课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 金属资源及其利用
【基础练习】
1.（2022·山西晋中中考）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）
2、关于钢铁及制品的说法正确的是（ ）
A．钢铁是钢和铁熔合在一起制得的具有金属特性的合金
B．高炉中炼铁的主要反应可表示为：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
C．铜粉在空气中加热后固体质量会增加，因此这个反应不遵守质量守恒定律
D．处理金属废弃物的方法是填埋法
3、某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述错误的是（ ）
A．盛装药品前应先检查装置气密性
B．加热前要先通CO，加热后B中出现浑浊
C．已知方框中连接的是C和D，导管口的连接顺序为a→b→c→d
D．这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
4、右图为氢气还原氧化铜的实验装置图，下列有关分析正确的是（ ）
A.装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
B.在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气
C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
5、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.实验时应先点燃酒精灯后通CO
B.充分加热，a处固体由黑色变为红色
C.b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D.可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
6、如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。关于该实验，下列说法错误的是（ ）
A.实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑
B.反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加
C.试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D.为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置
7、（2022·内蒙古赤峰中考）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___________。
【能力提升】
1、（2021四川广安）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
2、（2020湖南邵阳）下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图，下列说法不正确的是（ ）
A.B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应，还原剂是CO
B.在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中空气
C.该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色
D.该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气
3、高炉炼铁的主反应为。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
4、（2021辽宁沈阳）金属用途广泛，其结构和性质等是化学的重要研究内容。
（1）如图1是铝的原子结构示意图。下列说法不正确的是______。
A．铝原子的质子数为13
B．在化合物中铝通常显价
C．铝是地壳中含量最多的元素
D．铝可作导线是由于它具有良好的导电性
（2）如图2是工业炼铁示意图。其中，焦炭的作用是燃烧提供能量 ；有铁生成的化学方程式为 。
5、铁是目前世界年产量最高的金属，氧化铁与氢气在高温条件下发生反应生成铁和水，写出该反应的化学方程式 。该反应中发生还原反应的物质是 ，该反应的基本反应类型是 。
6、下图为一氧化碳还原氧化铁示意图。
（1）写出试管b中涉及的主要反应的化学方程式__________________________。
（2）c处操作的目的为____________________。
7.（2022·湖北随州中考）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______________________。课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 金属资源及其利用
【基础练习】
1.（2022·山西晋中中考）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、关于钢铁及制品的说法正确的是（ ）
A．钢铁是钢和铁熔合在一起制得的具有金属特性的合金
B．高炉中炼铁的主要反应可表示为：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
C．铜粉在空气中加热后固体质量会增加，因此这个反应不遵守质量守恒定律
D．处理金属废弃物的方法是填埋法
【答案】B
【解析】A项钢和生铁都是铁和碳的合金，B项高炉炼铁的原理就是利用一氧化碳的还原性将铁从铁矿石中还原，C项铜粉在空气中给加热是铜和氧气反应生成氧化铜，遵守质量守恒定律，D处理金属废弃物的方法之一是回收再利用。
3、某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述错误的是（ ）
A．盛装药品前应先检查装置气密性
B．加热前要先通CO，加热后B中出现浑浊
C．已知方框中连接的是C和D，导管口的连接顺序为a→b→c→d
D．这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
【答案】C
【解答】A、盛装药品前应先检查装置气密性，以防止装置漏气，故选项说法正确。
B、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸。加热后有二氧化碳生成，会观察到B中出现浑浊，故选项说法正确。
C、一氧化碳难溶于水，长导管是出水管，导管口的连接顺序为a→c→b→d，故选项说法错误。
D、生铁中含有碳等杂质，这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳，故选项说法正确。
故选：C。
4、右图为氢气还原氧化铜的实验装置图，下列有关分析正确的是（ ）
A.装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
B.在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气
C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
【答案】B
【解析】A、氢气还原氧化铜，生成水和铜，反应中生成水，防止反应生成水的倒流，引起试管 炸裂，所以试管口应略向下倾斜，A错误；
B、氢气不纯时，非常容易发生爆炸，所以加热前，要把试管内空气除净，B正确；
C、铜和氧气加热氧化铜，所以应先熄灭酒精灯，然后停止通入氢气，防止热铜再次被氧化，C错误；
D、一氧化碳容易引起中毒，应加强通风换气，实验结束时通入过多的气体必须处理掉，D错误。
