课题3 金属资源的利用和保护 第1课时 金属的冶炼同步学案 （含解析）

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课题3
金属资源的利用和保护
炼铁
【要点梳理】
要点1
金属的冶炼
Ⅰ、金属存在形式：在自然界中除少数不活泼金属如金、银等有单质形式存在，其余都以
形式存在。
Ⅱ、
Ⅲ、高炉炼铁
流程：
涉及到的方程式：
、
、
。
【注意】（1）、石灰石的作用：与二氧化硅反应形成炉渣
（2）、焦炭的作用①
②
Ⅳ、实验室制法炼铁
实验现象：
实验注意事项：
要点2
不纯物的计算
混合物中某物质的质量=
×
【当堂小测】
1、（2020?内江）下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（　　）
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
2、（2018?重庆）小明笔记中有一处错误，你认为是图中的哪一处（　　）
A．a处
B．b处
C．c处
D．d处
3、（2020?宁夏）工业上利用赤铁矿石（主要成分是Fe2O3，还含少量SiO2等杂质）冶炼生铁的过程如图所示：下列说法不正确的是（　　）
A．CaSiO3中硅元素显+4价
B．高炉气体中SO2会形成酸雨，不能直接排放到空气中
C．原料中焦炭的作用之一是生成具有还原性的物质CO
D．高炉炼铁的原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2，该反应属于置换反应
4、（2020?苏州）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（　　）
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
5、（2020?重庆）“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．反应中NiO发生还原反应
B．气体产物中可能有CO
C．该不锈钢中还含有铁和碳
D．该不锈钢合金的硬度小于纯铁
6、（2020?德州）如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。关于该实验，下列说法错误的是（　　）
A．实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑
B．反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加
C．试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D．为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置
8、（2020?达州）已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，向装有20g
Fe2O3的硬质玻璃管中通入CO，加热反应一段时间后，测得玻璃管中剩余固体质量为15.2g，则下列说法正确的是（　　）
A．该反应中，CO是氧化剂
B．反应生成Fe的质量为15.2g
C．反应生成CO2的质量为16.5g
D．参加反应的Fe2O3占原总质量的80%
9、（2020?东营）如图为高炉冶铁、炼钢并用生产的钢来探究白铜成分的流程图。（已知硫酸镍的化学式为NiSO4）
（1）用高炉冶铁的主要反应原理是　
　（用化学方程式表示）。
（2）分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是　
　。
（3）向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动，各成分均匀混合，相当于化学实验中　
　（填一种仪器的名称）的作用。
（4）铁与镍相比，铁的金属活动性　
　镍（选填“＞”、“＝”或“＜”），判断依据是　
　（用化学方程式表示）。
（5）通过以上信息，得出白铜的成分是　
　，其硬度比纯铜　　（填“大”或“小”）。
10、（2020?杭州）小金利用图示装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验。实验步骤如图：
步骤1：连接装置并检查装置的气密性，在确保装置气密性良好的基础上，按图示在各装置中添加药品；
步骤2：缓慢推注射器活塞，利用甲酸（一种无色溶液，溶质为
HCOOH）与浓硫酸在80℃水浴的条件下制备一氧化碳（反应原理：HCOOHCO↑+H2O）；
步骤3：待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下后再点燃酒精灯，当W型管右侧弯管处的氧化铁全部变为黑色时，继续加热2分钟后熄灭酒精灯；
步骤4：撤去酒精灯和盛热水的烧杯，用磁铁吸引黑色物质至W型管左侧弯管处进行固体产物的检验。
（1）进行气密性检査时，可在万用瓶中盛适量水，然后推注射器活塞，当观察到　
　（填写现象），说明装置气密性良好。
（2）点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是　
　。
（3）步骤3后，W型管左侧弯管处为反应后得到的稀硫酸，若固体产物全部是铁，步骤4中能观察到的现象是　
　。
11、（2020?阳泉）工业上，把铁矿石和石灰石等物质一起加入高炉，通入热空气，经过一系列反应最终可得到生铁。
（1）炼铁的原料除了铁矿石和石灰石外，还需要的一种物质是　
　。
