8.3金属资源的利用和保护-2022-2023学年九年级化学下册导练测（人教版）（解析版）

第八单元金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护资料拓展地球上的金属资源广泛的存在于地壳和海洋中，地壳中不同的金属资源在地壳中的含量也略有不同。地球上的金属资源广泛的存在于地壳和海洋中，地壳中不同的金属资源在地壳中的含量也略有不同。地壳重金属元素的含量元素名称质量分数元素名称质量分数元素名称质量分数元素名称质量分数铝（Al）7.73%铁（Fe）4.75%钙（Ca）3.45%钠（Na）2.74%钾（K）2.47%镁（Mg）2.00%锌（Zn）0.008%铜（Cu）0.007%银（Ag）1*10-5%金（Au）5*10-7%目前以发现的金属元素有90种，在自然界中大部分金属都比较活泼，通常都以化合态的形式存在（目前以发现的金属元素有90种，在自然界中大部分金属都比较活泼，通常都以化合态的形式存在（元素以化合物形态存在）于自然界中。只有极少数不活泼的金属能以游离态形式存在（元素以单质形态存在），如金、铂、银、铜等等。以化合态的形式存在的金属元素赤铁矿（主要成份：Fe2O3）磁铁矿（主要成份：Fe3O4）磁黄铁矿（主要成份：FeS）黄铜矿（主要成份：CuFeS2）铝土矿（主要成份：Al2O3）孔雀石（主要成份：Cu2(OH)2CO3）以游离态形式存在的金属元素金（Au）银（Ag）铜（Cu）经典例题1、（2022·山西晋中·中考真题）大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，在以下四种矿石中，可用于炼铁的是（）A．赤铁矿（主要成分是Fe2O3） B．炉甘石（主要成分是ZnCO3）C．铝土矿（主要成分是Al2O3） D．赤铜矿（主要成分是Cu2O）【答案】A【详解】炼铁是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，故矿石中必须含有铁元素；A、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）中含有铁元素，可用于炼铁，符合题意；B、炉甘石（主要成分是ZnCO3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；C、铝土矿（主要成分是A12O3）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；D、赤铜矿（主要成分是Cu2O）中不含有铁元素，不可用于炼铁，不符合题意；故选A。2、（2016·辽宁大连·中考真题）铁合金在生产、生活中应用广泛。（1）地球上的铁元素以（“单质”或“化合物”）________的形式存在。可用于炼铁的一种矿石是________。（2）用生铁制防盗门而不用纯铁的主要原因是_________。在防盗门表面喷漆，其防锈原理是__________，【答案】

