所得的产品中仍含有少量的碳等杂质，得到的是生铁，故D正确。
【举一反三1】铁是冶金工业年产量最高的金属。下列表述不正确的是（ ）
A.炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金
B.高炉炼铁加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳
C.赤铁矿炼铁的反应为Fe2O3+3CO2Fe+2CO2
D.将尾气点燃或收集可防止CO污染空气
【答案】C
【解析】生铁含碳量较高，钢的含碳量较低，炼出的生铁和钢是含碳量不同的铁的合金 ，A选项正确；焦炭的主要成分是碳，碳燃烧生成二氧化碳，同时放出大量热，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，一氧化碳作还原剂，所以高炉炼铁中加入焦炭的作用是提供热量和产生一氧化碳，B选项正确；赤铁矿炼铁是氧化铁和一氧化碳在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C选项错误；一氧化碳有毒，未反应完的一氧化碳需要收集起来或点燃，防止污染空气，D选项正确。
【举一反三2】炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：
请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是（ ）
A.工业炼铁的设备是高炉
B.焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳
C.生铁属于混合物
D.生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2
【答案】D
【解析】工业炼铁的设备是高炉，故A正确；工业炼铁中利用了焦炭的可燃性，提供热量；又利用其还原性，与二氧化碳反应生成一氧化碳气体，故B正确；生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，属于混合物，故C正确；赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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，故D错误。
【举一反三3】下列关于金属材料的正确的是（ ）
A.金属在常温下都是固体
B.通过高炉炼铁得到的产物为纯铁
C.“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不熔化
D.生铁和钢都属于铁的合金，但性能不同的原因是两者的含碳量不同
【答案】D
【解析】金属在常温下不都是固体，如汞是液体，故A错误；高炉炼铁得到的产品是生铁，主要成分是铁，含有碳等杂质，不是纯铁，故B错误；“真金不怕火炼”说明金的化学性质稳定，故C错误；生铁和钢都是铁合金，两者的含碳量不同，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，故D正确。
【举一反三4】观察生活，体会身边处处有化学。
（1）高铁上使用了多种材料，其中车身用的铁是赤铁矿炼成的，炼铁的原理是 （用化学方程式表示）；炼铁的过程中焦炭的作用是 。
（2）明代《天工开物》记载：“火法炼锌”过程为“炉甘石（主要含ZnCO3）装载入一泥罐内…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红…取出即倭铅也”。
①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是 。
②文中“倭铅”的主要成分是 。
A.Pb
B.Zn
C.Zn和Pb混合物
【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；提供热量，生成还原剂一氧化碳气体；
（2）①使温度达到煤炭的着火点；②B。
【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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。工业炼铁中利用了焦炭的可燃性，提供热量；又利用其还原性，与二氧化碳反应生成一氧化碳气体。
（2）①“其底铺薪”指利用燃烧的“薪”将煤炭饼引燃，燃烧“薪”的作用是使温度达到煤炭的着火点。
②根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，炉甘石中含有锌元素，则“倭铅”的主要成分是锌，不可能含有铅。
【举一反三5】钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：
（1）用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理 。
（2）钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是 。
（3）在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是 。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是 。
【答案】（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；（2）含碳量不同；（3）作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化；（4）隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。
【解析】（1）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和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。
（2）生铁和钢，两者的主要区别是含碳量不同。
