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.(2022四川眉山中考)某同学用下图装置进行CO与Fe2O3的反应。下列说法错误的是(　　)A.该实验装置应增加尾气处理装置B.加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气C.NaOH溶液应改为Ca(OH)2溶液以检验产生的CO2气体D.反应后的固体是Fe和Fe2O3的混合物,可以采用加入盐酸并过滤的方法得到Fe★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63t,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.120tB.108tC.96tD.84t64.(2022四川广安中考)用足量的CO还原8.0g某种铁的氧化物,生成的气体全部被足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀12.5g,则这种铁的氧化物可能是(　　)A.FeOB.Fe2O3与Fe3O4的混合物C.FeO与Fe3O4的混合物D.Fe3O45.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探究创新★6.钢铁工业是国家工业的基础。(1)右图是教材中炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图,根据图示回答下列问题。若图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁,请写出A区和B区所发生主要反应的化学方程式:A区:　, B区: 　。 (2)某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验,并对固体产物成分进行探究。[设计实验]用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末,实验装置如下图。[进行实验]该小组按上述实验设计,在一定温度下进行了实验,测得下列数据:①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量为66.0g(玻璃管的质量为60.0g)②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量为65.8g(冷却到室温称量)[分析与讨论]6本实验中,玻璃管内固体粉末由红棕色全部变为黑色。小明同学认为该黑色固体全部是铁,但小华同学提出了质疑,于是大家查阅资料。[查阅资料]①一氧化碳还原氧化铁的固体产物的成分与反应温度、反应时间等因素有关。②一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁。③　　　物质性质　　　四氧化三铁氧化亚铁氧化铁铁粉颜色黑色黑色红棕色黑色能否被磁铁吸引能不能不能能[实验与猜想]①该小组同学将反应后的黑色固体研磨后,再用磁铁吸引,发现黑色固体粉末全部能被吸引,则该黑色固体粉末中不可能含有氧化铁和　　　　　　。 ②进行猜想:黑色固体粉末可能a.全部为铁;b.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; c.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; [得出结论]通过实验中获得的数据进行计算,得出黑色固体粉末为　　　　　　(写名称)。 [反思与评价]①一氧化碳还原氧化铁的实验中,若要得到铁可适当提高反应温度和延长反应时间。②实验装置图中采用虚线框内的装置,其作用有　　　。 A.收集一氧化碳B.吸收二氧化碳6C.检验二氧化碳答案：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.D　尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,会对空气造成污染,要进行收集或燃烧处理,A项正确;一氧化碳具有可燃性,不纯时容易爆炸,故点燃酒精灯前应先通入一段时间CO,排净装置内的空气后再加热,B项正确;氢氧化钙溶液(或石灰水)与二氧化碳反应有白色沉淀产生,所以检验二氧化碳时常用氢氧化钙溶液,C项正确;铁和氧化铁都能与盐酸反应,加入盐酸后过滤得不到金属铁,D项错误。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.C　解:设该反应生成的二氧化碳质量是w。Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O44100w12.5g　w=5.5g因澄清石灰水增加的质量为二氧化碳的质量,设这种氧化物的化学式是FexOy,则yCO+FexOyxFe+yCO256x+16y44y8.0g5.5g故这种物质中铁原子和氧原子的个数比为6∶7。A项中铁原子和氧原子的个数比为1∶1=6∶6;B项中铁原子和氧原子的个数比在6∶9和6∶8之间;C项中铁原子和氧原子的个数比在6∶6和6∶8之间;D项中铁原子和氧原子的个数比为6∶8。故选C。5.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CO26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。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6.解析(1)考查了炼铁炉内发生的主要化学反应,它包括碳的燃烧、一氧化碳的生成、一氧化碳还原氧化铁三个反应,比较简单。(2)根据[查阅资料]③知,氧化亚铁不能被磁铁吸引,由于反应后的黑色固体粉末能全部被磁铁吸引,所以黑色固体粉末一定不含氧化亚铁。又由于铁和四氧化三铁都能被磁铁吸引,因此,此黑色固体粉末可能全部是铁,也可能全部是四氧化三铁或铁和四氧化三铁的混合物。6g氧化铁中铁元素的质量=6g××100%=4.2g,氧元素的质量=6g-4.2g=1.8g;反应后得到的黑色固体粉末中铁元素的质量仍是4.2g,黑色固体粉末中氧元素质量=5.8g-4.2g=1.6g,故生成物中铁、氧两元素的质量比=4.2g∶1.6g=21∶8,四氧化三铁中铁、氧元素质量比也是21∶8,故该黑色固体粉末是四氧化三铁。仔细观察虚线框内的装置可知,洗气瓶内进气管、出气管都伸入了瓶底,可推测出其作用是吸收二氧化碳并收集一氧化碳。答案(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2C+O2CO2、C+CO22CO(2)[实验与猜想]①氧化亚铁(FeO)　②铁和四氧化三铁的混合物　全部是四氧化三铁(二者可互换,化学式也可)[得出结论]四氧化三铁[反思与评价]②AB6