化合物

赤铁矿（合理即可）

硬度大

隔绝氧气和水

【详解】（1）铁的化学性质较活泼，地球上的铁元素以化合物的形式存在，可用于炼铁的一种矿石是赤铁矿等；（2）用生铁制防盗门而不用纯铁的主要原因是硬度大；在防盗门表面喷漆，其防锈原理是隔绝氧气和水；——知识点一铁的冶炼我国矿物储量丰富、种类齐全位居世界前列。早在春秋战国时期，我国就开始冶炼和使用铁器，1世纪起，铁便成为主要金属材料。实验室：一氧化碳还原氧化铁实验装置：铁架台、导管、硬质玻璃管、酒精喷灯、单孔橡胶塞、双孔橡胶塞、酒精灯、试管实验药品：氧化铁粉末（Fe2O3）、一氧化碳气体（CO）、澄清石灰水（Ca(OH)2）一氧化碳（CO）一氧化碳（CO）通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。具有毒性，在常温下可以燃烧。一氧化碳中毒一氧化碳（CO）与血红蛋白（Hb）的亲和力比氧（O2）与血红蛋白的亲和力大230～270倍，能把血液内氧合血红蛋白（HbO2）中的氧排挤出来，形成碳氧血红蛋白。又由于碳氧血红蛋白的离解比氧合血红蛋白慢3600倍，故碳氧血红蛋白较之氧合血红蛋白更为稳定。而碳氧血红蛋白不仅本身无携带氧的功能，它的存在还影响氧合血红蛋白的离解。研究表明，随着碳氧血红蛋白含量的逐渐增加，氧合血红蛋白中氧的解离和组织内二氧化碳的输出受到阻碍，最终导致组织缺氧和二氧化碳潴留，产生中毒症状。一氧化碳爆炸界限一氧化碳是一种可燃性的气体，在空气中加热或燃烧时需要对气体进行纯度的检验，当一氧化碳的浓度在12.5%~74.2%之间时点燃会发生爆炸。实验操作：CBACBA1、将氧化铁放入硬质玻璃管内并固定；2、通入一氧化碳气体，点燃装置尾部的酒精灯；3、待装置内空气排尽后，点燃酒精喷灯，给氧化铁加热；4、当硬质玻璃管内红色粉末变成黑色时停止加热；5、带玻璃管内固体冷却后，再停止通入一氧化碳。反应原理：①首先Fe2O3发生反应，被还原成Fe3O4：②然后Fe3O4发生反应，被还原成FeO：③最后FeO发生反应，被还原成Fe:④总反应原理：实验现象：ABC红棕色粉末逐渐变成黑色（Fe粉）澄清石灰水变浑浊酒精灯处的玻璃管口有蓝色火焰注意事项：酒精灯：酒精灯：400—500℃（用作加热反应的加热工具）酒精喷灯：800-1000℃（用作高温反应的加热工具）❶先通入CO(排空),一段时间后再点燃酒精灯；排尽装置中的空气，防止CO在加热时与空气反应发生爆炸。❷热源选用酒精喷灯；（或在酒精灯上加网罩提高酒精灯温度）酒精灯的温度无法达到反应所需的温度。❸尾气处理；（CO为无色、无味的有毒气体，反应过程中注意避免泄漏在空气中，同时需要通风。）①点燃，使CO变成无毒的CO2；②在导管末端系一个气球或用排水法收集尾气。❹实验结束时先熄灭酒精灯，至玻璃管冷却，再停止通入CO。防止生成的热的铁被空气再次氧化。改进装置：优点：节约药品优点：双管集气瓶既可以检验并吸收二氧化碳，还能收集多余的一氧化碳（可将澄清石灰水换成氢氧化钠溶液）优点：节约能源，减少空气污染经典例题1．（2021·四川广安·中考真题）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．反应前后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【详解】A、氧化铁中铁元素化合价为+3，反应前后Fe元素的化合价由+3价变为0价，错误；B、a处氧化铁和一氧化碳在加热条件下生成铁和二氧化碳，可观察到固体由红色变为黑色，错误；C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳可以用澄清石灰水，正确；D、一氧化碳不与水反应，且难溶于水，不能用水吸收CO，错误。故选C。工业炼铁炼铁设备：高炉炼铁原料：焦炭【C】、热空气【O2】、石灰石【碳酸钙（CaCO3）】铁矿石【可选用磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿等，其主要成份分别为Fe3O4、Fe2O3、FeCO3】、炼铁原理：（用CO作还原剂，把铁从铁矿石中还原出来。）高炉中发生的反应原料作用反应的方程式焦炭①【提供热量】焦炭与空气反应产生热量②【作还原剂】与高炉内产生的CO2反应生产CO铁矿石③【作氧化剂】与高炉内的CO反应生产铁水石灰石④【生成CaO】受热分解产生除杂物质（CaO）⑤【除杂造渣】与矿石中的SiO2反应形成炉渣热空气⑥【提供氧气】提供充足的氧气，使反应跟充分。高炉炼铁所得产物（1）主要产物：铁水（所得铁水即生铁，其中含有较多的杂质）（2）高炉气体：以N2、CO、CO2为主（因其中含有CO，需集中处理后才可排放。也可用于制取煤气）副产品：硅酸钙(CaSiO3)（可用于外墙保温、各种炉窑的保温材料，也可用作保温隔热材料。）经典例题1．（2022·内蒙古赤峰·中考真题）钢铁冶炼的部分工艺流程如图所示，回答下列问题：(1)用化学方程式表示赤铁矿石冶炼成生铁的反应原理___________。(2)钢铁冶炼的产品是生铁和钢，两者的主要区别是___________。(3)在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是___________。(4)流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是___________。【答案】(1)(2)含碳量不同(3)作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化(4)隔绝氧气和水，防止金属制品生锈【解析】(1)赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为(2)生铁和钢，两者的主要区别是含碳量不同。(3)氮气的化学性质不活泼，在钢水铸件机中，高温钢水加工成钢制零件时，充入氮气的作用是作保护气，防止铁在高温下被空气中的氧气氧化。(4)流程的最后一道操作是涂层（即在金属制品表面进行喷漆或搪瓷等），该操作的主要目的是隔绝氧气和水，防止金属制品生锈。（2022·湖北随州·中考真题）A～F是初中常见物质，可发生如图所示的转化。反应①是工业炼铁的原理，A、B、D、F均是氧化物，其中B是红棕色固体，C是地壳中含量最高的金属元素的单质。(1)写出C的化学式___________________________。(2)写出反应①的化学方程式___________________________________。(3)②的基本反应类型为___________________。(4)写出由D→A转化的化学方程式___________________________。【答案】(1)Al(2)(3)置换反应(4)【分析】反应①是工业炼铁的原理，赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳；A、B、D、F均是氧化物，其中B是红棕色固体，C是地壳中含量最高的金属元素的单质，A：一氧化碳，B；氧化铁，C；铝，铝和氧化铁反应生成氧化铝和铁，则E：铁；D：二氧化碳，F为氧化铝：金属冶炼相似的九大还原反应知识拓展氧化还原反应：在发生氧化还原反应：在发生氧化还原反应的过程中有元素的化合价升高，也有元素的化合价降低。【在反应中，C元素的化合价从+2价升高至+4价，Fe元素的化合价从+3价降低至0价】我们把化合价升高的元素叫做还原剂，化合价降低的元素叫做氧化剂。常见的三大还原剂：C、CO、H2常见的三大氧化剂：Fe2O3、Fe3O4、CuO还原剂氧化剂化学方程式实验现象碳（C）氧化铁（Fe2O3）红棕色固体逐渐变成黑色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。红棕色固体逐渐变成黑色，玻璃管内壁有小水珠产生。一氧化碳（CO）四氧化三铁（Fe3O4）生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。玻璃管内壁有小水珠产生。氢气（H2）氧化铜（CuO）黑色固体逐渐变成红色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。黑色固体逐渐变成红色，玻璃管内壁有小水珠产生。经典例题1．（2022·全国·九年级专题练习）丰富多彩的中华文物铭刻着中华文化的脉络、记录着中华文明的传承。(1)认识文物：青铜是铜与锡的合金。青铜硬度______（填“大于”或“小于”）钝铜。(2)文物锈蚀：汉代铁剪锈透斑斑（如图所示），其锈蚀是铁与空气中的______发生化学反应的结果。(3)文物修复：含六偏磷酸钠【化学式为（NaPO3）6】的敷贴可使青铜器表面附着的土壤硬结物软化清除，该物质中磷元素的化合价为______。去除文物上铁锈的步骤之一是将铁锈的主要成分（Fe2O3）用氢气在一定温度下还原成氧化亚铁，该反应的化学方程式为______。【答案】(1)大于;(2)氧气和水；(3)

