鲁教版（五四学制）九年级全一册第四单元《金属》实验与探究和计算综合题专项训练
1. 炼铁选用的铁矿石不仅要选用含铁量高的，还要选“有害元素”少的．现有铁矿石：磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2），在上述铁矿石中：
（1）你认为不宜炼铁的矿石是 _________ ，因为 _________ ．
（2）若选用赤铁矿石冶炼63吨铁，理论上需要含Fe2O390%的赤铁矿石多少吨？
【答案】（1）黄铁矿；黄铁矿含铁量低，含有害元素，并且在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境．
（2）设需要赤铁矿石的质量为x．
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160????????? ? 112
x×90%???????? 63t
=
x=100t
2. 某同学模拟工业炼铁原理，用如图所示装置进行实验。取8g氧化铁，通入足量一氧化碳，充分反应后，冷却，将玻璃管中的固体移入盛有49g硫酸溶液的烧杯中，恰好完全反应。
（1）该同学首先按如图所示装配好仪器，检查了气密性并装好仪器，接下来的操作是____________________________（只写一步即可）。
（2）计算硫酸溶液的溶质质量分数（要求写成计算推理过程）。
【答案】1）先通一段时间一氧化碳
（2）设8g氧化铁完全反应后生铁的质量为x。?
???? Fe2O3+3CO2Fe+3CO2?
? ? 160?????????112?
? ?? 8g??????????? x?
???? ?
???? x=5.6g?
?? 设5.6g铁消耗硫酸的质量为y。?
???? Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑?
????56???? ?98?
???5.6g???? y?
??????
????? y=9.8g
硫酸溶液的溶质质量分数为：（9.8g/49g）×100%=20%
答：硫酸溶液的溶质质量分数为20%。
3. 构建知识网络是一种重要的学习方法。图为某同学绘制的铁的化学性质网络示意图。请分析回答下列问题：
(1)反应①中可用??????????????? (填化学式)作还原剂；
(2)反应②导致每年有大量的钢铁锈蚀，为阻止该反应的发生，人们常采用在钢铁表面涂刷油漆或镀上其它金属等方法。这两种方法的共同原理是阻止钢铁与?????????????? 接触；
(3)早在西汉时期，我国劳动人民就利用铁与硫酸铜溶液反应制取铜，称为“湿法炼铜”，即反应③，若用该方法制得铜16千克，理论上需要溶质质量分数为10％的硫酸铜溶液多少千克?
【答案】(1)CO(或H2或C)
(2)氧气和水
(3)设需要10％的硫酸铜溶液的质量为x
Fe + CuSO4===FeSO4+Cu
????????? 160??????????????????? ?64
????????? 10％x??????????????? 16千克
160﹕64=10％x﹕16千克
? x=400千克
4. 现有 100 t含氧化铁80%的赤铁矿石，工业上用于冶炼生铁
（1）生铁主要是铁和?? ???的合金；
（2）100 t含氧化铁80%的赤铁矿石中氧化铁的质量=?? ????t ；
（3）用题中所给的赤铁矿石能冶炼出含杂质3%的生铁多少吨？
【答案】（1）生铁和钢都是铁和碳的合金
（2）100 t含氧化铁80%的赤铁矿石中氧化铁的质量=100t×80%=80t
（3）根据反应的化学方程式：3CO+ Fe2O3高温2Fe + 3CO2中Fe2O3与铁的质量关系，通过氧化铁的质量，可以算出铁的质量，再根据混合物质量=纯净物的质量÷纯净物的质量分数，即可求出生铁的质量
解：设铁的质量为x
3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2
160???? ?? 112
80t????? ? x
160：112=80t：x
∴x=56t
含杂质3%的生铁的质量=56t÷(1-3%)=57．73t
5. A、B、C分别是Zn、Cu、Ag三种金属中的一种。为了从它们的混合物中分离
出金属A，并获得B和C的盐，进行如下实验操作：
请回答以下问题：
写出步骤①中发生反应的化学方程式???????????????????????????．
A、B、C三种金属的活动性顺序是???????????????????????????>????????????????????????????> ??????????????????????????．
操作b都需要用到玻璃棒的作用是???????????????????????????．
金属A是??????????????????????????（填化学式，下同），B的硝酸盐是??????????????????????????。
把13克的锌投入到98克稀硫酸中恰好完全反应，求生成的氢气的质量是多少？
【答案】（1）Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑????
