专题02探究铁的冶炼实验—2022-2023学年九年级化学下册教材实验大盘点（人教版）

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2022-2023学年九年级化学下册同步教材实验大盘点专题02 探究铁的冶炼实验 1.一氧化碳还原氧化铁实验：（氧化铁是铁锈主要成分，为红色，还原出来的铁粉是黑色）炼铁原理：__                       _。用磁铁矿炼铁的化学方程式是                             。（1）A管现象：红色固体变成黑色，发生的化学方程式为                       。（2）B处现象：石灰水变浑浊，发生的化学方程式为 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。（3）C处现象：燃烧发出蓝色火焰，放出热量，发生的化学方程式为2CO+O2══2CO2。（4）在本实验中，B装置作用是证明反应生成CO2并除去CO2；C装置的作用：防止有毒的CO污染空气。（5）尾气的处理方法有点燃、用气球收集、用排水法收集。（6）实验开始时要注意先通入验纯的CO一会儿再加热，目的是排净装置内空气，防止CO与空气混合遇明火而爆炸。实验结束时要注意先停止加热继续通入CO直到冷却为止；目的是防止很热的铁被氧化。（7）在此实验中，证明还原出铁的方法：物理方法是用磁铁吸引，有物质被吸引说明生成了铁，化学方法是向固体中滴加稀盐酸，产生气泡则证明生成了铁。(2)实验注意事项：①先通入一氧化碳气体，目的是__排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热后，发生爆炸__；②实验完毕后要继续通入一氧化碳气体，直到玻璃管冷却，一是__防止高温下的铁与空气接触，被氧化为氧化铁__，二是还可__防止澄清石灰水倒吸__；③尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以尾气要__收集或点燃__，以防止直接排放污染空气。2.工业炼铁(1)设备：__高炉__；(2)原料：__铁矿石__、__焦炭__、__石灰石__、__空气__；(3)反应原理：赤铁矿炼铁原理                       ；磁铁矿炼铁原理                       (4)用化学方程式表示，高炉中如何产生一氧化碳：                       ，                       。(5)产品：__生铁__。(6)石灰石的作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣除去。(7)炼铁拓展：菱铁矿成分是FeCO3，用它炼铁的缺点是含铁量低；黄铁矿主要成分是FeS2，用它炼铁的缺点是含铁量低且会产生二氧化硫污染空气(8)高炉煤气中含氮气、稀有气体、CO2、CO、烟尘等，其中大气污染物是CO、烟尘。 1．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如下图：已知：生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为 0.03%~2%。（1）反应：①Fe2O3+3CO2Fe+3CO，②Fe2O3+3C2Fe+3CO。属于置换反应的是______________，用于高炉炼铁的原理是______________（填序号）。（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是___________________________________________。（3）热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是______________。炉渣中含有硅酸钙（CaSiO3)，其中硅元素的化合价是______________。（4）炼钢炉中，通入纯氧的目的是________________________________________________________。将钢锭轧成钢板，体现了金属的______________性。（5）钢铁制品可能会生锈，写出用稀硫酸除锈反应的化学方程式：______________________________________________________。2．学习了金属矿物及其冶炼后，同学们设计了两组实验装置，请回答：（1）铁元素在自然界中分布很广，氧化铁是　  　（填写铁矿石名称）的主要成分。如图1是用一氧化碳还原氧化铁粉末的实验装置，反应一段时间后，观察到玻璃管中的氧化铁粉末逐渐变成　   色，装置B中的现象是　 　，虚线框内装置的作用是　  （填字母序号）。a．吸收二氧化碳       b．消耗一氧化碳        c．检验一氧化碳（2）如图2是用适量木炭粉还原氧化铁粉末的实验装置，写出反应的化学方程式：　   　，试管口部略向下倾斜的原因是　   　。反应一段时间后，装置C中澄清石灰水无现象的原因是　   　（用化学方程式表示）。同学们发现一氧化碳和二氧化碳的组成元素相同，但性质有所不同。以下说法正确的是　   　（填字母序号）。a．一氧化碳不能与水反应，二氧化碳能与水反应b．一氧化碳和二氧化碳的分子结构不同c．