（3）氮气的化学性质不活泼，在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化。
（4）流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。
【举一反三6】某钢铁厂采用赤铁矿石冶炼钢铁，其主要工艺流程如图。
[查阅资料]Ⅰ.赤铁矿石的主要成分是Fe2O3和SiO2。
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中SiO2转变为炉渣和二氧化碳气体。
（1）步骤①中，将固体反应物粉碎的目的是 。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为 。
（3）步骤③中，通入“氧气”的主要目的是降低生铁中的 。
（4）高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分中还含有 （填化学式）气体。根据资料Ⅱ信息，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和 （填元素名称）。
【答案】（1）增大反应物之间的接触面积，加快反应速率；（2）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（3）含碳量；（4）CO2、O2；钙元素。
【解析】（1）在步骤①中将固体反应物粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，加快反应速率。
（2）步骤②中，生铁生产过程中CO与Fe2O3反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
（3）高炉炼得的铁里含有2%～4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是铁的合金﹣生铁。它硬而脆，不易于加工，所以还要把生铁放入炼钢炉中，通入纯氧冶炼来降低生铁中的含碳量。
（4）空气中的氮气没有参加反应，石灰石分解产生二氧化碳，碳燃烧生成二氧化碳，炼铁生成二氧化碳，部分氧气没有参加反应，因此高炉气体中除N2、SO2、CO外，主要成分还有CO2、O2等；由质量守恒定律可知，可推测“炉渣”中一定含有氧元素和钙元素。
【举一反三7】神舟十七号飞行乘组已在轨工作生活接近6个月。
（1）飞船用钛镍形状记忆合金制作卫星天线。资料显示，镍（Ni）的金属活动性介于铁与铜之间，为验证三种金属的活动性，下列选用的药品组合可行的是 （填标号）。
A.FeCl2溶液、Ni、CuCl2溶液
B.FeCl2溶液、Ni、Cu
C.Fe、NiCl2溶液、Cu
（2）制造飞船运载火箭所需要的钢铁可通过低碳冶金技术制得。氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，氢基熔融还原生产高纯铸造生铁的主要流程如图：
①燃烧区的作用是 。
②还原区中还原Fe2O3的反应化学方程式是 （写出其中一条即可）。
③从环境保护角度，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点 。
【答案】（1）AC；（2）①提供热量； ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2或 Fe2O3+3H22Fe+3H2O↑；③减少CO2排放（或减缓温室效应）。
【解析】（1）镍的金属活动性介于铁与铜之间，则说明金属活动性顺序：铁＞镍＞铜；镍不能和氯化亚铁反应，但能和氯化铜反应，则说明金属活动性顺序铁＞镍＞铜，A符合题意；镍、铜均不能和氯化亚铁反应，则只能说明铁最活泼，但不能比较镍和铜的金属活动性顺序，B不符合题意；铁能和氯化镍反应，但铜不能和氯化镍反应，则说明金属活动性顺序铁＞镍＞铜，C符合题意；故选：AC。
（2）①燃烧放热，则燃烧区的作用为提供热量；
②还原区，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；且氢气能和氧化铁在高温条件下生成铁和水，反应的化学方程式为：Fe2O3+3H22Fe+3H2O↑；
③氢基熔融冶金技术是利用氢作为还原剂代替碳还原剂，从而实现减少CO2排放的目的，实现低碳冶金，与高炉炼铁技术相比，氢基熔融冶金技术的优点是减少CO2排放（或减缓温室效应等）。
【题型3】古代冶炼金属
【典型例题】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】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，A正确；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，B错误；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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C正确；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，D正确。故选B。
【举一反三1】《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
A.煤炭燃烧的温度能够达到炼铁所需的温度
B.炼铁炉中流出的是纯铁
C.生铁炒成熟铁的过程中降低了含碳量
D.该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧
【答案】B
【解析】 高炉炼铁时，用煤炭进行加热，煤炭燃烧释放出的热量能够达到炼铁所需的温度，A正确；高炉炼铁过程中，生成的铁与剩余的焦炭混合在一起从出铁口流出，故炼铁炉中流出的是生铁， B错误；生铁炒成熟铁的过程中碳燃烧生成了二氧化碳，降低了含碳量，C正确；该炼铁工艺减少了再熔化的过程，节约燃料，彰显了古代劳动人民的智慧，D正确。