（2） C、B、A????????
（3） 防止液体局部受热而飞溅
（4）Ag??? Cu(NO3)2?????????
（5）0．4g
【解析】
试题分析：（1）根据金属的活动性顺序，三种金属Zn、Cu、Ag，只有锌能与稀硫酸反应，所以步骤①中发生反应的化学方程式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑??，从而可以判断金属C为锌
（2）根据步骤②，在金属Cu、Ag化合物中，加入A的硝酸盐，结果置换出了金属A，所以可判断B为铜，A自然为银，故A、B、C三种金属的活动性顺序是C>B>A
（3）操作b是从溶液中结晶得到固体，故为蒸发，其中用到玻璃棒的作用是：搅拌，防止液体局部受热而飞溅
（4）根据上面的分析件数A为银，化学式为：Ag，B的硝酸盐是通过铜和硝酸银溶液反应得到，故为硝酸铜，化学式为：Cu(NO3)2??
（5）根据化学反应方程式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑??中锌与氢气的质量关系，即可求出氢气的质量
解：设氢气的质量为x
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑??
65 2
13g??????????????? ? x
65:2=13g：x
X=0．4g
考点：金属的活动性，根据化学方程式计算，蒸发操作
6. 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下图装置测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数。请按要求回答问题：
（1）实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是?????????????????。
（2）实验开始时先向大玻璃管中通入 CO，一段时间后再加热的原因是???????????????????????????????????????????。
（3）现用足量一氧化碳与 12g赤铁矿石充分反应后，盛石灰水的装置质量增重 8．8g（矿石中杂质不参与反应，生成的气体全部被吸收） 。计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数。
【答案】（1）红色粉末变成黑色
（2）排尽玻璃管中的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸
（3） 89．2%
【解析】试题分析：（1）工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应，方程式：3CO+ Fe2O3高温2Fe + 3CO2，生成的铁粉为黑色，所以实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是：红色粉末变成黑色
（2）一氧化碳具有可燃性，不纯的时候点燃或加热可能发生爆炸，所以实验开始时先向大玻璃管中通入 CO，一段时间后再加热的原因是：排尽玻璃管中的空气，防止加热一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸
（3）一氧化碳和氧化铁的反应生成二氧化碳，进入到石灰水中，所以盛石灰水的装置质量会增重，增重的质量即为二氧化碳的质量，再根据方程式：3CO+ Fe2O3高温2Fe + 3CO2中Fe2O3与CO2的质量关系，即可算出Fe2O3的质量，进而可计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数
解：设该矿石中氧化铁的质量为 x
3CO+ Fe2O3高温2Fe + 3CO2
160??????????? 132
x?????????? 8．8g
160 :132 =? x : 8．8
x= 10．7 g???
