初中化学人教版九年级下册课题 3 金属资源的利用和保护精练

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课题3 金属资源的利用与保护
考点直击
一、常见的金属资源
1.地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除金、银等少数很不活泼的金属有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。
2.几种常见的金属矿物的名称和主要成分见下表：
金属矿物
赤铁矿
黄铁矿
菱铁矿
铝土矿
黄铜矿
辉铜矿
主要成分
Fe2O3
FeS2
FeCO3
Al2O3
CuFeS2
Cu2S
【要点诠释】
1.金属元素在地壳中的含量由大到小：铝铁钙、钠钾镁。
2.工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。在自然条件下，铁、铝等金属无单质存在，因为这些金属的活动性较强，会与氧气、水等作用生成化合物。
3.人类最先使用铜，而后铁，使用铝只有一百多年的历史，主要与三种金属的化学性质、冶炼难易有关。
二、铁的冶炼
1、实验室炼铁——一氧化碳还原氧化铁的实验
（1）实验装置：
　
（2）反应的化学方程式(炼铁的原理)：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）实验步骤：
①检查装置的气密性。
②将适量的氧化铁粉末放入玻璃管内，并固定装置。
③向玻璃管内通入一氧化碳气体，并点燃酒精灯。
④待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热。
⑤当玻璃管内红色粉末变为黑色时，停止加热。
⑤待玻璃管内的固体冷却至常温后，停止通入一氧化碳气体，并熄灭酒精灯。
（4）实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 
【要点诠释】
实验注意事项：
a.先通入一氧化碳气体的目的：排净装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。
b.实验完毕后继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却的目的：防止高温下的铁与空气接触被氧化。同时，还可防止试管内的澄清石灰水被倒吸。
c.尾气的处理：尾气中的一氧化碳有毒，所以尾气要经过处理，可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。
d.若实验中没有酒精喷灯，也可用酒精灯代替，不过要在火焰上加一个金属网罩，使火力更加集中，提高温度。
2、工业炼铁
（1）工业上冶炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等
（2）主要反应原理：高温下利用CO作还原剂，将铁从铁的氧化物中还原出来。
在高炉中焦炭的作用是提供热量（碳和氧气反应生成二氧化碳，放热），二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳。C+CO2 2CO Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2　
（3）主要设备：高炉
【要点诠释】
a.铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。
①在高炉中焦炭的作用是提供热量和生成还原剂一氧化碳。
C+O2CO2 （放热反应） C+CO2 2CO （吸热反应）

②石灰石的作用是除SiO2等杂质，将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3。
CaCO3CaO+CO2↑（吸热反应） CaO+ SiO2CaSiO3
③冶炼过程中的主要化学方程式：
C+O2CO2 C+CO2 2CO Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
b.高炉炼出的铁是生铁，主要成分是铁，还含有C、P、S等元素，所以生铁是铁和其它元素的合金。
三、金属资源的保护和利用
1.铁锈蚀的条件及防锈蚀方法
（1）铁生锈的条件：铁与水、氧气同时接触。
（2）防止铁生锈的方法：
①保持铁制品表面的洁净和干燥。
②在铁制品表面形成保护膜：刷漆、涂油、镀一层其它金属、在铁制品表面形成致密的氧化物保护膜。
③改变铁制品的内部结构，制成不锈钢。
2.保护金属资源的有效途径为：
（1）防止金属锈蚀。
（2）废旧金属的回收利用。
（3）合理有效的开采矿物。
（4）寻找金属的替代品等。
【要点诠释】