【举一反三2】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】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A正确；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B错误；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C正确；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D正确。
【举一反三3】春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。下列说法正确的是（ ）
A.海绵铁是一种纯净物
B.Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价
C.该反应基本类型属于置换反应
D.炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
【答案】B
【解析】根据“生成含较多杂质的海绵铁”，可知海绵铁含有铁和杂质，是混合物，A不符合题意；该反应的反应物是两种化合物，不是置换反应，C不符合题意；炼铁过程中，木炭作为燃料使用，也作为制造一氧化碳的原料（二氧化碳和碳高温反应生成一氧化碳），D不符合题意；化合物中各元素正负化合价代数和为0，氧化铁中氧元素为-2价，则铁元素的化合价为＋3价，B符合题意。
【举一反三4】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】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，A正确；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，B错误；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Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C正确；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，D正确。故选B。
【举一反三5】《天工开物》中记载了炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”。其冶炼过程如图所示。
（1）捣碎铁矿石的目的是 。
（2）写出一氧化碳炼铁的化学方程式 （写出一个即可）。
（3）钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中 的含量。
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳会导致的环境问题是 。
（5）铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，原理是 。
【答案】（1）增大与氧气的接触面积，使反应更充分；（2）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（3）碳；（4）温室效应；（5）隔绝氧气和水。
【解析】（1）捣碎铁矿石的目的是增大与氧气的接触面积，使反应更充分；
（2）一氧化碳与氧化铁高温下反应得到铁和二氧化碳，炼铁的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（3）碳与氧气反应得到二氧化碳，钢的性能优于生铁，图中不断翻炒液态生铁是为了降低生铁中碳的含量；
（4）煤燃烧时排放出的大量二氧化碳，会导致地球温度升高，产生温室效应；
（5）铁在潮湿的空气中易生锈，铁制品应用广泛，为了防止其生锈，通常会在其表面刷漆，起到隔绝氧气和水的作用。
【举一反三6】浩如烟海的中国古代典籍中记录了许多化学知识，展示了中国古代人民的智慧。
（1）《吕氏春秋 别类》记载有“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜 。（填“大”或“小”）
（2）在西晋史学家陈寿所著的《三国志》中，有“乃取蒙冲斗舰数十艘，实以薪草，膏油灌其中……（黄）盖放诸船，同时发火。时风盛猛，悉延烧岸上营落”的描述。从燃烧条件分析，薪草属于 。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用 来达到灭火的目的。
（3）《天工开物》记载古代炼铁工艺：“凡铁一炉载土（铁矿石）二千余斤……或用煤炭……扇炉风箱必用四人……土化成铁……”现代工业用一氧化碳还原赤铁矿（主要成分为氧化铁）炼铁，其反应原理是 （写化学方程式）。
（4）西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜”这样的记载，从而实现“铁上包铜”，防止铁的锈蚀。其反应的微观示意图如图所示，该反应过程中发生变化的微观粒子是 。
【答案】（1）大；（2）可燃物；隔绝氧气；（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；（4）铁原子和铜离子。
【解析】（1）“金（指铜）柔锡柔，合两柔则为刚”，表明铜锡合金的硬度比纯铜大；故答案为：大；
（2）从燃烧条件分析，薪草属于可燃物。为防止引发火灾，可用泥土覆盖在灰烬和燃着的薪草上，从灭火原理分析，主要利用隔绝氧气来达到灭火的目的；故答案为：可燃物；隔绝氧气；
（3）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；故答案为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（4）由微观反应示意图的信息可知，该反应中，铁原子变成了亚铁离子，铜离子变成了铜原子，因此该反应过程中发生变化的微观粒子是铁原子和铜离子；故答案为：铁原子和铜离子。
【举一反三7】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，该方法的生产过程可用图2表示。