∴矿石中氧化铁的质量分数为： 10．7g/12g×100% = 89．2%
7. 已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO2。现利用下图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2。
注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是FeO、Fe3O4中的一种。
（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃。实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是????????? ??? （填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；图1装置明显存在的不足之处是????????? ??? 。
（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题。
①在0～400℃温度范围内，管内固体质量不变，其原因是????????? ??? ?。
②图中x=????????? ??? g。
③试据图计算并推断A点固体的合理化学式????????? ??? 。
【答案】（1）酒精喷灯； 没有对尾气进行处理
（2）①没有达到CO与氧化铁反应的温度； ②1.68； ③Fe3O4
推断过程如下：
设A点固体的化学式为FexOy，根据反应前后铁元素守恒
2.4g氧化铁中铁元素的质量=2.32g
FexOy中铁元素的质量，2.4g×（112/160）=2.32g×[56x/（56x+16y）]，得x：y=3：4
8. 人类的生产和生活都离不开金属。
Ⅰ．金属元素在自然界中分布很广，在地壳中主要以矿物形式存在。下列矿石的主要成分不属于氧化物的是????????????????（填序号）。
Ⅱ．铁是应用最广泛的金属。
（1）下图是工业炼铁示意图。
其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和???? ????????????；
写出有铁生成的化学方程式???? ???????????????? ????????????。
（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁的化学原理，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图。
①实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是???? ????????????，澄清的石灰水中发生反应的化学方程式是???? ?????????????。
②该装置有何不妥？???? ???????????????? ????????????。
（3）该化学兴趣小组的同学利用改正后的装置进行探究用500g含氧化铁质量分数为70%的赤铁矿，可以炼出含杂质4%的生铁多少克？
【答案】I：B ；
II：（1）产生还原剂一氧化碳；3 CO +Fe2O3高温2 Fe + 3CO2；
（2）①红棕色粉末逐渐变为黑色；CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O；
②没有进行尾气处理；
（3）解 ：设可以炼出含杂质4%的生铁的质量为X
赤铁矿中氧化铁的质量为：500g×70％＝350g
设350t氧化铁能生成生铁的质量为x
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160????????? ? 112
350g??????? x×（1-4%）
160:350g=112:x×(1-4%)
x＝255．2g
答：可以炼出含杂质4%的生铁的质量为255．2克
【解析】试题分析：I:氧化物是由两种元素组成的，其中一种为氧元素的化合物，氧化铁和氧化铝为氧化物，故选B；II（1）焦炭的作用是燃烧时提供能量，同时产生还原剂一氧化碳；有铁产生的反应是高炉炼铁，化学方程式为：3 CO +Fe2O3高温2 Fe + 3CO2，（2）玻璃管中的红棕色粉末会逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为：CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓；该装置没有将多余的一氧化碳进行处理，扩散到空气中会污染环境，因为一氧化碳有毒。（3）首先计算出氧化铁的质量，然后利用化学方程式进行计算即可。
考点：炼铁反应原理，含杂质物质的化学方程式的计算。
9. 某化学兴趣小组利用课余时间在实验室进行如下两个探究实验：
【探究一】利用废水回收铜，制备硫酸亚铁晶体。
（1）红色固体是 （填化学式）；溶液乙中溶质是 。
A．硫酸铝 B．硫酸亚铁 C．硫酸铝和硫酸亚铁 D．硫酸铜和硫酸铝
（2）写出步骤①的化学方程式： ；
【探究二】某硫酸亚铁晶体（FeSO4·xH2O）热分解研究并对x的测定
该兴趣小组同学称取ag硫酸亚铁晶体样品，先通干燥的氮气，然后按下图装置高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究。
（3）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有 ，称量反应后装置B，增重12.6g；
（4）装置C中 ，说明产物中还有SO2。
查阅资料得知二氧化硫气体能与高锰酸钾溶液发生如下反应：
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = ?X + 2MnSO4 + 2H2SO4?，则X的化学式是 。
（5）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中固体呈红棕色，放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液，则装置A中红棕色固体是 。
（6）D装置中球形干燥管的作用是 ，氢氧化钠溶液的作用是 。
（7）反应结束后还要不断的通入氮气直至冷却，其目的是 。
【数据处理】
兴趣小组同学利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO4·xH2O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量--分解温度的关系图（图2）
①根据图2中有关数据，可计算出FeSO4·xH2O中的x值是 （要求写出计算过程）。
②从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO3，请写出T3—T4段发生反应的化学方程式????。
③上述试验中若将装置B和装置C进行调换，则测得FeSO4·xH2O中的x值
会 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）Cu；C?