一氧化碳和二氧化碳都可以作气体肥料d．一氧化碳和二氧化碳都可以作还原剂 1．下列有关工业炼铁的叙述中，不正确的是（　　）   A．炼铁用的设备是高炉B．炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石C．炼铁最终得到的生铁是混合物D．炼铁所用的铁矿石中铁元素的质量分数：赤铁矿(Fe2O3)＞磁铁矿(Fe3O4)2．甲图是一氧化碳还原氧化铁的装置，乙图是炼铁高炉示意图。下列叙述中正确的是（　　）  A．炼铁的主要原理是：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2B．乙图炼铁中原料石灰石的作用是分解制备一氧化碳C．甲图中实验开始时一定要先通一段时间一氧化碳D．乙图中分离出炉渣后得到的生铁是纯净物3.（2021湖北九年级竞赛）用某同学改进的如图装置，测得甲中硬质玻璃管（含药品）在反应前和完全反应后的质量分别为M1和M2。下列有关分析正确的是（    ）A．装置甲中玻璃管内发生的是置换反应B．装置乙只能起到验证二氧化碳的作用C．停止加热需继续通CO直至冷却D．制得铁的质量为（M1-M2）
4.根据如图所示实验判断，下列说法错误的是（    ）A．先通入一氧化碳，后对氧化铁加热B．玻璃管中红棕色固体变为黑色C．一氧化碳高温还原氧化铁属于置换反应D．澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成5．（2021福建邵武市教师进修学校模拟预测）用如图装置（夹持装置已略去）和药品进行模拟炼铁实验，测得甲中硬质玻璃管（含药品）在反应前和完全反应后的质量分别为M1和M2。下列有关分析错误的是（    ）A．装置乙中澄清石灰水会变浑浊B．停止加热需继续通CO直至冷却C．该套装置的缺陷是没有用燃着的酒精灯处理尾气D．氧化铁中氧元素的质量为（M1﹣M2）6．如图为CO还原Fe2O3的微型实验装置（夹持仪器已略去），甲酸在热的浓硫酸作用下分解生成CO，利用CO还原Fe2O3。（已知： ）下列有关该实验的说法错误的是（　　）  A．此装置内空间较小，空气易排尽，实验危险系数小B．此实验装置的主要优点是尾气处理有效节能C．该实验中CO既表现出还原性，又表现出可燃性D．该实验中观察到的现象是红色固体变成了银白色，澄清石灰水变浑浊7．利用甲酸（ HCOOH）与浓硫酸制备CO，并用如下实验装置验证CO的有关性质。已知： ，下列说法不正确的是A．操作时，先点燃乙处酒精灯，再滴加 HCOOHB．装置丙的作用是防止倒吸C．装置丁既可检验CO2，又可收集COD．随着反应进行，浓硫酸浓度降低，产生CO气体速率减小8．（2021苏州）利用铁粉，炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验（装置如下图所示，装置气密性良好）。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如下表：     实验前的体积实验后的体积锥形瓶内空气（含导管内空气）烧杯内水烧杯内剩余水246.0mL100.0mL51.5mL下列说法不合理的是（   ）A. 铁的锈蚀是放热反应     B. 使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀
C. 此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与D. 计算得出空气中氧气的含量约为19.7%9．（2021陕西韩城期末）如图1是一氧化碳与氧化铁反应的实验装置图，图2是某化学兴趣小组同学设计的观察铁丝锈蚀的实验装置，下列说法正确的是（    ）A．图1中，实验时先点燃酒精喷灯、再点燃酒精灯，接着通入COB．图1中，硬质玻璃管中的实验现象是黑色固体变成银白色C．图2中，一段时间后，水中铁丝锈蚀严重，空气中铁丝几乎无变化D．图2中，一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，塑料瓶会变瘪10．用CO还原Fe2O3的实验中，Fe2O3转化为Fe的具体过程是Fe2O3 Fe3O4FeO Fe。已知Fe的氧化物除Fe2O3外，其余均为黑色。下列说法正确的是(　　)A．装置中漏斗的作用是防止倒吸B．通过实验现象可以判断Fe2O3是否完全转化为FeC．该实验中所有的化学反应里，O元素的化合价均未改变D．当硬质玻璃管内固体中Fe元素的质量分数为74% 时，固体成分是Fe3O4和FeO11．如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。(1)在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为_______________________。(2)反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是_________________________。12. 防止铁制品生锈的常用措施有________(写一点即可)，也可在铁片表面镀上一层锌，表面会形成一层保护薄膜，其中含有Zn2(OH)2CO3 ． 若该物质通过化合反应生成，试推断，反应物除了Zn、水和氧气外，还应有________ ．13.