+5（或+5价

）

【解析】（1）合金比组成它的纯金属硬度大，青铜是铜与锡的合金。青铜硬度大于纯铜；（2）铁生锈，是铁与空气中的氧气和水发生了一系列的化学反应；（3）六偏磷酸钠中钠元素显+1价，氧元素显-2价，设磷元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：（+1）+x+（-2）×3=0，x=+5；氧化铁与氧气在一定温度下反应生成氧化亚铁，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含氢元素，还应生成了水，该反应的化学方程式为：。2．（2021·山东日照·中考真题）乙二酸俗称草酸，菠菜等植物中含量较多。在浓硫酸存在和加热到157℃条件下，乙二酸能发生反应：。依据下列装置进行实验，可验证乙二酸发生分解反应的产物。已知白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝。请回答下列问题：(1)实验中观察到A中现象是_______________，A与D中的仪器及药品______(填“能”或“不能”)互换。(2)B中试剂瓶内盛放足量的物质，其名称是_________________________。(3)实验时E中发生反应的化学方程式为___________________________________。(4)C中澄清石灰水不变浑浊，F中澄清石灰水变浑浊，证明乙二酸发生分解反应的产物中有_____(填化学式)。(5)G处点燃尾气，发生反应的化学方程式为___________________________________。【答案】(1)