（2）Fe+CuSO4=Cu+ FeSO4；
（3）水；
（4）高锰酸钾溶液褪色；K2SO4；
（5）Fe2O3；
（6）防止溶液倒吸；吸收SO2气体，防止污染空气；
（7）把装置中水蒸气全部赶入装置B中；①X=7（计算过程完整）；②2FeSO4 △ Fe2O3+ SO2↑+ SO3↑；③偏大
【解析】【探究一】：由题意可知，从含有硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铜的废水中回收铜和硫酸亚铁，加入的过量的金属A应是铁．
（1）由上述分析可知，步骤①发生的反应是铁与硫酸铜的反应，化学方程式是：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu．
（2）由于铁与硫酸铜反应生成了铜和硫酸亚铁，所以红色固体是Cu；由于铁不能与硫酸铝反应，所以溶液乙中的溶质是 Al2（SO4）3、FeSO4．
【探究二】：
（3）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水，
（4）装置C中高锰酸钾褪色，说明产物中还有SO2．在反应中5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = ?X + 2MnSO4 + 2H2SO4?，反应前含有5个硫原子，2个钾原子，2个锰原子，4个氢原子，20个氧原子，反应后已有4个氢原子，2个锰原子，4个硫原子，16个氧原子，根据质量守恒定律可知，X中含有2个钾原子，1个硫原子和4个氧原子，故X为K2SO4；
（5）红棕色固体放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液，说明该固体为氧化铁；
（6）D装置中球形干燥管的作用是防止溶液倒吸，氢氧化钠溶液的作用是：吸收二氧化硫、防止污染空气．
（7）装置内内充满了反应生成的水蒸气，反应结束后还要不断的通入氮气直至冷却，其目的是：把装置中的水蒸气全部赶入装置装置B中；
①通过FeSO4?xH2O的化学式可知铁原子和水的个数比为1：2x，由图象中的数据可知，
? Fe2O3～2xH2O
? 160??? ? 36x
?? 8g???? 12.6g
??? x=7
②由题意和图象可知，硫酸亚铁受热分解生成了氧化铁二氧化硫和三氧化硫，反应的方程式是：2FeSO4 △ Fe2O3+ SO2↑+ SO3↑；
③气体先通入溶液时会引入水蒸气，会使计算的X值偏大．
故答为：【探究一】（1）Cu，C；（2）Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；
【探究二】（3）水；（4）高锰酸钾褪色，K2SO4；（5）氧化铁．（6）防止溶液倒吸，吸收二氧化硫、防止污染空气．（7）把装置中的水蒸气全部赶入装置装置B中，①7；②2FeSO4 △ Fe2O3+ SO2↑+ SO3↑；③偏大．
鲁教版（五四学制）九年级全一册第四单元《金属》实验与探究和计算综合题专项训练
1. 炼铁选用的铁矿石不仅要选用含铁量高的，还要选“有害元素”少的．现有铁矿石：磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2），在上述铁矿石中：
（1）你认为不宜炼铁的矿石是 _________ ，因为 _________ ．
（2）若选用赤铁矿石冶炼63吨铁，理论上需要含Fe2O390%的赤铁矿石多少吨？
2. 某同学模拟工业炼铁原理，用如图所示装置进行实验。取8g氧化铁，通入足量一氧化碳，充分反应后，冷却，将玻璃管中的固体移入盛有49g硫酸溶液的烧杯中，恰好完全反应。
（1）该同学首先按如图所示装配好仪器，检查了气密性并装好仪器，接下来的操作是____________________________（只写一步即可）。
（2）计算硫酸溶液的溶质质量分数（要求写成计算推理过程）。
3. 构建知识网络是一种重要的学习方法。图为某同学绘制的铁的化学性质网络示意图。请分析回答下列问题：
(1)反应①中可用??????????????? (填化学式)作还原剂；
(2)反应②导致每年有大量的钢铁锈蚀，为阻止该反应的发生，人们常采用在钢铁表面涂刷油漆或镀上其它金属等方法。这两种方法的共同原理是阻止钢铁与?????????????? 接触；
(3)早在西汉时期，我国劳动人民就利用铁与硫酸铜溶液反应制取铜，称为“湿法炼铜”，即反应③，若用该方法制得铜16千克，理论上需要溶质质量分数为10％的硫酸铜溶液多少千克?