1.铁锈的主要成分是氧化铁（Fe2O3）。
2.铁锈与铝、锌表面的氧化膜不同，前者疏松，后者致密。
四、含杂物质的化学方程式计算
1计算时涉及的公式有：




好题精讲
【例题1】下列铁矿石中不宜用来炼铁的是（ ）
A. 赤铁矿 B. 黄铁矿 C. 菱铁矿 D. 磁铁矿
【答案】B
【解析】通过计算可知，赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿和磁铁矿的主要成分中铁元素的质量分数分别为70%、16.7%、48.3%、72.4%。由此可知黄铁矿含铁的质量分数最低，且含有硫等有害元素，冶炼过程可能产生二氧化硫有害气体，故选B
【变式题】用下列矿石冶炼金属时，排放的废气容易引起酸雨的是(　　)
A．辉铜矿(主要成分Cu2S) B．赤铁矿(主要成分Fe2O3)
C．磁铁矿(主要成分Fe3O4) D．铝土矿(主要成分Al2O3)
【答案】A
【解析】酸雨主要是二氧化硫的过度排放，只有辉铜矿含有硫元素，在辉铜矿冶炼时，会有二氧化硫有害气体排出，故选A
【例题2】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．反应中Fe元素的化合价由＋2价变为0价
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用水吸收尾气中的CO
【答案】C
【解析】氧化铁中铁元素化合价为＋3，反应后铁单质中铁元素化合价是0，A不正确；氧化铁是红棕色固体，铁是黑色固体，充分加热，a处固体由红棕色变黑色，B不正确；b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，C正确；一氧化碳难溶于水，不能用水吸收一氧化碳，D不正确。故选C
【变式题】下列有关模拟工业炼铁的叙述错误的是（ ）
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灯，继续通CO气体直至硬质玻璃管冷却
【答案】A
【解析】A.一氧化碳还原氧化铁，红色的氧化铁被还原成黑色铁粉，不是银白色，故A错误；B.酒精灯进行尾气处理，CO污染空气，故B正确；C.赤铁矿是红色的，主要成分是Fe2O3，故C正确；D.先移去酒精灯，继续通CO气体是防止生成的铁再次被氧化，故要继续通CO直至冷却，故D正确；故选A
【例题3】1000t 含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁97%的生铁的质量是(　　)
A．560t　　B．571t　　C．577t　　D．583t
【答案】C
【解析】设可炼出含铁97%的生铁的质量为x。
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
160 112
1000t×80% 97%x
160∶112＝(1000 t×80%)∶(97%x)
x≈577 t
故选C
【例题4】为保证航母的使用寿命，下列防锈措施不可行的是(　　　)
A．用抗腐蚀性能优异的合金制造航母零部件 B．刷防锈漆
C．船体表面镀一层黄金 D．给某些部位涂油
【答案】C
【解析】A、合金往往具有良好的抗腐蚀性，制成具有防锈性能的合金能防止生锈，故不符合题意；
B、刷漆能使铁与水隔绝，达到防锈的目的，故不符合题意；
C、虽然黄金的化学性质不活泼，但是其价格昂贵、且密度过大，给船体镀黄金的防锈措施不合理，故符合题意；
D、油膜能隔绝氧气和水，给某些部位涂油可以达到防锈的目的；故选C；
【变式题】下列有关金属资源的利用与防护的解释不合理的是（ ）
A.在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观
B.用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀
C.用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀
D. 切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈
【答案】A
【解析】A.在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，除了美观，更重要的是防止生锈，故A不合理；B.用烤蓝处理，可以隔绝氧气和水，起到防止生锈的目的，故B合理；C.铝合金是铝的合金，质量轻，硬度大，耐腐蚀，故C说法合理；D.铁生锈的条件是铁与氧气与水接触，切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈，故D说法合理。故选A。
【例题5】关于金属物品的使用正确的是(　　)