粉末由白色变为蓝色

不能;(2)澄清石灰水;(3)(4)CO;(5)【解析】(1)乙二酸分解反应的产物中含有水蒸气，无水硫酸铜遇水变蓝，因此可观察到A中U形管内无水硫酸铜由白色变为蓝色；A中无水硫酸铜用于检验产物中水的存在，D中无水氯化钙用作干燥剂，用于除去水蒸气；无水氯化钙遇水无明显现象，无法验证产物中有水，故不能交换位置。(2)B中试剂用于验证并除去混合气体中的二氧化碳，因此可用澄清石灰水。(3)一氧化碳具有还原性，可高温还原四氧化三铁，生成铁和二氧化碳气体，该反应的化学方程式为(4)C中澄清石灰水不变浑浊，说明进入装置E中气体不含二氧化碳，F中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳气体生成，结合两者说明进入装置E中气体为一氧化碳，化学式为CO。(5)一氧化碳具有可燃性，G处放置燃着的酒精灯用于点燃一氧化碳，防止污染空气，一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为金属冶炼中涉及的相关计算在工业冶炼金属的过程中都会加入不同的铁矿石，且加入的铁矿石中都含有不同的杂质。而在冶炼过程中参与反应的主要成份却是含有金属元素的化合物，我们需要通过铁矿石中的主要成分计算出最终所得产品的实际质量。（在计算过程中涉及的混合物：铁矿石、生铁；涉及的纯净物：Fe2O3、等金属化合物）计算中涉及的相关公式纯净物的质量分数纯净物的质量混合物的质量相关计算类型计算混合物中纯净物的质量例：现有100吨赤铁矿，其中Fe2O3的质量分数为80%，其中含Fe2O3多少吨？题目分析：已知赤铁矿的质量为100t，其中Fe2O3的质量分数为80%，可通过公式直接计算。通过化学方程式计算反应过程中生成物的质量注意：需要使用方程式进行计算的题型，需要找出参与反应的纯净物的质量，再带入化学方程式进行计算。例：现有100吨赤铁矿，其中Fe2O3的质量分数为80%，最多可以冶炼出多少吨铁？题目分析：通过题目可知反应过程中参与化学反应的纯净物为Fe2O3，因此需要先计算出Fe2O3的实际质量，在根据计算出来的质量带入方程式进行计算。方法一方法二步骤一计算Fe2O3的质量：步骤二计算Fe2O3中Fe元素的质量分数计算：通过化学方程式计算冶炼出铁的质量：解：设100t赤铁矿最多可以冶炼出Fe的质量为x步骤三计算Fe元素的质量：答：100吨赤铁矿，最多可以冶炼出56t的铁。总结：在含有混合物的计算题型中，注意混合物的质量不能直接带入方程式进行计算，需要对数据进行整理后方可使用。反应物和生成物中都含有纯度的计算例：现有100吨赤铁矿，其中Fe2O3的质量分数为80%，最多可以冶炼出含碳量为4%的生铁多少吨？题目分析：改题目中进行反应的物质赤铁矿为混合物，而最终所得的生铁中含铁量为（1-4%）。因此需要先计算出Fe2O3的实际质量，将在根据Fe2O3的实际质量带入方程式计算出铁的质量，最后计算生铁的质量。方法一方法二步骤一计算Fe2O3的质量：步骤二计算Fe2O3中Fe元素的质量分数计算：通过化学方程式计算冶炼出铁的质量：解：设100t赤铁矿最多可以冶炼出Fe的质量为x步骤三计算Fe元素的质量：步骤四计算生铁的质量：生铁中Fe元素的质量分数为1-4%=96%答：100吨赤铁矿，最多可以冶炼出含碳量为4%的生铁58.3t。经典例题1．（2022·全国·九年级专题练习）现有含四氧化三铁85%的磁铁矿200t，用一氧化碳做还原剂，充分反应能炼出含杂质2%的生铁多少吨？【答案】解：200t磁铁矿中含四氧化三铁的质量为：设可炼出纯铁的质量为x。x=123.1t折合成含杂质2%的生铁的质量为：答：能炼出含杂质2%的生铁125.6吨。16．（2022·山西·九年级专题练习）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，经过一系列反应可得到生铁。(1)除了题干中说到的原料，还需要一种物质是________，其作用是_______。(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）【答案】(1)

焦炭

提供热量，产生还原剂一氧化碳(2)解：设可得到铁的质量为x

x=336t生铁的质量为336t÷(1-4%)=350t

答：可得到含杂质4%的生铁质量为350t。生活感知不锈钢雕塑生锈的自来水管道雨水浇淋过的自行车更易锈蚀常年在海上航行的船舶在我们生活的周围有很多的金属制品，有些金属制品会出现不同程度的锈蚀，而有的金属制品却保存完好。那么是什么原因导致这些金属制品出现不同程度的锈蚀？——知识点二金属资源的保护一、金属资源的保护（一）金属的腐蚀◎实验：探究铁钉锈蚀的条件实验方案将铁钉放在干燥的空气中将铁钉浸没在冷却的沸水中铁钉一半浸在水中一半露置与空气中24h后铁钉表面无明显现象铁钉表面无明显现象在空气和水的界面处开始生锈72h后铁钉表面无明显现象铁钉表面无明显现象在空气和水的界面处生锈严重分析只于氧气接触只于水接触同时于水和氧气接触结论：铁在水和氧气的共同作用下生锈注意：铁的纯度，环境温度、湿度也是影响铁生锈的因素，酸、氯化钠也会加快生锈。注意：蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气；试管B中植物油的作用是隔绝氧气；试管C中氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。资料拓展铁锈铁锈：俗称铁衣，主要成分是Fe2O3·xH2O。铁锈的结构疏松多孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加快钢铁的锈蚀。因此，当钢铁制品表面生锈时，应及时除锈。铜锈：俗称铜绿，主要成分是碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3），是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应产生的物质。铝:铝比铁活泼，却比铁耐腐蚀的原因：铝常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。经典例题1．（2022·全国·九年级专题练习）铁是人类生活和生产中非常重要的材料，但全世界每年都有约四分之一的钢铁因生锈损失。某化学课外小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了如下探究，设计了如图所示的实验，据此回答下列有关问题：(1)一周后观察到编号为___________的试管中的铁钉锈蚀严重。(2)常温下，铁锈蚀是铁跟___________和___________（用化学式表示）等物质相互作用的结果。(3)如何防止家庭中常用的铁制品生锈？简单易行的方法是___________（列举一种方法即可）。【答案】(1)C；(2)