我国是钢铁大国，经济的发展离不开钢铁。（1）认识钢铁：①钢和生铁的区别是　     　不同。②验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可以将打磨好的铁丝分别放入少量的　                  　(填化学式，下同)溶液和　                  　溶液中，然后根据实验现象进行判断。（2）冶炼钢铁：竖炉冶铁是一种重要的炼铁方法，其工艺流程如图所示。①从物质分类看，赤铁矿属于　     　。②还原反应室中发生置换反应的化学方程式为　                        　。③燃烧室中甲烷的作用是　                 　。④与传统的冶铁工艺相比，该工艺的优点有　                                    　(写一个)。14．金属材料与我们的生活息息相关。（1）2020年向老战士颁发的“中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年”纪念章使用了紫铜胎镀金、银材质。①选择铸造纪念章的材料不需要考虑的因素是　     　（填序号）。A、金属的导电性    B、金属的耐腐蚀性   C、金属的硬度 D、金属的价格②如果使用纯铜材质，在潮湿的空气中会生成“铜绿”（Cu2(OH)2CO3），铜绿是铜与空气中的二氧化碳、氧气和　     　（填化学式）缓慢反应的结果。（2）武汉抗疫期间修建火神山、雷神山两座方舱医院，用到了大量铝合金材料，请写出铝制品耐腐蚀的原因　                                                         　。（3）某化学兴趣小组想从含有Al2(SO4)3、CuSO4的废液中回收金属铜，设计流程如图：①过滤操作中用到的玻璃仪器有哪些？　                   　②请写出Ⅰ中发生反应的化学方程式。　                  　（4）如图为实验室模拟炼铁的装置。①实验室模拟炼铁时要先通入一氧化碳，然后开始加热，为什么？②该实验中总共发生了多少个化学反应？③现取用含氧化铁80%的赤铁矿200t铁，最多可得到铁的质量是多少？ 1．（2022年湖南省衡阳市中考）炼铁的主要原料是赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、焦炭、空气、石灰石，转化过程如图：    (1)在此转化过程中体现了焦炭的化学性质有_______。(写一条即可)(2)③中发生反应的化学方程式是_______。(3)世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于其年产量的20%~40%，请你写出一种防止铁制品锈蚀的方法_______。2.（2022年四川省泸州市中考）同学们观看央视《发现》《走进科学》节目后，对节目中介绍人类使用金属材料的年代及其背后的科学原理产生了兴趣，于是查阅A1、Cu、Fe、Ag四种金属元素的信息形成下表资料。元素编号①       ②       ③       ④       金属材料使用的大致年代公元前7000年公元前4000年公元前2200年公元1827年在地壳中的含量/%0.0070.000014.757.73请回答相关问题。(1)我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，最初他们将___________（填化学式）和孔雀石（主要成分是Cu2（OH）2CO3）混合后加热就得到了红色的金属铜。(2)Al元素的单质是在电发现之后，通过电解A12O3才工业化生产的，则A1在表中的编号是_________。(3)大家发现金属材料使用年代的先后规律一般是：金属越活泼使用年代越迟。但上表中某元素因含量过低而出现了例外。综合分析，①、②、③元素依次是___________。3．（2022年四川省成都市中考）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。4. （2022辽宁大连中考）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。（1）用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）和一氧化碳炼铁的化学方程式为_________。（2）常见的铁合金有_______和钢。医疗器械用不锈钢制而不用纯铁制是因为不锈钢具有______、_____的性质。（3）铁制品锈蚀会造成金属资源的浪费，防止铁锈蚀可采用的方法之一是_________；为了保护金属资源，除防止金属的腐蚀外，还可以采取的措施有_______（写一条）。5．（2022湖南益阳中考）（4分）金属发现与使用的历史，体现了人们对其性质的认识和科技发展的水平。（1）我国早在春秋战国时期就开始使用铁器。铁制品长期暴露在空气中会发生锈蚀，原因是铁与空气中的水和 　     　反应生成铁锈（主要成分是Fe2O3•xH2O），Fe2O3中铁元素的化合价是 　    　；（2）西汉时期，我国首开“湿法炼铜”之先河，其原理是Fe和CuSO4溶液的反应。写出该反应的化学方程式 　                     　，该反应的基本类型是 　         　。