A．铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨
B．铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液
C．铝壶内的水垢用质量分数为18%的热盐酸长时间浸泡
D．校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈
【答案】D
【解析】用砂纸或钢丝球打磨会除去表面的保护膜，A不正确；Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，会腐蚀铁桶，影响药效，B不正确；除铝壶内的水垢时，用热盐酸长时间浸泡，会腐蚀铝壶，C不正确。故选D
【例题6】“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法。分析以下铁钉生锈实验的设计，得出的结论不正确的是(　　)
A．对比①②可以说明铁生锈一定要有氧气参加
B．对比②③可以说明铁生锈一定要有水参加
C．对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加
D．对比①②③可以说明铁生锈必须水和氧气同时存在
【答案】B
【解析】铁在氧气和水共存的情况下最易生锈。根据图示可知①中的铁钉即可与氧气接触，还可与水接触，符合铁生锈的条件，过一段时间会观察到有明显的铁锈形成。②中的铁钉可接触大量的水，但无法与氧气充分接触，不符合铁生锈的条件，过一段时间不会观察到有明显的铁锈形成。③中的铁钉可接触空气（或氧气），但由于干燥的空气中不含大量的水，不符合铁生锈的条件，过一段时间不会观察到有明显的铁锈形成。A①②的区别是是否含大量的氧气，此项正确。B②不只含大量的水，不含大量的氧气；③只含大量的氧气，不含大量的水，无法进行对比。此项不正确。C①③的区别是是否含大量的水，此项正确。D①②③可说明铁生锈的条件是铁在氧气和水共存的情况下最易生锈，此项正确。所以应选B项。
【变式题】下列情况下，铁钉最容易生锈的是(　　)
A．在干燥的空气中 B．浸没在蒸馏水中
C．部分浸入食盐水中 D．浸没在植物油中
【答案】C
【解析】铁制品在氧气，水存在的情况下容易生锈，在食盐溶液中会加速生锈，故选C
【例题7】工业炼铁的部分反应如下所示，则下列说法正确的是(　　)
A．X可以是木炭
B．X与CO都具有氧化性
C．③反应后的尾气可直接排放
D．Y中铁元素以游离态存在
【答案】A
【解析】A.氧气和碳反应可以生成二氧化碳，二氧化碳和C反应也能生成一氧化碳，故X可以使木炭，A正确；B.C和CO都具有还原性，故B错误；C.反应③为一氧化碳和氧化铁反应生成二氧化碳，尾气中含有一氧化碳，不能直接排放，故C错误；D.Y是氧化铁，是以化合态存在，故D错误，故选A
【例题8】已知甲、乙、丙、X、Y、Z均为初中化学常见物质，甲、乙、丙为氧化物，X、Y、Z为单质，Z为紫红色金属，其转化关系如图所示，其中乙→Y在工业上用于赤铁矿冶炼生铁，部分反应物、反应条件和生成物已略去。回答下列问题：

(1)MnO2中Mn的化合价为____，写出甲→X的化学方程式：_________________________________________。
(2)有毒气体乙的化学式为_________。
(3)Y→Z的化学反应基本反应类型为_________，乙→Y与Y→Z的基本反应类型是否相同？________，写出一个符合Y→Z的化学方程式：_____________________________________________
(4)丙为有磁性的黑色固体，则丙→Y的化学方程式为__________________________________________。
【答案】（1）+4 H2O2MnO2===H2O+O2↑（2）CO （3）置换反应 不同 Fe＋CuSO4==FeSO4＋Cu(答案合理即可)　（4）4CO+Fe3O4高温===3Fe+4CO2
【解析】甲、乙、丙为氧化物，X、Y、Z为单质，甲在MnO2的作用下可以得到单质X，可知甲为H2O2，X为O2，Z为紫红色金属，则Z为铜，乙→Y在工业上用于赤铁矿冶炼生铁，乙是CO有毒气体。Y为Fe，丙是黑色固体，丙是Fe3O4。（1）Mn的化合价为+4，（2）有毒气体是CO，（3）Y→Z的是单质铁置换出单质铜，是置换反应。（4）丙是Fe3O4,4CO+Fe3O4高温===3Fe+4CO2
【例题9】如图所示是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一周后观察。下列推断错误的是(　　)
A．b管中铁钉不会锈蚀
B．L端与R端液面高度仍然保持一致
C．该实验说明铁锈蚀与空气、水有关
D．若将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀
【答案】B
【解析】a中铁钉与O2、H2O接触，生锈，b中铁钉只与O2接触，不会生锈；铁生锈消耗氧气，使a中气体减少，压强减小，b中压强无明显变化，则L端液面上升，R端液面下降，B错误；铁在食盐水中生锈速率加快，D正确。故选B
【例题10】实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不正确的是(　　)
实验装置
序号
其他试剂
200s时O2的含量
 
①
干燥剂
21%
②
10滴水
15%
③
10滴水和
1.0g食盐
8%







A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响
C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响
【答案】D
【解析】A.铁生锈，氧气含量会减少，②③氧气含量会减少，说明铁已经生锈，故A正确；B.干燥剂吸水，①没有水，氧气未减少，铁没生锈，②加水后氧气减少，说明水对铁锈蚀有影响，故B正确；C.③加食盐后铁生锈加快，说明食盐能加快铁锈蚀，故C正确；D.对比三个实验，并不能证明炭粉对铁锈蚀有影响，选项D说法错误。故选D
考点达标检测
夯实基础
1.金、铜、锡、铁、银，在自然界中以单质形式存在的是(　　)
A. 金、铜　　 B. 锡、铁　　 C. 铜、银　　 D. 金、银
【答案】D
【解析】自然界中金属除极少数不活泼的金属（金、银）以单质形式存在外，都是化合物的形式存在，故选D
2.高炉炼铁的主反应为Fe2O3＋3CO 高温===2Fe＋3CO2，下列有关说法正确的是(　　)
A. 该反应既是氧化还原反应又是置换反应 B. CO由焦炭和焦炭燃烧所得的CO2反应产生
C. 所得产物为生铁，含碳量比钢低 D. 高炉尾气对环境无影响，可直接排放
【答案】B
【解析】A.该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，选项说法错误；
B.在炼铁的过程中，焦炭燃烧放出大量的热，同时生成二氧化碳，在高温的条件下，焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，选项说法正确；
C.生铁的含碳量为2%∼4.3%，钢的含碳量为0.03%∼2%，选项说法错误；
D.高炉尾气中含有一氧化碳等有害气体，直接排放到空气中会造成污染，选项说法错误；故选:B。
2.钨是熔点最高的金属。工业上用黑钨矿（主要成分是钨酸亚铁）冶炼钨的主要反应有：
①4FeWO4+4Na2CO3+O2≜4Na2WO4+2Fe2O3+4X ②Na2WO4+2HCl==H2WO4+2NaCl ③H2WO4≜WO3+H2O
④WO3+H2≜W+3H2O下列说法错误的是（ ）
A.FeWO4中W的化合价为+6价 B.反应①中X的化学式为CO2
C.②③反应前后所有元素的化合价均无变化 D.上述4步反应都不属于置换反应
3.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,该反应属于置换反应
【答案】D
【解析】A.根据化学式化合价代数和为0，钙显+2价，氧显-2价，综合得到硅显+4价，A选项不合题意；
B.二氧化硫会和空气中的氧气和水反应生成硫酸，硫酸形成酸雨，因此二氧化硫不能直接排放，B选项不合题意；
C.焦炭可以直接与铁矿石反应，也可跟碳酸钙分解的二氧化碳反应生成一氧化碳，C选项不合题意；
D.该反应的两种反应物均为化合物，不符合置换反应的“单质与化合物反应生成另一种单质与另一种化合物”的定义，D符合题意；故选D。
4.空气中含①N2、②O2、③稀有气体④水蒸气等成分，其中与钢铁生锈有关的是（ ）
A.①③ B.②④ C.③④ D.①④
【答案】B
【解析】钢铁生锈要与水，空气接触，故选B
5.铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（ ）
A.铁的金属活动性比铝强 B.铝在自然界中以单质形式存在
C.锈蚀的铁制品无回收价值 D.自行车链条涂油有防锈作用
【答案】D
【解析】A.根据金属活动性表，铝的活动性强于铁，故A错误；B.自然界中金属除极少数不活泼的金属（金、银）以单质形式存在外，都是化合物的形式存在，故B错误；C.锈蚀的铁制品一样有回收价值，故C错误；D.链条涂油，是隔绝氧气和水防止生锈，故D正确。故选D
6.下列与铜的锈蚀无关的物质是（ ）
A.水 B.氧气 C.氮气 D.二氧化碳
【答案】C
【解析】铜生锈需要水、氧气和二氧化碳，故选C
7.金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是________(填字母序号)。
A．未擦干的铁锅　　　　B．涂油漆的栏杆 C．盛水的不锈钢水杯
