2023九年级化学下册第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护第1课时炼铁的原理课后习题新版新人教版

课题3　金属资源的利用和保护

第1课时　炼铁的原理

知能演练提升

能力提升

1.碳在高温下可以与氧化铁反应,化学方程式可表示为3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑,下列说法中正确的是(　)

A.该反应属于分解反应

B.反应中碳元素的化合价降低,铁元素的化合价升高

C.碳是还原剂

D.氧化铁是还原剂

2.下图是一氧化碳还原氧化铁的部分实验装置,关于该实验的说法正确的是(　)

A.充分反应后,向固体中加稀盐酸会产生气泡

B.在实验过程中,黑色的粉末会逐渐变成红棕色

C.该实验的反应原理为FeO+COFe+CO2

D.在实验过程中,产生的尾气可以直接排放到空气中

3.★某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁,假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t,假设在炼制过程中损失10%铁元素,则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是(　)

A.120 t B.108 t 

C.96 t D.84 t

4.用“W”形玻璃管进行微型实验,如下图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.a处红棕色粉末变为黑色

B.a处的反应为CO+Fe2O32Fe+CO2

C.b处澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成

D.可利用点燃的方法进行尾气处理

5.物质的性质决定着物质在生产和生活中的用途。木炭和一氧化碳都具有还原性,都可用于冶炼金属。请根据下图回答有关问题。

(1)请写出下列反应的化学方程式。

①木炭还原氧化铜:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

②一氧化碳还原氧化铁:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)A、B装置中澄清石灰水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)B装置最右端酒精灯的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)在A装置中,当观察到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　时,证明木炭粉末和氧化铜粉末已经完全反应。 

6.在一次实践活动中,小红和同学们一起参观了某钢铁公司。大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别等,有了全新的认识。

(1)用赤铁矿石冶炼的反应原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 

(2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　(写一个)。 

(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)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

7.★炼铁的主要原料是铁矿石。用赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)炼铁的反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

(1)求Fe2O3中铁元素的质量分数。

(2)根据化学方程式计算:用含Fe2O360%的赤铁矿石800 t,理论上可炼出纯铁多少吨?

探究创新

8.阅读下列材料。

云南省矿产资源丰富,其中铝、锌、锡的储量居全国第一位,铜、镍的储量居全国第三位,是国家重要的锡、铜生产基地。

我国古代曾用“湿法炼铜”“火法炼铜”。“湿法炼铜”的原理是“曾青(硫酸铜溶液)得铁则化为铜”;“火法炼铜”中用辉铜矿(主要成分Cu2S)炼铜的原理是:Cu2S与氧气在高温条件下反应生成铜和一种会导致酸雨的气体(其相对分子质量为64)。

在河南安阳、湖北荆州、湖南宁乡、云南江川等地分别出土了后(司)母戊鼎、越王勾践剑、四羊方尊、牛虎铜案等青铜文物,充分反映出我国古代青铜器的高超熔铸技艺。青铜是铜锡合金,锡的加入明显提高了铜的强度,抗腐蚀性增强,因此青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。

虽然云南有色金属资源丰富,但是矿物的储量有限,而且不能再生,所以保护金属资源刻不容缓。

回答下列问题:

(1)可用来冶炼锡的矿石是　　　　。 

A.菱铁矿(主要成分FeCO3)

B.铝土矿(主要成分Al2O3)

C.锡石(主要成分SnO2)

D.黄铜矿(主要成分CuFeS2)

(2)青铜的抗腐蚀性比纯铜的　　　　(填“强”或“弱”)。 

(3)本材料中,“湿法炼铜”的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　,“火法炼铜”的化学方程式是　。 

答案：

知能演练·提升

1.C　分解反应是一种化合物生成两种或两种以上物质的反应,A错误。反应中CCO2,C得氧,被氧化,是还原剂,C的化合价从0+4升高了;Fe2O3Fe,Fe2O3失氧,被还原,是氧化剂,Fe的化合价从+30降低了,故B、D错误,C正确。

2.A　一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,剩余固体是铁,能与盐酸反应生成氢气,故A正确;氧化铁是红棕色的,铁粉是黑色的,故该实验的现象是红棕色粉末变为黑色,B不正确;C中氧化铁的化学式写错,化学方程式应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,C不正确;实验过程中,一部分一氧化碳没有完全反应,如果直接排放到空气中,会造成空气污染,故一定要有尾气处理装置,可以将一氧化碳燃烧掉,也可以回收利用,D不正确。

3.A　根据质量守恒定律,利用铁元素质量不变解题。设需要赤铁矿质量为x,则有x×(1-20%)××100%×(1-10%)=63t×96%,解得x=120t。

4.B　CO还原Fe2O3实验需在高温条件下进行,B项中化学方程式缺少反应条件,且化学方程式没有配平,故B项错误。

5.答案:(1)C+2CuO2Cu+CO2↑　3CO+Fe2O32Fe+3CO2

(2)检验是否有二氧化碳生成

(3)除去未反应完的一氧化碳气体,防止污染空气

(4)竖直的试管内导管口不再有气泡冒出

解析:(1)木炭和CO在高温条件下夺取金属氧化物中的氧,生成CO2,同时得到金属单质,据此可写出有关反应的化学方程式。(2)利用CO2能使澄清石灰水变浑浊,证明反应是否有CO2生成。(3)因CO有毒,会污染空气,因此需将未反应的CO燃烧掉。(4)插入澄清石灰水中的导管口没有气泡产生时,说明不再有CO2产生,证明反应已结束。

6.答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　(2)S+O2SO2(或4P+5O22P2O5、Si+O2SiO2)　(3)玻璃棒　(4)做保护气(或隔绝氧气)

解析:(1)氧化铁与一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2;(2)硫与氧气在点燃的条件下生成二氧化硫,反应的化学方程式为S+O2SO2,磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷,反应的化学方程式为4P+5O22P2O5,硅与氧气在高温的条件下反应生成二氧化硅,反应的化学方程式为Si+O2SiO2;(3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中玻璃棒的作用;(4)高温时,铁易被氧化,钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是做保护气(或隔绝氧气),防止铁被氧化。

7.答案:(1)×100%=×100%=70%

(2)解:设理论上可炼出纯铁的质量为x。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

 160 112

 800 t×60% x

　x=336 t

答:理论上可炼出纯铁336 t。

解析:(1)Fe2O3中Fe的相对原子质量乘以Fe的原子数与Fe2O3的相对分子质量之比就是Fe2O3中铁的质量分数。(2)先计算出800t矿石中Fe2O3的质量=800t×60%=480t,根据化学方程式可求出生成纯铁的质量。

8.答案:(1)C　(2)强　(3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu　Cu2S+O22Cu+SO2

解析:(1)菱铁矿(主要成分FeCO3)中含有铁元素,用于冶炼铁,A项错误;铝土矿(主要成分Al2O3)中含有铝元素,用于冶炼铝,B项错误;锡石(主要成分SnO2)中含有锡元素,用于冶炼锡,C项正确;黄铜矿(主要成分CuFeS2)中含有铜元素,用于冶炼铜,D项错误。(2)由“锡的加入明显提高了铜的强度,抗腐蚀性增强”可知青铜的抗腐蚀性比纯铜的强。(3)“湿法炼铜”是铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁,化学方程式为Fe+CuSO4FeSO4+Cu;“火法炼铜”是Cu2S与氧气在高温条件下生成铜和二氧化硫,化学方程式为Cu2S+O22Cu+SO2。