O2

H2O（两空可互换位置）；(3)用后洗净擦干【解析】（1）铁在潮湿的空气中易生锈，如图所示，C中的铁钉所处的环境是水和氧气，而A中只有干燥的空气没有水，B中只有水而没有氧气，因此C中铁钉生锈最严重，故填：C；（2）根据题意可知，常温下，铁锈蚀是铁跟氧气和水反应，故填：；（3）由铁生锈是与氧气和水反应，因此防止铁制品生锈的最简单易行方法是防止铁制品同时与空气和水接触，故填：用后洗净擦干。2．（2022·全国·九年级专题练习）下图所示是初中化学常见的四个实验，请依图回答：（1）实验一：红磷需过量的目的是________________________。（2）实验二：通过对比实验得出结论：铁生锈需要和____________________接触；（3）实验三：证明二氧化碳具有的化学性质是___________________________。（4）实验四：由于___________________不同造成硫燃烧的现象不同。【答案】

将瓶内氧气全部耗尽，使测定结果准确

氧气

二氧化碳与水反应生成碳酸

氧气浓度【详解】（1）实验一是利用红磷燃烧消耗氧气，使集气瓶内外形成压强差，根据水回流的体积，测定氧气的体积分数，则红磷需过量的目的是将瓶内氧气全部耗尽，使测定结果准确；故填：将瓶内氧气全部耗尽，使测定结果准确。（2）对比分析两个试管实验可知，一个试管铁与水、氧气同时接触，铁生锈，另一个试管铁只与水接触，不生锈，则得出结论：铁生锈需要和氧气接触；故填：氧气。（3）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，则实验三中能证明二氧化碳具有的化学性质是：二氧化碳与水反应生成碳酸；故填：二氧化碳与水反应生成碳酸。（4）分析实验四可知，空气中氧气的体积分数为21%，则由于氧气浓度不同造成硫燃烧的现象不同，硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；故填：氧气浓度。（二）金属资源的保护（1）防止铁生锈的原理：隔绝O2和H2O（2）常见的防锈措施：①保持铁制品表面洁净、干燥；②表面覆盖一层保护膜：如刷油漆、涂油、烤蓝、镀耐腐蚀的金属如铬等；③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。（3）保护金属资源的措施：①防止金属的腐蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理的开采矿物，严禁乱采滥挖；=4\*GB3④寻找金属的代用品；（金属回收利用的意义：节约金属资源和能源，减少环境的污染）经典例题8．（2022·全国·九年级专题练习）钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发生锈蚀的金属材料之一、人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价，所以金属的防腐和废旧金属的回收有着十分重要的意义。(1)工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的原理：___________________(用化学方程式表示)。(2)钢铁生锈是铁与空气中_______发生化学反应的结果。(3)处理某废旧金属后的溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质，为回收其中的金属，向该溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，再向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。则滤液中一定含有的金属离子是_______；滤渣中可能含有_______。【答案】(1)(2)水、氧气(3)