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，其中铁元素的化合价是________。
【探究铁的腐蚀】(3)该小组用图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50 mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约_____(填“40”或“10”)mL刻度处，原因是____________________________

【拓展探究】(4)小强同学进行如下实验：取铁钉，用砂纸打磨，称其质量，按图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表所示。
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
小强同学的实验是探究_______对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是_________________________________________________________________________。
(5)有同学认为小强的实验未能真实反映50 ℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50 ℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：___________________________________
改进实验方案证明你的分析：_____________
【答案】（1）A（2）+3（3）40 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5。（4）温度 其他条件相同时，在一定温度范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速率越快。（5） 50 ℃以后，试管中的氧气耗尽，铁钉的腐蚀停止； 用容积较大的容器代替装置乙中的试管，分别在50 ℃、60 ℃、70 ℃下重复上述实验
【解析】A、未擦干的铁锅,跟潮湿的空气接触最易生锈;
B、涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气、水的接触,不易锈蚀;
C、不锈钢是一种铁合金,抗腐蚀性能强;
(2)氧元素显-2价,设铁元素的化合价是x,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可得:2x+(-2)×3=0,则x=+3价;
(3)铁锈蚀消耗氧气,且氧气约占空气总体积的1/5,根据题意知,量筒内有50mL空气,其中有氧气10mL,铁丝生锈要消耗掉这10mL氧气,在外界大气压强的作用下,水进入量筒10mL,最后量筒内水面最后约在40mL刻度处;
(4)分析表中数据可知,小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响;由数据可知:温度在10~50℃的范围内,温度越高,铁钉腐蚀的速度越快;
(5)由表中数据可知,50℃以后铁钉质量不再增加,是因为试管内的氧气已耗尽,剩余的铁不能继续锈蚀;可继续通如氧气,并保持在50℃,几天后观察现象,可得出结论,具体操作:向乙装置的试管中充入氧气,并在50℃的环境中放置3天;若铁钉增加的质量大于0.18g,则分析成立。
培优拓展
1.下列有关金属材料的说法错误的是（ ）
A. 在潮湿的空气中铁易生锈
B. 金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C. 铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D. 高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
【答案】C
【解析】铁在潮湿的空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，在潮湿的空气中铁易生锈，说法正确。金属的回收利用，能节约金属资源、减污染，是保护金属资源的有效途径之一，说法正确。铝和金都有很好的抗腐蚀性，原因不同，铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部的铝进一步被氧化，而金与氧气不反应，说法错误。高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，利用了一氧化碳具有还原性，说法正确。故选C.