资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。
根据图文回答下列问题。
（1）常见的铁矿石有赤铁矿和 （写一种）。
（2）不断鼓入空气的目的是 。
（3）炼铁炉中生成铁的化学方程式为 。
（4）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。
（5）钢的性能优良，如钢的熔点比纯铁 ，易于加工。
【答案】（1）磁铁矿（合理即可）；（2）提高炉温；（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2或Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；（4）将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去；碳或C；（5）低。
【解析】（1）常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿或菱铁矿（合理即可）；
（2）不断鼓入空气的目的是使碳与氧气反应，放热，提高炉温；
（3）高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。高温条件下四氧化三铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；
（4）撒入潮泥灰主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去，生铁和钢的区别是含碳量不同，不断翻炒液态生铁，使生铁中碳与氧气接触反应生成二氧化碳，降低碳元素的含量得到钢。
（5）合金的熔点低于组成它的纯金属，钢的熔点比纯铁低，易于加工。
【举一反三8】《天工开物》中记载了“古法炼铁”如图1和“炒钢法”如图2。
（1）在图1的炉中鼓入与矿物逆流而行的空气，“逆流而行”的目的是________________________；再利用生成的一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质，该反应的化学方程式是________________________，此反应中体现了一氧化碳的________（填“氧化”或“还原”）性。
（2）“炒钢法”即“持柳棍疾搅即时炒成熟铁，炒过稍冷之时，或有就塘内斩划方块者”。不断翻炒液态生铁，是为了降低生铁中________________元素的含量。
【答案】（1）使反应物充分接触，增大反应物接触面积 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 还原
（2）碳
【解析】（1）“逆流而行”的目的是使反应物充分接触，增大反应物接触面积，充分反应；高温时一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质和二氧化碳，该反应的化学方程式是3CO+Fe2O32Fe+3CO2；一氧化碳夺走氧化铁中的氧，体现还原性。（2）不断翻炒液态生铁，使碳接触氧气，碳燃烧生成二氧化碳，是为了降低生铁中碳元素的含量。
【题型4】还原反应、还原剂、氧化剂
【典型例题】明代宋应星著的《天工开物》中有关“火法”冶炼金属锌的记载：“炉甘石（注：主要成分碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也。”下列有关叙述错误的是（ ）
A.该过程利用了“煤炭饼”的还原性
B.“火法”炼锌的反应属于置换反应
C.“倭铅”是指铅和锌的合金
D.“泥封”的目的是隔绝空气
【答案】C
【解析】“煤炭饼”的主要成分为碳，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，反应中碳为还原剂，故A正确；碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，故B正确；依据题意可知，倭铅是指金属锌，故C错误；“泥封”的目的是隔绝空气，防止生成锌的被氧气氧化，故D正确。
【举一反三1】我国古代将炉甘石、赤铜（Cu2O）和木炭粉混合加热到约800℃，可得到外观似金子的合金，涉及的化学方程式之一为2Cu2O+C4Cu+X↑，下列说法正确的是（ ）
A.该反应中木炭是还原剂
B.X的化学式为CO
C.Cu2O中Cu的化合价为+2
D.参加反应的Cu2O和C的质量比为2：1
【答案】A
【解析】在反应中，C夺取赤铜中的氧，故木炭是还原剂，故A正确；由分析可知，X为二氧化碳，故B错误；氧元素显﹣2价，根据化合价代数和为零，Cu2O中Cu的化合价为+1价，故C错误；参加反应的Cu2O和C的质量比为（144×2）：12＝24：1，故D错误。
【举一反三2】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：取炉甘石（主要成分：碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，即获得金属锌（已知主要发生的反应为：2C+ZnCO3Zn+3CO↑）。下列分析错误的是（ ）
A.炉甘石属于混合物
B.该反应中一氧化碳为还原剂
C.冷却时锌由液态转化为固态需要放热
D.“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化
【答案】B
【解析】炉甘石的主要成分是碳酸锌，还含有其他杂质，属于混合物，A正确；该反应中一氧化碳是生成物，不是还原剂，B错误；物质由液态转化为固态时放出热量，则冷却时锌由液态转化为固态需要放热，C正确；在加热条件下锌会和氧气反应，则“冷定”后再“毁罐”取锌是为防止锌重新被氧化，D正确。
【举一反三3】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢。工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.反应中碳发生了还原反应
B.二氧化碳不属于大气污染物
C.生成物中可能还会含有CO
D.反应后镍元素的化合价降低了
【答案】A