Fe2+##亚铁离子

Cu##铜【解析】（1）工业上用赤铁矿和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为（2）钢铁容易在潮湿的空气中生锈，是铁与空气中水、氧气共同作用的结果。（3）金属的活动性：铁大于氢大于铜大于银，铁先和硝酸银反应产生银和硝酸亚铁，铁剩余才和硝酸铜反应产生铜和硝酸亚铁；在滤渣中加入盐酸无气泡产生，则没有铁，铁不过量，铁一定和硝酸银反应，铁可能和硝酸铜反应，则滤液中一定含有亚铁离子，滤渣中一定有银，可能有铜。课题小练一、单选题1．（2022·湖南·长沙市明德天心中学模拟预测）铁是目前世界上使用量最大的金属，下列关于铁的说法正确的是（）A．铁部分锈蚀后没有回收价值B．铁是地壳中含量最丰富的金属元素C．铁生锈后，产生的铁锈能阻止铁继续被锈蚀D．铁生锈是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程【答案】D【详解】A、铁部分锈蚀后还有回收价值，可以通过还原铁锈，将其还原成铁单质，起到资源的循环利用，此选项错误；B、地壳中所含元素含量由高到低的排序为：氧、硅、铝、铁等，含量最丰富的金属元素是铝，此选项错误；C、铁锈的结构疏松多孔，不能阻止铁继续锈蚀，此选项错误。D、铁在有氧气和水等物质的存在下，发生复杂的反应，生成铁锈，此选正确。故选D。2．（2022·广东广东·模拟预测）如图是对CO还原氧化铁的实验装置进行的改进，下列说法错误的是（）已知：A．实验过程中一氧化碳可以现制现用B．实验开始前应先点燃酒精灯，过一段时间后再点燃酒精喷灯C．实验过程中可以看到玻璃管内红色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊D．甲酸发生的反应属于分解反应，氧化铁和一氧化碳发生的是置换反应【答案】D【详解】A、由于甲酸在分液漏斗中，可控制甲酸的加入量，所以实验过程中一氧化碳可以现制现用。A正确。B、实验开始前应先点燃酒精灯，产生的一氧化碳通入玻璃管，排尽玻璃管内空气，过一段时间后再点燃酒精喷灯，避免玻璃管内发生爆炸。B正确。C、一氧化碳与氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，生成的铁是黑色的，所以实验过程中可以看到玻璃管内红色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊。C正确。D、甲酸发生的反应属于分解反应，氧化铁和一氧化碳发生的反应由于反应物中没有单质，不是置换反应，所以为非基本反应类型。D错误。综上所述：选择D。（2020·贵州遵义·中考真题）用一氧化碳还原氧化铁的实验中，Fe2O3转化为铁的具体过程是：。已知铁的氧化物除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氧化铁是否完全转化为铁C．该实验中所有的化学反应里，氧元素的化合价均未改变D．当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时，固体成分是Fe3O4和FeO【答案】D【详解】A、一氧化碳有毒，倒置漏斗的作用是点燃过量的一氧化碳，防止污染空气，故选项错误；B、随着反应的进行现象为：玻璃管中的粉末由红色逐渐变为黑色，通过实验现象不可以判断氧化铁是否完全转化为铁，因为铁和四氧化三铁和氧化亚铁均为黑色固体，故选项错误；C、该实验中所有的化学反应里，最后一步一氧化碳在空气中点燃生成二氧化碳，其中氧气为单质，化合价为0价，生成物二氧化碳中氧元素化合价为-2价，化合价发生变化，故选项错误；D、Fe2O3、Fe3O4和FeO中铁元素的质量分数依次为、、。随着反应的进行，可知氧化铁反应生成四氧化三铁，铁的质量分数变高，当全部是四氧化三铁时变为72.4%，当四氧化三铁反应生成氧化亚铁时，铁的质量分数变高，当全部是氧化亚铁时变为77.8%。当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时，可知处在72.4%和77.8%之间，所以此时固体成分是Fe3O4和FeO，故选项正确。故选D。4．（2020·四川达州·中考真题）已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，向装有20gFe2O3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15.2gC．反应生成CO2的质量为16.5gD．参加反应的Fe2O3占原总质量的80%【答案】D【详解】A、由化学方程式可知，反应中一氧化碳得到氧，属于还原剂，选项错误；B、由化学方程式可知，氧化铁失去的氧元素的质量与生成的铁的质量比=48：112，反应中氧化铁失去的氧元素的质量=20g−15.2g=4.8g，则反应后生成的铁的质量为11.2g，选项错误；C、由化学方程式可知，氧化铁失去的氧元素的质量与生成的二氧化碳的质量比=48：132，反应中氧化铁失去的氧元素的质量=20g−15.2g=4.8g，则反应后生成的铁的质量为13.2g，选项错误；D、由题意可知，参加反应的氧化铁失去的氧元素的质量=20g−15.2g=4.8g，参加反应的氧化铁的质量=4.8g÷×100%=16g，参加反应的Fe2O3占原总质量的质量分数=×100%=80%，选项正确，故选D。5．（2021·四川巴中·中考真题）现有Fe2O3和CuO的混合物ag，在高温条件下用足量的CO还原，得到金属混合物4.4g，产生的CO2气体用足量的澄清石灰水全部吸收后，产生白色沉淀10.0g，则a的数值为（）

A．12.6B．6.0C．6.3D．5.5【答案】B【分析】氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳。【详解】设：产生白色沉淀10.0g需要二氧化碳的质量为x。根据化学方程式：、可知，二氧化碳中碳元素的质量等于一氧化碳中碳元素的质量，故一氧化碳中碳元素质量为，一氧化碳中氧元素质量为，二氧化碳中氧元素的质量为，CO2中的O原子来源于CO和金属氧化物，故金属氧化物中氧元素的质量为，所以金属氧化物的质量为，即，故选B。二、填空题6．（2022·上海黄浦）北宋《千里江山图》是我国的十大传世名画之一。全画以青绿色调为主，石青、石绿等矿石为作画的主要颜料。(1)蓝铜矿在我国古代被称为“石青”，可作为铜矿石来提炼铜。蓝铜矿中铜元素的存在形态是______。(2)《千里江山图》绘制过程中，还使用了赭石。赭石的主要成分是氧化铁，氧化铁中铁元素的化合价为______，铁元素的百分含量为______。【答案】(1)化合态(2)

