沪教版九年级化学上册第1节 金属矿物质及铁的冶炼（专项训练）（学生版）习题

第1节金属矿物及铁的冶炼题型01金属元素的分布及常见的金属矿物题型02实验室模拟炼铁题型03工业炼铁题型04实验室模拟炼铁和工业炼铁比较题型05其他金属的冶炼题型06金属冶炼的相关计算题型01金属元素的分布及常见的金属矿物1．金属在自然界在的存在形式：大部分都以化合物的形式存在，少数很不活泼的金属如金等以单质形式存在，人类使用最早的金属是铜，目前，人类从矿石中提取量最大的金属是铁。2．地壳中含量位于前3位的金属元素：铝、铁、钙。3．常见的金属矿物矿物赤铁矿褐铁矿黄铁矿孔雀石铝土矿主要成分Fe2O3Fe2O3·xH2OFeS2Cu2(OH)2CO3Al(OH)3【典例1】地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au)【变式1-1】．常见的金属矿石磁铁矿的主要成分是A． B． C． D．【变式1-2】炼铁选用的铁矿石，不仅要求含铁量高，而且要求“有害元素”少，有以下几种铁矿石：磁铁矿（）、赤铁矿（）、褐铁矿（）、黄铁矿（），你认为最不适宜炼铁的是A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．褐铁矿 D．黄铁矿【变式1-3】我国是世界上已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，下列金属矿石主要成分对应错误的是A．磁铁矿（Fe3O4）B．赤铜矿（CuO）C．金红石（TiO2） D．铝土矿（Al2O3）题型02实验室模拟炼铁装置图实验现象红棕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。实验注意事项(1)先通入一氧化碳，排尽装置内的空气，然后再点燃酒精喷灯，防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸。(2)实验完毕后要先撤酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止高温的铁与空气接触，被再次氧化；同时可防止液体倒吸，炸裂试管。(3)尾气中含有一氧化碳，一氧化碳有毒，可以用收集或点燃的方法处理，以防污染大气。【典例2】如图为实验室模拟工业炼铁的装置图，相关说法正确的是A．实验时先点燃酒精喷灯，再通COB．实验中可观察到黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊C．该装置缺少尾气处理，会产生污染D．该实验体现了CO的氧化性【变式2-1】如图所示进行有关碳及其氧化物的性质实验，下列说法正确的是A．甲处发生的是放热反应B．该装置的不足之处是未进行尾气处理C．丙装置的作用是收集二氧化碳D．甲处现象是黑色粉末减少，乙处现象是黑色粉末逐渐变红【变式2-2】利用图甲所示装置进行CO还原氧化铁的实验，实验过程中硬质玻璃管内某物质或元素质量变化量如图乙所示。下列说法错误的是A．图甲实验过程中氧化铁粉末由红棕色变为黑色B．图乙可表示铁粉的质量变化C．图乙可表示硬质玻璃管中氧化铁的质量变化D．图甲实验缺少尾气处理装置【变式2-3】某同学设计如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铁的实验。试回答：(1)该装置存在的一个主要问题是，你的改进方法是。(2)实验开始时，是先给氧化铁加热，还是先通入一氧化碳？。(3)①实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是，发生反应的化学方程式为。②B处观察到的实验现象是。③B装置中澄清石灰水的作用是。题型03工业炼铁原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气等原理将铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例加入高炉中，从高炉下方通入热空气，焦炭燃烧，生成的CO2与焦炭在高温下反应生成CO，CO跟Fe2O3在高温下反应生成Fe设备高炉主要反应产品生铁：（1）含碳量2%~4.3%的铁合金（2）特点：硬而脆，不利于加工【典例3】工业上将赤铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉中进行炼铁。