故选B。
5、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.实验时应先点燃酒精灯后通CO
B.充分加热，a处固体由黑色变为红色
C.b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D.可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
【答案】C
【解析】A、由于CO是可燃性气体，实验时要先通CO排出管内空气，再点燃酒精灯，故错误；
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，可观察到固体有红色变为黑色，故错误；
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，故正确；
D、一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，不能用氢氧化钠溶液吸收CO，故错误。
故选C。
6、如图所示是实验室利用一氧化碳还原氧化铁的装置图。关于该实验，下列说法错误的是（ ）
A.实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑
B.反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前增加
C.试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成
D.为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置
【答案】B
【解析】A、一氧化碳还原红棕色氧化铁生成黑色铁和二氧化碳，实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑，正确
B、一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，固体由氧化铁失去氧元素被还原为铁，反应后玻璃管中固体物质的质量较反应前减少，故B错。
C、二氧化碳可以使澄清石灰变浑浊，试管中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，正确。
D、一氧化碳有毒，为了防止污染空气，该实验应增加尾气处理装置，正确。
故选：B。
7、（2022·内蒙古赤峰中考）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。
【能力提升】
1、（2021四川广安）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
【解答】A、氧化铁中铁元素化合价是+3，反应后铁中铁元素化合价是0，该选项说法不正确；
B、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，该选项说法不正确；
C、b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，该选项说法正确；
D、一氧化碳难溶于水，不能用水吸收一氧化碳，该选项说法不正确。
故选：C。
2、（2020湖南邵阳）下图是实验室模拟工业炼铁的实验装置图，下列说法不正确的是（ ）
A.B处玻璃管内发生的化学反应是氧化还原反应，还原剂是CO
B.在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中空气
C.该实验可以观察到B处固体从黑色逐渐变成红色
D.该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气
【答案】C
【解析】A、得氧的过程是氧化反应，失氧的过程是还原反应，B处玻璃管内发生的化学反应是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，是氧化还原反应，还原剂是CO，选项正确；
B、CO与空气的混合气体，点燃或加热时可能发生爆炸。在点燃酒精喷灯前，应先通入CO气体排尽装置中的空气，防止加热事发生爆炸，选项正确；
C、氧化铁是红色固体，铁粉是黑色固体，该实验可以观察到B处固体从红色逐渐变成黑色，选项错误；
D、一氧化碳是大气污染物，该模拟实验缺少尾气处理装置，会污染空气，选项正确。
故选C。
3、高炉炼铁的主反应为。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、反应中CO得氧变成CO2发生氧化反应，Fe2O3失氧变成Fe发生还原反应，所以这个反应是氧化还原反应；置换反应指由一种单质和一种化合物反应，生成另外一种单质和一种化合物的反应，由于反应的反应物中没有单质，该反应不属于置换反应，不符合题意；
B、焦炭燃烧放热，提高炉温，反应为：；并转化成CO，反应为：，符合题意；
C、生铁中的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故生铁的含碳量比钢高，不符合题意；
D、高炉尾气中含有一氧化碳等有害气体，对环境有危害，不能直接排放，不符合题意。故选B。
4、（2021辽宁沈阳）金属用途广泛，其结构和性质等是化学的重要研究内容。
（1）如图1是铝的原子结构示意图。下列说法不正确的是______。
A．铝原子的质子数为13
B．在化合物中铝通常显价
C．铝是地壳中含量最多的元素
D．铝可作导线是由于它具有良好的导电性
（2）如图2是工业炼铁示意图。其中，焦炭的作用是燃烧提供能量 ；有铁生成的化学方程式为 。
【答案】（1）. C；（2）制取CO；
【解析】（1）A、由原子结构示意图可知，铝原子的质子数为13，故正确；
B．铝原子最外层有3个电子，在化学反应中易失去最外层的3个电子，所以在化合物中铝通常显价，故正确；
C．铝是地壳中含量最多的金属元素，故错误；
D．铝可作导线是由于它具有良好的导电性，故正确。
故填：C；
（2）因为焦炭燃烧放出大量的热，给炼铁提供热量，同时碳燃烧生成二氧化碳，碳再与二氧化碳反应生成一氧化碳，所以还可制取一氧化碳，一氧化碳再作为炼铁的还原剂；
赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳；故填：制取CO；。
5、铁是目前世界年产量最高的金属，氧化铁与氢气在高温条件下发生反应生成铁和水，写出该反应的化学方程式 。该反应中发生还原反应的物质是 ，该反应的基本反应类型是 。
【答案】 (1). (2). Fe2O3（或氧化铁） (3). 置换反应
【解析】氧化铁与氢气在高温条件下反应生成铁和水，该反应的化学方程式为，该反应中，反应后铁元素化合价降低，故发生还原反应的物质是Fe2O3（或氧化铁），此反应是一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的置换反应。
6、下图为一氧化碳还原氧化铁示意图。
（1）写出试管b中涉及的主要反应的化学方程式__________________________。
（2）c处操作的目的为____________________。
【答案】 (1). ； (2).尾气处理，防止未反应的CO进入空气中
【解析】（1）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应后生成铁和二氧化碳，而二氧化碳通入澄清石灰水中，与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，书写化学方程式注意配平及沉淀符号，所以该反应化学方程式为；
故答案为：。
（2）由于一氧化碳具有毒性，不能直接排放，防止造成污染，其具有可燃性，因此可以点燃进行处理；
故答案为：尾气处理，防止未反应的CO进入空气中。
7.（2022·湖北随州中考）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。
