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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+2Fe2O3 4Fe+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.(2017 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 63 t,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.120 t B.108 t C.96 t D.84 t2
4.(2017 四川广安中考)用足量的 CO 还原 8.0 g 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 12.5 g,则这种铁的氧化物可能是( )
A.FeO
B.Fe2O3 与 Fe3O4 的混合物
C.FeO 与 Fe3O4 的混合物
D.Fe3O4
5.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。 3
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 66.0 g(玻璃管的质量为 60.0 g)
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量为 65.8 g(冷却到室温称量)
[分析与讨论]4
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5
C.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 C CO2,C 得氧,被氧
化,是还原剂,C 的化合价从 0 +4 升高了,Fe2O3 Fe,Fe2O3 失氧,被还原,是氧化剂,Fe 的化合价
从+3 0 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%)=63 t×96%,解得 x=120 t。
4.C 解:设该反应生成的二氧化碳质量是 w。
Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O
44 100
w 12.5 g
w=5.5 g
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+FexOy xFe+yCO2
56x+16y 44y
8.0 g 5.5 g
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 CO2 生成。(3)因6
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+2CuO 2Cu+CO2↑ 3CO+Fe2O3 2Fe+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。6 g 氧化铁中铁元素的质量=6 g××100%=4.2 g,氧元素的质量=6 g-4.2 g=1.8 g;反应后
得到的黑色固体粉末中铁元素的质量仍是 4.2 g,黑色固体粉末中氧元素质量=5.8 g-4.2 g=1.6 g,
故生成物中铁、氧两元素的质量比=4.2 g∶1.6 g=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+Fe2O3 2Fe+3CO2
C+O2 CO2、C+CO2 2CO
(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]②AB
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