+3

70%【解析】（1）蓝铜矿是一种铜矿石，用来提炼铜，故蓝铜矿中铜元素的存在形态是化合态；（2）氧化铁中氧元素显-2价，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得铁元素的化合价为+3价；氧化铁中铁元素的百分含量为：。·7．（2022·福建师范大学附属中学初中部二模）《天工开物》中记载了采矿和治炼金属锡的场景。(1)采矿（图1）：“水锡…其质黑色…愈经淘取”。水中淘取锡砂（指锡矿石）时，所用容器的孔径需___________（填“大于”或“小于”）锡砂颗粒大小。锡砂主要成分为SnO2，___________（填“易”或“难）溶于水。(2)治炼（图2）：“凡煎炼亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴（指鼓入空气）熔化。”治炼的核心步骤是一氧化碳在高温条件还原锡砂，请写出该反应的方程式___________。(3)使用：古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质，原因是___________。【答案】(1)

小于

难；(2)；(3)锡的活动性顺序在H前，锡会与酸性物质反应【解析】(1)水中淘取锡砂（指锡矿石）时，其原理与过滤相似，为得到锡砂，容器的孔径需小于锡砂颗粒大小。由于水中淘取锡砂，所以锡砂主要成分SnO2难溶于水。(2)一氧化碳在高温条件还原锡砂即一氧化碳在高温条件与SnO2反应生成锡和二氧化碳。化学方程式；(3)由于锡的活动性顺序在H前，锡会与酸性物质反应，所以古代锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质。三、科学探究题8．（2022·四川·威远县凤翔中学二模）某校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣。【提出问题】：甲烷燃烧后生成哪些物质？【查阅资料】：含碳元素的物质完全燃烧生成CO2，不完全燃烧生成CO；无水CuSO4遇水变蓝．【猜想与假设】：甲：CO2，H2O；

乙：CO，H2O；丙：NH3，CO2，H2O；

丁：CO2，CO，H2O(1)大家认为丙同学的猜想是错误的，理由是___________________。【实验探究】：为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O2中燃烧的产物依次通过如下图所示装置：(2)实验过程中B装置的作用是__________________，该反应的化学方程式为_______________________。(3)实验中观察到A中无水CuSO4变蓝，B、E中澄清石灰水变浑浊，D中红色粉末变成黑色，由此推断_______________同学猜想成立．（4）D中红色粉末变成黑色的化学方程式为：___________________________。【反思与交流】实验完成后经过讨论，大家一致认为：过程中B、C装置的顺序不能颠倒，原因是_____________。【答案】

化学反应前后元素的种类不变

检验气体中是否含有二氧化碳

Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

丁

颠倒后无法检验气体中是否含有二氧化碳【详解】[猜想与假设]（1）丙同学猜想气体的成分为NH3，CO2，H2O，该反应中反应物由C、H、O三种元素组成，根据质量守恒定律得出生成物也由C、H、O三种元素组成，不可能出现N，故丙同学猜想错误；[实验探究]（2）B装置中装有澄清的石灰水，石灰水的溶质为氢氧化钙，氢氧化钙能与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀与水，故B装置的作用为检验二氧化碳；反应的化学反应方程式为Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；（3）水能使无水硫酸铜变蓝，A装置中无水CuSO4变蓝，证明气体中含有H2O；B装置中澄清石灰水变浑浊，证明气体中含有CO2；CO能与氧化铁反应生成铁与二氧化碳，氧化铁为红色固体，铁粉为黑色固体，观察到D中红色粉末变成黑色，E中澄清石灰水变浑浊，证明气体中含有CO；综上分析得出产物中含有CO、CO2、H2O，故丁同学猜想正确；（4）CO能与氧化铁在高温下反应生成铁与二氧化碳，化学反应方程式为；[反思与交流]B装置中装有澄清的石灰水，澄清的石灰水通入CO2会变浑浊，则用B装置来验证CO2，石灰水中的溶质Ca（OH）2为微溶性物质，则B装置不能吸收二氧化碳，C装置中氢氧化钠易溶于水，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，则用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳；二氧化碳与氢氧化钠反应无现象，若颠倒B与C后，则无法验证出气体中是否会有CO2，故不能颠倒B与C装置的顺序。9．（2022·山东临沂·三模）某同学为探究碳在氧气中不完全燃烧的气体产物中，既可能有一氧化碳，又可能有二氧化碳，他设计了如图所示实验：（1）装置A的作用是_________________________。（2）实验过程中，观察到装置C中玻璃管里的红棕色粉末逐渐变黑，说明原气体产物中含有一氧化碳，反应的化学方程式是_______________________________________。（3）通过观察装置D中澄清石灰水变浑浊，也能验证原气体产物中一氧化碳的存在，则装置B中应选择的试剂是___________。A．足量的氢氧化钠浓溶液