【解析】该反应中C和氧原子结合变成CO2，发生氧化反应，故A错误；二氧化碳是空气的成分，不属于大气污染物，故B正确；因为反应条件是高温，所以碳有可能和二氧化碳反应生成一氧化碳，故C正确
NiO中镍元素化合价为+2价，Ni属于单质，化合价为0，反应后镍元素的化合价降低了，故D正确。
【举一反三4】我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜和木炭粉混合后加热到约800℃，有如下反应发生①ZnCO3ZnO+CO2↑ ②C+2ZnO2Zn+X↑。下列有关说法错误的是（ ）
A.X的化学式为CO2
B.反应前后锌元素质量不变
C.②反应中ZnO发生了还原反应
D.②反应前后锌元素化合价升高
【答案】D
【解析】由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式，反应前碳、锌、氧原子个数分别为1、2、2，反应后的生成物中碳、锌、氧原子个数分别为0、2、0，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，故A正确；
由质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，反应前后锌元素质量不变，故B正确；②反应中ZnO失去了氧，发生了还原反应，故C正确；②反应前后锌元素化合价降低，由+2价变为0价，故D错误。
【题型5】金属元素的存在形式
【典型例题】在自然界中能以单质形式存在的是（ ）
A. Fe B. Al C. Na D. Ag
【答案】D
【解析】Ag的活动性弱，在自然界中能以单质的形式存在。
【举一反三1】下列有关金属和合金的说法正确的是（ ）
A.常温下所有金属都呈固态
B.大多数金属是电和热的优良导体
C.自然界的金属多以单质形式存在
D.合金的熔点高于它的成分金属的熔点
【答案】B
【解析】常温下金属汞是液态，故A错误；大多数金属是电和热的优良导体，故B正确；自然界的金属元素除少数很不活泼的金属如银、金等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在，故C错误；合金的熔点低于它的成分金属的熔点，故D错误。
【举一反三2】下列关于金属资源的说法中，不正确的是（ ）
A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以单质的形式存在外，其余大多数都是以化合物的形式存在
B.自然界中的金属是取之不尽的
C.防止金属锈蚀，回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境
D.合理开发矿物，寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径
【答案】B
【解析】在金属活动顺序表中，金、银等金属的活动性极弱，在常温或高温时不与氧气反应，它们以单质形式存在于地壳中，A正确。矿物的贮存有限，而且不能再生，所以不是取之不尽用之不竭的，B错误。每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的20%-40%，所以防止金属腐蚀可以保护金属。废旧电池中含有汞等重金属，如果将废旧电池任意丢弃，汞等重金属渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等重金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，C正确。随着科学技术的发展，新材料层出不穷，如用塑料代替钢等，可以减少金属的使用，D正确。
【举一反三3】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【答案】B
【解析】常温下金属不都是固体，汞在常温下为液体，故A错误；合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，不锈钢比纯铁硬度大，故B正确；保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点低，故C错误；除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在，则多数金属矿石中的金属元素主要以化合物的形式存在，故D错误。
【举一反三4】下列有关金属及其合金说法中正确的是（ ）
A.常温下金属都是固体
B.不锈钢比纯铁硬度大
C.保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点高
D.多数金属矿石中的金属元素主要以单质的形式存在
【答案】B
【解析】常温下金属不都是固体，汞在常温下为液体，故A错误；合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，不锈钢比纯铁硬度大，故B正确；保险丝（铅锑合金）比组成它的纯金属的熔点低，故C错误；除少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在外，其余的都以化合物的形式存在，则多数金属矿石中的金属元素主要以化合物的形式存在，故D错误。
【题型6】金属矿物与金属冶炼综合
【典型例题】“中国高铁，世界第一”，高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理是：C+2NiO2Ni+CO2↑，下列说法错误的是（ ）
A.该反应属于置换反应
B.该不锈钢中还含有铁和碳
C.该不锈钢合金的硬度大于纯铁
D.反应前后元素的化合价都发生了变化
【答案】D
【解析】该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，A正确；含镍不锈钢为铁合金，其中除了镍之外，还含有铁和碳等，B正确；一般，合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，因此该不锈钢合金的硬度大于纯铁，C正确；反应前后氧元素均位于化合物中，化合价均为﹣2价，没有改变，D错误。