2.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
【答案】B
【解析】Fe2O3、CuO的混合粉末3.20g,高温下与足量H2充分反应后，得到的固体是铁和铜的混合物。假设3. 20g粉末全部是氧化铁，反应后得到铁的质量是2.24g；假设3.20g粉末全部是氧化铜，反应后得到铜的质量是2.56g,所以铁和铜的混合物的质量大于2.24g小于2.56g,B正确。故选B
3.有两种铁的氧化物X,Y,质量分别是0.4g与0.435g,在高温的条件下分别用CO还原成铁单质，把各自生成的CO2分别通入足量澄清石灰水中，都得到0.75g沉淀，则X、Y的化学式为（ ）
A. FeO、Fe2O3 B. Fe2O3、Fe3O4 C. FeO、Fe3O4 D.Fe3O4 、Fe2O3
【答案】B
【解析】CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓十H2O，根据碳酸钙的质量为0.75g可以算出二氧化碳的质量为0.33g.设铁的氧化物的化学式为FexOy，则：
FexOy+yCO高温==yCO2+xFe
56x+16y 44y
0.4g 0.33g
56x+16y0.4g=44y0.33g，得出x:y=2:3,所以X的化学式为Fe2O3.同理，当Y的质量为0.435g时，得出x:y=3:4,所以Y的化学式为Fe3O4，故选B
4.以黄铁矿（主要成分是FcS2)为原料，生产硫酸的简要流程图如图：

（1)将黄铁矿粉碎，目的是
（2)沸腾炉中发生反应的化学方程式是
（3)若硫酸厂产生的废气未经处理就排放到空气中，可能形成
（4)炉渣Fe2O3可回收冶炼成铁，其原理是 （用文字描述）。
【答案】（1）增大反应物的面积，加快反应速率。（2）4FeS2+11O2高温==2Fe2O3+8SO2(3)酸雨（4）利用还原剂一氧化碳把铁从铁的氧化物中还原出来
【解析】（1）反应物接触面积越大，反应越剧烈，黄铁矿粉碎会增大反应物的接触面积，加快反应速度，所以将黄铁矿粉碎，目的是：增大反应物的接触面积；其余略
5.金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了重大作用。
（1)铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是
（2)一氧化碳的还原性可用于冶金工业，写出一氧化碳和氧化铜反应的化学方程式：
（3)向含有硫酸铜和硫酸锌的混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，滤渣中含有的物质是
（4)下列保护金属资源的做法不正确的是 （填字母）。
A. 任意开采矿物 B. 回收利用废旧金属
C. 铁制品存放在潮湿的环境中 D. 用塑料代替金属材料制造管道
【答案】（1）铝常温下与氧气反应生成一层致密的氧化膜，阻止铝进一步反应。（2）CO+CuO≜Cu+CO2(3)铁和铜（4）AC
【解析】（3）加入过量的铁粉，铁的金属活动性没有锌强，故铁不与硫酸锌反应，铁把铜置换出来，且铁粉过量，故滤渣中含有铁和铜。（4）保护金属资源不能任意开采，铁制品放到潮湿的环境中容易生锈，故选AC
6.某袋装食品的脱氧剂由活性炭、铁粉和食盐混合而成，三者质量比为2:2:1。现用该脱氧剂进行实验（信息：硝酸银与氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠）。回答下列问题：
（1)将该脱氧剂加入盐酸中，发生反应的化学方程式为
（2)打开失效的脱氧剂小袋，发现里面出现了红褐色物质，该物质的主要成分是 （填化学式）。5.0g未经使用的该脱氧剂最多能够吸收氧气 g.