下列有关炼铁的说法正确的是A．赤铁矿石的主要成分为Fe3O4B．石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣C．工业炼铁得到的是生铁，其含碳量比钢低D．炼铁的原理是：在高温下，利用焦炭将铁从铁的氧化物中还原出来【变式3-1】高炉炼铁是现代钢铁生产的重要环节。下列描述错误的是A．原料中焦炭的作用是提供热量和提供COB．用赤铁矿炼铁的主要原理为C．炼制出的生铁变成钢需降低含碳量D．将原料粉碎后投入高炉是为了增大反应物间的接触面积【变式3-2】竖炉炼铁的工艺流程如图所示。催化反应室中发生的反应之一为：。下列分析正确的是A．赤铁矿石粉碎后可以增加铁元素的含量B．原料是赤铁矿石、天然气、高温尾气C．合成气中X的化学式为D．赤铁矿石和天然气的主要成分都属于化合物【变式3-3】钢铁的应用非常广泛，炼铁技术的研究显得尤为重要。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。(1)工业炼铁所用高炉的结构如图1所示，高炉中发生的过程如图2所示。①过程Ⅰ主要发生在高炉的（填“A”“B”或“C”）区域。②过程Ⅱ发生反应的化学方程式为。③过程Ⅳ通入O2主要是为了降低生铁中的含量。(2)某化学兴趣小组的同学利用如图装置模拟工业炼铁。①实验时装置A中的现象是。②B中发生反应的化学方程式为。③实验过程中，CO的作用有（填序号）。A．CO气体作为反应物B．实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸C．停止加热后，防止玻璃管中的生成物在较高温度下重新被氧化D．停止加热后，防止试管中的液体倒吸入玻璃管中题型04实验室模拟炼铁和工业炼铁比较【典例4】金属铁是当今用途最广的金属，现研究铁的冶炼。【研究一】工业炼铁（装置如图1）(1)焦炭（主要成分是碳）是高炉铁的重要原料。高炉内主要化学反应如图1。反应①的化学方程式为，反应②为炼铁提供还原剂CO，该反应热（填“放”或“吸”），反应③在高炉炼铁中的作用是。【研究二】实验室模拟炼铁（装置如图2）已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合溶液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。请回答下列问题：(2)实验过程中A处玻璃管中现象：，写出B处反应的化学方程式：（任写一个）。(3)实验装置图中虚线框内装置起到的作用有（填字母序号）。a．收集一氧化碳

b．吸收二氧化碳

c．检验二氧化碳【变式4-1】钢铁是使用最多的金属材料。如图1是炼铁高炉的结构图，图2是同学们在实验室模拟炼铁的装置图。(1)高炉炼铁时，焦炭的作用除了为炼铁提供能量外，还可以提供反应所需原料，相关的化学方程式为。(2)将矿物加入高炉前进行粉碎的目的是。(3)图2中，实验开始前要先通入，目的是。硬质玻璃管内发生反应的现象为。(4)老师认为该装置存在一定的问题，请你帮他们进行改正：。【变式4-2】《天工开物》是我国古代一部综合性的科技巨著，被誉为是“中国17世纪的工艺百科全书”。详细记载了我国古代炼铁和锌的冶炼方法。(1)锌的冶炼方法∶将炉甘石（主要成分为ZnCO3）与煤炭饼混合后装入炼锌罐，罐口用泥密封（杂质不参与反应），[提示∶ZnCO3受热分解可生成ZnO等]。①流程中“粉碎”属于变化。（填“物理”还是“化学”）。②将矿石粉碎的目的是：增大接触面积，使反应更充分，并。③炉甘石与煤炭饼混合后高温，写出其中置换反应的化学方程式。(2)根据下图回答问题：①写出图A中右侧试管内发生反应的实验现象：澄清石灰水变。②写出图B中直玻璃管内发生反应的化学方程式。③图C中高炉炼铁的原料是赤铁矿石、石灰石、和热空气。④若图A和图B中澄清石灰水中产生白色沉淀的质量相等，则图A和图B中参加反应氧化铁的质量比为。【变式4-3】金属材料在人类文明的发展中起着重要作用，我们应该从多角度了解。I．铁的冶炼(1)实验室模拟炼铁的装置如图1所示，其中CO与Fe2O3中氧元素结合，使其失氧转化为Fe．除了CO，从左侧通入的物质还可以是___________(填字母)。A．CO2 B．H2 C．木炭(2)工业上炼铁高炉的结构如图2所示。①高炉中产生CO的主要反应为、化学方程式：。