（2）工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，可得到含杂质4%的生铁质量为多少？（根据化学方程式计算并写出解题过程）
【参考答案】
1、（2020?内江）下列有关模拟工业炼铁的叙述不正确的是（　　）
A．硬质玻璃管中红色固体变为银白色
B．用燃着的酒精灯可防止CO污染空气
C．赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却
A
2、（2018?重庆）小明笔记中有一处错误，你认为是图中的哪一处（　　）
A．a处
B．b处
C．c处
D．d处
【答案】B
3、（2020?宁夏）工业上利用赤铁矿石（主要成分是Fe2O3，还含少量SiO2等杂质）冶炼生铁的过程如图所示：
下列说法不正确的是（　　）
A．CaSiO3中硅元素显+4价
B．高炉气体中SO2会形成酸雨，不能直接排放到空气中
C．原料中焦炭的作用之一是生成具有还原性的物质CO
D．高炉炼铁的原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2，该反应属于置换反应
【答案】D
【解答】解：A．CaSiO3中钙元素显+2价，氧元素显﹣2价，设其中硅元素的化合价为x，则：（+2）+x+（﹣2）×3＝0，x＝+4，即硅元素显+4价，选项说法正确；
B．高炉气体中SO2会形成酸雨，不能直接排放到空气中，选项说法正确；
C．原料中焦炭的作用之一是生成具有还原性的物质CO，还有一个作用是燃烧产生热量，选项说法正确；
D．该反应的反应物是两种化合物，所以该反应不属于置换反应，选项说法错误。
故选：D。
4、（2020?苏州）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（　　）
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
【答案】C
【解答】解：A、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法错误。
B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。
C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处可用澄清石灰水检验生成的CO2，故选项说法正确。
D、一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，不能一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，故选项说法错误。
故选：C。
5、（2020?重庆）“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．反应中NiO发生还原反应
B．气体产物中可能有CO
C．该不锈钢中还含有铁和碳
D．该不锈钢合金的硬度小于纯铁
【答案】D
6、（2020?德州）如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。关于该实验，下列说法错误的是（　　）
A．实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑
B．反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加
C．试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D．为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置
【答案】B
【解答】解：A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法正确。
B、一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁失去了氧，反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前减少，故选项说法错误。
C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，故选项说法正确。
D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置，在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集，故选项说法正确。
故选：B。
7、（2020?山西模拟）2019年10月1日，天安门广场举行了隆重的国庆阅兵仪式，展现了我国强大的综合国力。极速飞翔的战机在蓝天中划出一道道绚丽的彩烟，彩烟是通过氮气加压将液体彩色烟剂“吹“出来，送入发动机喷出的高温气体中。形成的蒸气遇冷后凝結成雾，就成为浓浓的彩烟：坦克的展示无疑是一个巨大的亮点。坦克的制造材料主要是各种金属的合金，铁便是其中十分重要的一种。
（1）工业上生产氮气的原料是　
　。
（2）工业上用赤铁矿（主要成分是氧化铁）和一氧化碳反应冶炼铁，该反应的化学方程式为　
　。
【答案】（1）空气；（2）3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2。
8、（2020?达州）已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，向装有20g