（3)用电子秤称取7.20g完全失效后的脱氧剂，放入烧杯中，加入足量稀硝酸，充分溶解后过滤，滤渣为黑色粉末。向所得滤液中加入足量AgNO3溶液充分反应产生的沉淀质量为2.87g.计算该失效脱氧剂中NaCl的质量分数： （计算结果精确到0. 1%)。
【答案】（1）Fe+2HCl==FeCl2+H2↑（2）Fe2O3 0.86（3）16.3%
【解析】（1）稀盐酸与铁粉反应Fe+2HCl==FeCl2+H2↑。（2）脱氧剂由活性炭、铁粉和食盐混合而成，三者质量比为2:2:1。所以5.0g未经使用的该脱氧剂中铁的质量5g×22+2+1＝2g,设5.0g未经使用的该脱氧剂最多能够吸收氧气的质量为x,则：
4Fe+302==2Fe2O3
224 96
0.4g x
2240.4g=96x x=0.86g。5.0g该脱氧剂最多能够吸收0.86g氧气。
（3）设该失效脱氧剂中NaCl的质量为y,则：
2NaCl+AgNO3==AgC1↓+NaNO3
58.5 143.5
y 2.87g
58.5y=143.52.87g y=1.17g
该失效脱氧剂中NaCl的质量分数为1.17g7.20g×100%=16.3%
6.Fe2O3 在一定条件下可转化为FeO:Fe2O3 +CO高温===FeO+CO2，反应前Fe2O3 的质量为160g,反应过程中，Fe2O3 的转化率（参加反应的Fe2O3 与反应前的Fe2O3 的质量比）用α表示，固体中铁元素与氧元素的质量比用mFemO表示
（1)填写下表中的空格：
mFemO
73
145
72
固体成分
Fe2O3
Fe2O3、FeO

α
0

100%
（2)如果Fe2O3转化为FeO的反应分两步进行：3Fe2O3+CO高温 ===2Fe3O4+CO2 Fe3O4+3CO高温===2FeO+CO2
反应后的固体中mFemO=218时固体的成分可能有三种情况：①Fe3O4； ② （填化学式，下同）③
【答案】（1）FeO 50%（2）Fe2O3和FeO Fe3O4、Fe2O3和FeO
【解析】（1)当Fe2O3的转化率为100%时，说明Fe2O3+CO高温===2FeO+CO2反应完全，所以固体成分是氧化亚铁。反应前Fe2O3的质量为160g,其中铁元素的质量为160gx70%=112g,氧元素的质量为48g.当固体中mFemO=145时，氧元素的质量＝112gx5/14=40g,说明转化中固体减少了8g的氧元素，根据化学方程式可知每160份质量的氧化铁完全反应生成144份质量的氧化亚铁，固体减少16份质量，实验中固体减少了8g,所以有80g的氧化铁参加反应。因此当mFemO=145，固体成分是Fe2O3、FeO时，转化率（a)=80g÷160gx100%=50%.(2)在氧化铁中mFemO=37=219，在氧化亚铁中216，在四氧化三铁中mFemO=72=216，在四氧化三铁中mFemO=218，219<218<216
所以当反应后的固体中体的成分可能有三种情况：①Fe3O4;②Fe2O3 和FeO;③Fe3O4、Fe2O3和FeO
7.金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是 （填字母）。
A. 未擦干的铁锅 B. 涂油漆的栏杆 C. 盛水的不锈钢水杯
（2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中铁元素的化合价是
【探究铁的腐蚀】
（3)该小组用右图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是
【答案】（1）A（2）+3（3）40 铁生锈消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5
【解析】（1)铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果。A. 未擦干的铁锅，跟潮湿的空气接触容易生锈，故正确；B. 涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气和水的接触，不易生锈，故错误；C. 盛水的不锈钢水杯，不锈钢是一种铁合金，抗腐蚀能力强，故错误。故填A.(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,根据在化合物中各元素正负化合价代数和为零，Fe2O3中0元素显－2价，设Fe元素的化合价是x,可得2x+(-2)x3=0,则x=+3价。（3)铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体1/5根据题意知，起始时量筒内水面处于50ml刻度处，即量简内有50mL空气，其中有10ml氧气，铁丝生锈要消耗掉这10ml氧气，在外界大气压强的作用下，水进入量简10ml,几天后水面最终处于约40ml刻度
综合拔尖
1.钢铁工业是国家工业的基础。
（1）如图1是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图，根据图示回答下列问题。
若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁，请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式：
A:
B: ; 。

（2）某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究。
【设计实验】
用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图2．
【进行实验】
该小组按上述实验设计，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66.0g（玻璃管的质量为60.0g）
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g（冷却到室温称量）
【分析与讨论】
本实验中，玻璃管内固体粉末由红色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁，但小华同学提出了质疑，于是大家提出查阅资料。
【查阅资料】