【举一反三1】如图所示物质及变化均是初中化学常见的纯净物及反应。其中甲、乙、丙均是单质且由不同种元素组成，丁是氧化物。“—”表示相连两种物质可以反应，“→”表示一种物质通过一步反应可以转化成另一种物质。下列说法错误的是( )
A.甲→乙反应前后一定存在元素化合价的改变
B.甲、丙可以都是金属，且金属活动性：甲＞丙
C.O2→丁的反应体现了氧气的氧化性
D.丁→丙的反应一定属于置换反应
【答案】D
【解析】甲和乙都是单质且由不同种元素组成，甲能转化成乙，则该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，置换反应前后一定存在元素化合价的改变，A正确。
甲、丙可以都是金属，比如甲是锌，丙是铁，丁是氧化铁，乙是铜，满足题意，金属活动性锌＞铁，即甲＞丙，B正确。
物质与氧发生的反应是氧化反应，氧化反应中提供氧的物质具有氧化性，所以O2→丁的反应体现了氧气的氧化性，C正确。
若甲是锌，丙是铁，丁是氧化铁，乙是铜，满足题意，此时丁→丙的反应可以是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应不属于置换反应，D错误。
【举一反三2】为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让__________________与金属氧化物在高温下反应，__________________能夺取金属氧化物中的__________________，从而得到金属单质。__________________和__________________也能将金属氧化物变成游离态金属。
【答案】一氧化碳；一氧化碳；氧；碳；氢气。
【解析】解：由于一氧化碳在高温时具有还原性，为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让一氧化碳与金属氧化物在高温下反应，一氧化碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。碳和氢气具有还原性，也能将金属氧化物变成游离态金属。
【举一反三3】《天工开物 五金》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石（ZnCO3）十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使火拆裂。然后，逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定，毁罐取出，每十耗去其二，即倭铅（金属锌）也”，如图。（已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃）
（1）将“炉甘石和煤炭”磨成粉末，目的是__________________。
（2）反应区中ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，反应的化学方程式为__________________。罐内煤炭的作用是__________________。
（3）冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是_________℃。
（4）“锌火”主要是罐内产生的CO燃烧，避免其直排到空气中的原因是______________。
【答案】（1）增大反应物的接触面积
（2） 作还原剂
（3）419～907
（4）防止直排到空气中污染空气
【解析】（1）磨成粉末能增大反应物间的接触面积，加快反应速率；
（2）由题意可知，反应区中，ZnCO3分解生成ZnO和另一种氧化物，根据质量守恒定律可知另一种氧化物应为二氧化碳，因此该反应的方程式是：；炭主要成分是碳，碳有还原性可作反应的还原剂，利用碳的还原性将氧化锌还原为金属锌。
（3）由于锌的熔点为419℃，沸点为907℃．冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区应控制的温度范围是419～907℃；“冷定”后方能“毁罐”取锌，（4）CO有毒，直接排放到空气中会污染空气，CO燃烧后会生成二氧化碳，能防止直排到空气中污染空气。
【举一反三4】我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃。）请结合图文信息，分析思考，解决问题：
（1）装入原料器之前，将炉甘石敲碎的目的是___________________________。
（2）高温炉内，碳酸锌（ZnCO3）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为___________________________。该反应生成物中碳元素的化合价为 _________价。
（3）冷凝器中发生的变化属于___________________________。
【答案】（1）增大反应物间的接触面积，加快化学反应的速率 。
（2）2C+ZnCO3Zn+3CO↑ +2
（3） 物理变化
【题型7】常见的金属矿物
【典型例题】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【答案】B
【举一反三1】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
【举一反三2】科技创新助力炼铁低碳绿色发展，钢铁工业是我国推进绿色发展的重点。从环保角度分析，下列矿石(括号中为其主要成分的化学式)中最不宜炼铁的是（ ）
A.赤铁矿(Fe2O3)
B.磁铁矿(Fe3O4)
C.黄铁矿(FeS2)
D.菱铁矿(FeCO3)
【答案】C
【解析】选项中最不适宜用来炼铁的是黄铁矿，因为黄铁矿中含有硫元素，在冶炼过程中可能会产生污染空气的二氧化硫气体。
【举一反三3】 “祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿的主要成分是（ ）
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.FeCO3
【答案】B