Fe2O3的硬质玻璃管中通入CO，加热反应一段时间后，测得玻璃管中剩余固体质量为15.2g，则下列说法正确的是（　　）
A．该反应中，CO是氧化剂
B．反应生成Fe的质量为15.2g
C．反应生成CO2的质量为16.5g
D．参加反应的Fe2O3占原总质量的80%
【答案】D
【解答】解：设生成参加反应的氧化铁的质量为x，生成铁的质量为y，生成二氧化碳的质量为z，则：
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
固体质量减少
160
112
132
160﹣112＝48
x
y
z
20g﹣15.2g＝4.8g
＝＝＝
x＝16g
y＝11.2g
z＝13.2g
A．在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧元素，体现了一氧化碳的还原性，选项说法错误；
B．由以上计算可知，生成铁的质量为11.2g，选项说法错误；
C．由以上计算可知，生成二氧化碳的质量为13.2g，选项说法错误；
D．参加反应的Fe2O3占原总质量的，选项说法正确。
故选：D。
9、（2020?东营）如图为高炉冶铁、炼钢并用生产的钢来探究白铜成分的流程图。（已知硫酸镍的化学式为NiSO4）
（1）用高炉冶铁的主要反应原理是　
　（用化学方程式表示）。
（2）分析流程图，三脱装置中发生反应的基本反应类型是　
　。
（3）向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动，各成分均匀混合，相当于化学实验中　
　（填一种仪器的名称）的作用。
（4）铁与镍相比，铁的金属活动性　
　镍（选填“＞”、“＝”或“＜”），判断依据是　
　（用化学方程式表示）。
（5）通过以上信息，得出白铜的成分是　
　，其硬度比纯铜　　（填“大”或“小”）。
【答案】（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2（或4CO+Fe3O43Fe+4CO2）；
（2）化合反应；
（3）玻璃棒；
（4）＞；Fe+NiSO4＝Ni+FeSO4；
（5）铜、镍；大。
10、（2020?杭州）小金利用图示装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验。实验步骤如图：
步骤1：连接装置并检查装置的气密性，在确保装置气密性良好的基础上，按图示在各装置中添加药品；
步骤2：缓慢推注射器活塞，利用甲酸（一种无色溶液，溶质为
HCOOH）与浓硫酸在80℃水浴的条件下制备一氧化碳（反应原理：HCOOHCO↑+H2O）；
步骤3：待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下后再点燃酒精灯，当W型管右侧弯管处的氧化铁全部变为黑色时，继续加热2分钟后熄灭酒精灯；
步骤4：撤去酒精灯和盛热水的烧杯，用磁铁吸引黑色物质至W型管左侧弯管处进行固体产物的检验。
（1）进行气密性检査时，可在万用瓶中盛适量水，然后推注射器活塞，当观察到　
　（填写现象），说明装置气密性良好。
（2）点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是　
　。
（3）步骤3后，W型管左侧弯管处为反应后得到的稀硫酸，若固体产物全部是铁，步骤4中能观察到的现象是　
　。
【答案】（1）万用瓶中的水进入导管并形成一段稳定的水柱；
（2）排尽W型管内的空气，防止点燃酒精灯进行加热时发生爆炸；
（3）有气泡产生，固体溶解，溶液变成浅绿色。
【解答】解：（1）检验装置气密性，利用装置内外的压强差检验，所以当观察到万用瓶中的水进入导管并形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；
（2）一氧化碳具有可燃性，和空气混合，加热时可能发生爆炸，所以点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是：排尽W型管内的空气，防止点燃酒精灯进行加热时发生爆炸；
（3）铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，所以步骤4中能观察到的现象是：有气泡产生，固体溶解，溶液变成浅绿色。
11、（2020?阳泉）工业上，把铁矿石和石灰石等物质一起加入高炉，通入热空气，经过一系列反应最终可得到生铁。
（1）炼铁的原料除了铁矿石和石灰石外，还需要的一种物质是　焦炭　。
（2）工业上用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，可得到含杂质4%的生铁质量为多少？（根据化学方程式计算并写出解题过程）
【答案】（1）焦炭；
（2）350t。
【解答】解：（1）炼铁的原料除了铁矿石和石灰石外，还需要的一种物质是焦炭，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还原剂一氧化碳气体。
故答案为：焦炭。
（2）设可得到含杂质4%的生铁质量的质量为x。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160
112
480t
（1﹣4%）x
＝
x＝350t。
答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为350t。
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精品试卷·第
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