②炼铁时加入的(填名称)可将铁矿石中的杂质转化为CaSiO3与铁水分离除去。③加入的赤铁矿石通常需要粉碎，粉碎的目的是。④某钢铁厂每天消耗4000t含Fe2O380%的赤铁矿石，该钢铁厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是t。(计算结果保留到0.1)Ⅱ．金属的性质探究为探究Fe、Cu、Ag的金属活动性强弱，某兴趣小组做了如下实验：(3)甲实验中发生反应的化学方程式为；乙实验中观察到的现象为。(4)通过甲、乙实验探究，可得出三种金属活动性由强到弱的顺序为。(5)若采用丙实验方案也可得出相同结论，则金属C是，A溶液与B溶液分别是、。Ⅲ．铁的锈蚀世界上每年都有将近总产量十分之一的钢铁锈蚀，造成了巨大的经济损失。同学们为了探究铁锈蚀的原因，分别进行如图所示的四个实验。编号①②③④实验装置【实验现象】(6)实验①中处的锈蚀最严重。【实验分析】(7)对比实验①和实验②能得到的实验结论是。(8)欲设计实验验证金属锈蚀与水有关，则需进行的实验是(填序号)。(9)设计对比实验①和④的目的是。【实验结论】(10)对比上述实验①②③可得到的实验结论是。【实验反思】(11)为防止铁生锈造成金属资源的浪费，可采取的措施有。题型05其它金属的冶炼1、许多金属（如锰、锌、铁、镍和铅等）的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。2、有些金属（如钠、钾、镁和铝等）很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。如：3、通常把金属（如铁）跟氧生成金属氧化物（如氧化铁）的过程称为金属的氧化。4、金属氧化物跟焦炭、氢气或一氧化碳等物质反应，失去氧转化成金属的过程，称为是金属氧化物的还原。【典例5】下列变化过程不属于金属冶炼的是A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧C．金属氧化物与焦炭在高温下反应 D．高温下CO还原CuO【变式5-1】《天工开物》中记载中国古代重要的冶金技术之一火法炼铜：“凡铜砂入炉，与木炭同煅，火力到时，铜质如流，泻出成砣”。氧气充足时炼铜炉内炭火温度可达1200℃左右；铜的熔点为1083℃。(1)铜砂的主要成分为碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，受热时发生反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2↑，该反应的基本类型是。(2)木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，装置如图所示。写出反应的化学方程式：。试管中观察到的现象是。实验过程中还可能生成一氧化碳的原因是：。(3)“火力到时，铜质如流，泻出成砣”，此法冶炼得到的铜不是粉末状而是块状的原因是。【变式5-2】铜是人类最早使用的金属之一。商代就能铸造精美的青铜礼器，现代铜在新能源汽车制造等领域有重要应用。任务一：认识铜制品(1)深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因可能是。（写一条即可）任务二：古代制铜(2)《大冶赋》中记载了用孔雀石制得CuO，再用CuO和木炭在高温下反应得到Cu，该反应的化学方程式为。任务三：现代制铜(3)制铜前，需将铜原料进行粉碎处理，目的是。(4)制铜原理：。计算投入160kgCuSO4，理论上可制得Cu的质量为多少？（根据化学方程式计算，并写出计算过程）(5)制得的铜可压成薄片，是利用了铜具有良好的。【变式5-3】《天工开物》中记载金属锌的冶炼方法：“每炉甘石(主要成分为)十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅(金属锌)也。”已知：锌的熔点为，沸点为。(1)泥罐外围用颗粒较小的块状煤进行加热，而不用粉状煤的原因是(从燃烧条件的角度进行分析)。(2)冶炼锌的过程中，泥罐内发生如下化学反应：

(气态)①对泥罐进行泥封是炼锌的关键步骤，若冶炼时未进行泥封处理，可能造成的后果是(写一点)。②“锌火”主要是罐内产生的燃烧所致，避免直接排到空气中的原因是。③冷凝区中收集到的是(填物质名称)，为了获得更多的该物质，冷凝区应控制的温度范围为。(3)“每十耗