现有 100 t含氧化铁80%的赤铁矿石，工业上用于冶炼生铁
（1）生铁主要是铁和?? ???的合金；
（2）100 t含氧化铁80%的赤铁矿石中氧化铁的质量=?? ????t ；
（3）用题中所给的赤铁矿石能冶炼出含杂质3%的生铁多少吨？
5. A、B、C分别是Zn、Cu、Ag三种金属中的一种。为了从它们的混合物中分离
出金属A，并获得B和C的盐，进行如下实验操作：
请回答以下问题：
写出步骤①中发生反应的化学方程式???????????????????????????．
A、B、C三种金属的活动性顺序是???????????????????????????>????????????????????????????> ??????????????????????????．
操作b都需要用到玻璃棒的作用是???????????????????????????．
金属A是??????????????????????????（填化学式，下同），B的硝酸盐是??????????????????????????。
把13克的锌投入到98克稀硫酸中恰好完全反应，求生成的氢气的质量是多少？
6. 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下图装置测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数。请按要求回答问题：
（1）实验中玻璃管里氧化铁粉末的颜色变化是?????????????????。
（2）实验开始时先向大玻璃管中通入 CO，一段时间后再加热的原因是???????????????????????????????????????????。
（3）现用足量一氧化碳与 12g赤铁矿石充分反应后，盛石灰水的装置质量增重 8．8g（矿石中杂质不参与反应，生成的气体全部被吸收） 。计算赤铁矿石中氧化铁的质量分数。
7. 已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO2。现利用下图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2。
注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是FeO、Fe3O4中的一种。
（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃。实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是????????? ??? （填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；图1装置明显存在的不足之处是????????? ??? 。
（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题。
①在0～400℃温度范围内，管内固体质量不变，其原因是????????? ??? ?。
②图中x=????????? ??? g。
③试据图计算并推断A点固体的合理化学式????????? ??? 。
8. 人类的生产和生活都离不开金属。
Ⅰ．金属元素在自然界中分布很广，在地壳中主要以矿物形式存在。下列矿石的主要成分不属于氧化物的是????????????????（填序号）。
Ⅱ．铁是应用最广泛的金属。
（1）下图是工业炼铁示意图。
其中，焦炭的作用是燃烧提供能量和???? ????????????；
写出有铁生成的化学方程式???? ???????????????? ????????????。
（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁的化学原理，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图。
①实验中玻璃管里固体粉末的颜色变化是???? ????????????，澄清的石灰水中发生反应的化学方程式是???? ?????????????。
②该装置有何不妥？???? ???????????????? ????????????。
（3）该化学兴趣小组的同学利用改正后的装置进行探究用500g含氧化铁质量分数为70%的赤铁矿，可以炼出含杂质4%的生铁多少克？
9. 某化学兴趣小组利用课余时间在实验室进行如下两个探究实验：
【探究一】利用废水回收铜，制备硫酸亚铁晶体。
（1）红色固体是 （填化学式）；溶液乙中溶质是 。
A．硫酸铝 B．硫酸亚铁 C．硫酸铝和硫酸亚铁 D．硫酸铜和硫酸铝
（2）写出步骤①的化学方程式： ；
【探究二】某硫酸亚铁晶体（FeSO4·xH2O）热分解研究并对x的测定
该兴趣小组同学称取ag硫酸亚铁晶体样品，先通干燥的氮气，然后按下图装置高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究。
（3）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有 ，称量反应后装置B，增重12.6g；
（4）装置C中 ，说明产物中还有SO2。
查阅资料得知二氧化硫气体能与高锰酸钾溶液发生如下反应：
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = ?X + 2MnSO4 + 2H2SO4?，则X的化学式是 。
（5）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中固体呈红棕色，放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液，则装置A中红棕色固体是 。
（6）D装置中球形干燥管的作用是 ，氢氧化钠溶液的作用是 。
（7）反应结束后还要不断的通入氮气直至冷却，其目的是 。
【数据处理】
兴趣小组同学利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO4·xH2O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量--分解温度的关系图（图2）
①根据图2中有关数据，可计算出FeSO4·xH2O中的x值是 （要求写出计算过程）。
②从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO3，请写出T3—T4段发生反应的化学方程式????。
③上述试验中若将装置B和装置C进行调换，则测得FeSO4·xH2O中的x值
会 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