B．浓硫酸

C．水（4）写出尾气处理的一种方法：_________________________。【答案】

检验原气体产物中是否含有二氧化碳

A

将尾气点燃（或进行收集等）【详解】（1）装置A的作用就是检验混合气体中有二氧化碳的存在，因为二氧化碳会使澄清石灰水变浑浊；（2）氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学反应方程式为：；（3）通过观察装置D中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳产生，原气体是一氧化碳和二氧化碳的混合气体，除去一氧化碳中的二氧化碳，所以需要氢氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和水，留下一氧化碳与氧化铁反应；（4）如果反应不完全，尾气里面会有一氧化碳，不能直接排入空气，因为一氧化碳有毒，所以需要将尾气点燃或进行收集等，禁止排入空气即可；10．（2021·辽宁营口·中考真题）在学习了单质碳的化学性质后，某化学兴趣小组的同学对含碳化合物燃烧后的产物进行了探究。【提出问题】乙醇燃烧后的产物是什么？【查阅资料】①无水硫酸铜为白色粉末，遇水会变蓝；②氯化钙有吸水性，可做干燥剂。【做出猜想】猜想一：产物中含有CO、H2O；猜想二：产物中含有CO2、H2O；猜想三：产物中含有_______。【进行实验】同学们设计了如下图的实验：检查装置气密性后，将乙醇燃烧的产物依次通过如图所示的装置进行验证；（部分夹持、固定装置省略；B、D、G装置中均为澄清的石灰水）。（1）装置B的作用是___________________________。（2）F装置中若发生反应，则化学方程式是_______________________________。【解释与结论】经过实验，同学们认为猜想三成立。（3）实验中能观察到的现象是_______；装置C中发生反应的化学方程式为___________________________。【反思与评价】实验结束后，由于小丽同学的操作不当造成了仪器损坏，小组内同学针对这个事故，进行了分析和讨论。（4）为了避免此事故再次发生，同学们对该装置进行了创新和改进，你认为他们的改进是_______________________（文字说明）。【答案】

CO、CO2、H2O

检验气体中是否含有二氧化碳

A中白色固体变蓝色；F中固体由红色逐渐变成黑色；B和G中澄清石灰水变浑浊；气球体积变大

需要在F和G之间增加一个缓冲瓶，避免发生倒吸【详解】[做出猜想]乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，与氧气反应，若不完全燃烧，有一氧化碳生成、二氧化碳和水生成，故猜想三：产物中含有CO、CO2、H2O；（1）气体中含有二氧化碳，会使澄清石灰水变浑浊，可以推测装置B的作用是检验气体中是否含有二氧化碳；（2）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：；（3）经过实验，同学们认为猜想三成立，则生成物有CO、CO2、H2O，实验中能观察到的现象是无水硫酸铜遇水变蓝色；澄清石灰水变浑浊；氧化铁固体由红色逐渐变成黑色；B和G中澄清石灰水变浑浊；气球体积变大；C中发生的反应，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，该反应的化学方程式：（4）由于一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应，若反应后先熄灭酒精灯，造成温度降低，压强减小，G中液体会被压入F中，造成倒吸，引起F中的炽热的试管炸裂，所以需要在F和G之间增加一个缓冲瓶，避免发生倒吸。四、流程题11．（2021·陕西榆林·二模）金属在生产、生活和社会发展中的应用较为广泛。（1）早在明代宋应星所著的《天工开物》里就对铁器的生产和使用有所记载，到了现代，炼铁技术得到进一步发展。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，请写出该反应的化学方程式：__________________。（2）某同学对含X、Y、铜、银四种金属的混合物进行如图探究，根据实验流程回答下列问题：①四种金属的活动性由强到弱的顺序是____________。②滤液C中的溶质最多有______种。【答案】

Y>Ⅹ>铜>银

三（或3）【详解】（1）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为（2）①由于金属的活泼性顺序：氢>铜>银，所以向Ⅹ、Y、铜、银四种金属的混合物加入一定量的稀硫酸是有气泡生成，说明X、Y有一种或两种金属位于氢的前边；向滤液A中加入过量的金属Y时，有气体生成，说明加入的稀硫酸是过量的，得到了固体混合物乙，固体乙一定是Ⅹ、Y的混合物，说明了Y能将X置换出来，Y的活动性大于Ⅹ，由此可知四种金属的活动性顺序为Y>Ⅹ>铜>银，故填：Y>Ⅹ>铜>银；②由于金属的活泼性顺序为Y>Ⅹ>铜>银，由前面的分析可知，固体乙一定是Ⅹ、Y的混合物，向Ⅹ、Y的混合物加入一定量的硝酸银，Y先与硝酸银反应生成Y的硝酸盐和银，Y反应完后，Ⅹ再与硝酸银反应生成X的硝酸盐和银，所以固体丙中一定有银，可能有Ⅹ、Y，而滤液C中一定有Y的硝酸盐，可能有X的硝酸盐和硝酸银；若硝酸银过量，此时溶质最多共有三种，即Y的硝酸盐、X的硝酸盐和硝酸银，故填：三（或3）。12．（2012·福建福州·中考真题）竖炉冶铁工艺流程如图所示。回答下列问题：（1）该工艺流程中，甲烷的作用是______________________________________，