①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。
②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。
③
物质
四氧化三铁
氧化亚铁
氧化铁
铁粉
颜色
黑色
黑色
红色
黑色
能否被磁铁吸引
能
不能
不能
能
【实验与猜想】
①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和______。
②进行猜想：黑色固体粉末可能
a．全部为铁     b．______      c．______
【得出结论】
通过实验中获得的数据进行计算，得出黑色固体粉末为（写名称）______．
【反思与评价】
①一氧化碳还原氧化铁的实验中，若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间．
②实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有______．
A．收集一氧化碳     B．吸收二氧化碳     C．检验二氧化碳．
【答案】（1）Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2 C+O2点燃===CO2 C+CO2高温===2CO （2）【验与猜想】①氧化亚铁（FeO)②是铁和四氧化三铁 全部是四氧化三铁（二者顺序可以互换，化学式也可）【得出结论】四氧化三铁【反思与评价】②AB
【解析】（2)【实验与猜想】根据信息可知氧化亚铁和氧化铁不能被磁铁吸引，铁和四氧化三铁能被磁铁吸引。该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和氧化亚铁。【得出结论】氧化铁的质量是6g,其中铁元素的质量是6gx112160=4. 2g；反应前后铁元素的质量不变，因此，剩余固体中仍有4.2g铁元素，则氧元素为1.6g.剩余固体中铁元素和氧元素的质量比4.2g:1.6g=21:8，恰好等于四氧化三铁中铁元素与氧元素的质量比，所以黑色固体是四氧化三铁。
2.草酸亚铁晶体(FeC2O4•2H2O)是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物，并用热重法(TG)确定其分解后所得固体产物的组成，探究过程如下：
[查阅资料]
①草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2
②白色的无水CuSO4遇水蒸气会变成蓝色
【实验设计】

（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是
（2）可选择以下实验装置中的______（选填“甲”或“乙”）作为虚线中的“热分解装置”。
【问题讨论】
（3）D中浓硫酸的作用是 ，实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊，E中 （填实验现象），则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2。
（4）该兴趣小组进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，则需在C和D装置之间增加盛有 （填物质的名称或化学式）溶液的洗气瓶．
【数据分析】
（6）称取3.60g草酸亚铁晶体用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示，请分析该图回答下列问题：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为  
②300℃时，剩余固体只有一种，且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式或名称 。
【答案】（1）没有处理尾气（2）乙（3）干燥气体 黑色粉末变红 （4）把装置中的空气排尽，避免CO和空气混合加热时发生爆炸（5）氢氧化钠（6）①FeC2O4•2H2O≜FeC2O4+2H2O↑②氧化铁
【解析】：（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是没有处理尾气，故填：没有处理尾气．
（2）“热分解装置”应该选择乙装置故填：乙。
（3）D中浓硫酸的作用是干燥气体，实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊，E中黑色粉末变红色，则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2．故填：干燥气体；黑色粉末变红色．
（4）进行上述实验时，先点燃热分解装置中的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是：把装置中的空气排尽，避免一氧化碳和空气混合达到爆炸极限时，加热时发生爆炸．
故填：把装置中的空气排尽，避免一氧化碳和空气混合达到爆炸极限时，加热时发生爆炸．
（5）若通过F装置中澄清石灰水变浑浊来证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，应该把分解生成的二氧化碳除尽，只要在C和D装置之间增加盛有浓氢氧化钠溶液的洗气瓶即可．
故填：浓氢氧化钠溶液．
（6）①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为：FeC2O4•2H2O≜FeC2O4+2H2O↑
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×56180×100%=1.12g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，氧化物中氧元素的质量为：1.60g-1.12g=0.48g，
铁元素和氧元素的质量比为：1.12g：0.48g=7：3，
设铁的氧化物的化学式为FexOy，
则有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
铁的氧化物的化学式为Fe2O3．
故填：Fe2O3．