資源簡介

33. 金屬的冶煉與防護
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目錄
【課堂筆記1】金屬的冶煉……………………………………………………………………………………………01
【課堂筆記2】金屬的防護……………………………………………………………………………………………08
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【課堂筆記1】金屬的冶煉
1. 自然界中金屬元素的存在形式：金屬元素在自然界中的存在形態有兩種：游離態和化合態。
(1)自然界中只有少數化學性質不活潑的金屬以單質形式存在，如金、銀。
(2)大部分金屬元素存在于化合物中，以化合態形式存在。
①自然界中含鐵元素的礦石：赤鐵礦（主要成分：Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分：Fe3O4）、菱鐵礦（主要成分：FeCO3）、硫鐵礦（主要成分：FeS2）。
②自然界中含銅元素的礦石：黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦、孔雀石（主要成分：Cu2(OH)2CO3）。
2. 鐵的冶煉
(1)一氧化碳還原氧化鐵實驗
①實驗原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②實驗裝置
③實驗步驟
a. 檢查裝置氣密性；
b. 轉入藥品并固定裝置；
c. 緩慢通入一段時間純凈的CO，排除裝置內的空氣，從右端玻璃導管口處收集并檢驗導出的CO的純度，CO已純凈時，先點燃右側的酒精燈處理尾氣，再點燃左側的酒精噴燈給氧化鐵加熱。
d. 當玻璃管內的紅棕色粉末變為黑色時，熄滅酒精噴燈，停止加熱；
e. 繼續通入CO，等裝置冷卻后，停止通CO，熄滅酒精燈。
④實驗現象：紅棕色粉末逐漸變為黑色；澄清石灰水變渾濁；尾氣燃燒時產生藍色火焰。
⑤有關的化學方程式
硬質玻璃管中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
試管中：Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O。
尾氣處理：2CO+O22CO2。
【重點解析】
①實驗中將氧化鐵碾成粉末。目的：增大氧化鐵與CO的接觸面積，使反應更充分。
②實驗時，先通CO，再加熱。目的：排出玻璃管中的空氣，保證CO純度，防止加熱后爆炸
③熄滅酒精噴燈時，無需斷開玻璃管與石灰水之間的連接橡皮管。原因：由于繼續通入CO，使生成的Fe在CO的環境中冷卻，石灰水不會倒吸。
(2)工業煉鐵
①煉鐵的原理：焦炭在高溫下跟O2反應生成CO2，CO2再轉化為CO，CO作還原劑，在高溫下把鐵礦石中的鐵元素還原出來。
C + O2CO2 C + CO22CO Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
②原料及作用：
a. 鐵礦石：提供原料。
b. 焦炭：燃燒提供熱量、產生還原劑一氧化碳。
c. 石灰石：與鐵礦石中的雜質反應，生成爐渣。爐渣的密度小，漂浮在鐵水的表面上，從出渣口流出。
③設備：高爐。
④產品：生鐵（鐵碳合金，且含碳量比較高，為為2.11% ~ 4.3%）
【重點解析】鐵碳合金有兩種：生鐵和鋼。生鐵含碳量較高，為2.11% ~ 4.3%；鋼含碳量較低，為0.03% ~ 2.11%。高爐煉鐵得到的是生鐵，如果想要得到鋼，那就把生成的生鐵送到煉鋼廠。
【對點分析1】
1. 有關金屬材料及金屬資源的敘述正確的是（　　）
A．人類利用金屬的先后年代順序是鋁、鐵、銅 B．合金比組成其純金屬的硬度小
C．地殼中金屬資源大多數以化合物形式存在 D．地球上的金屬資源是無限的
2. 把鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐中進行冶煉，得到的產物是（　　）
A．生鐵 B．銅 C．純鐵 D．鋼
3. 如圖為鐵的冶煉和鐵制品循環利用的示意圖，下列說法錯誤的是（　　）
A．鐵礦石冶煉成鐵的主要原理是：在高溫下用還原劑從鐵礦石里把鐵還原出來
B．生鐵是由鐵和碳等元素組成的合金，在物質分類中屬于化合物
C．鐵制品廢棄后易與周圍環境中的水、空氣等物質作用而銹蝕
D．廢舊金屬鐵循環利用可節約資源，減少對環境的污染
4. 用“W”型玻璃管進行微型實驗，如圖所示。下列說法不正確的是（　　）
A．a處紅棕色粉末逐漸變為黑色
B．a處的反應為CO+FeO＝Fe+CO2
C．實驗開始時，應先通CO后加熱
D．可利用點燃的方法進行尾氣處理
5. 利用如圖所示實驗裝置模擬工業煉鐵。下列說法正確的是（ ）
A．反應前后Fe元素的化合價由+2價變為0價
B．充分加熱，a處固體由黑色變為紅色
C．b處可以用澄清石灰水檢驗生成的CO2
D．可用水吸收尾氣中的CO
6. 鋼鐵廠會利用焦炭產生的還原性氣體來煉鐵，某同學用此原理按如圖裝置進行實驗。下列說正確的是（ ）
A．該實驗不需要增加尾氣處理裝置
B．該實驗應先通入一段時間的CO驗純后再加熱
C．NaOH溶液可以檢驗氣體產物
D．反應結束后，含有未反應的Fe2O3固體，可以采用加入鹽酸的方法來提純鐵
7. 回收含銅廢料(主要成分為Cu)中的銅，部分實驗流程如下：
注：灼燒后得到黑色固體和殘留物，殘留物不溶于水和稀硫酸。
下列關于該流程的說法，錯誤的是（ ）
A．“灼燒”的主要目的是將Cu轉變為CuO
B．濾液X中的溶質為FeSO4
C．“酸溶”和“還原”過程中發生的反應均為置換反應
D．將Cu、Fe混合物加入足量稀硫酸中，充分反應后過濾得Cu
8. 某興趣小組的同學們利用如圖所示的裝置對CO還原Fe2O3粉末的實驗進行探究（固定裝置略）。
【查閱資料】CO能溶于銅液（醋酸二氨合銅（Ⅰ）和氨水的混合液）
(1)按上圖連接裝置A-E，在裝入試劑前，先 。
(2)寫出裝置B中反應的化學方程式 。
(3)通入CO2一段時間后，先點燃______處酒精噴燈（填“A”或“D”）。
(4)裝置C中玻璃管的作用： 。
(5)反應一段時間后，能證明CO與Fe2O3反應的實驗現象： ； 。寫出裝置D中反應的化學方程式 。
(6)某同學認為該裝置有缺陷，需在裝置E后再連接裝置F，其目的是 。裝置E．F的接口連接順序：a連接______（填“b”或“c”）。
9. 某研究性學習小組利用如圖裝置進行一氧化碳還原氧化鐵的實驗。回答下列問題：
(1)實驗開始時，首先應_________，實驗中通入CO2的作用：①排出裝置內的空氣，②___________。（用化學方程式表示）
(2)寫出一氧化碳還原氧化鐵的化學反應方程式_____________。
(3)對該裝置你認為下列說法正確的是 （選填序號）。
A．丙處試管可防止液體倒吸
B．該裝置的不足之處是未進行尾氣處理
C．甲處發生的反應是典型的吸熱反應
(4)當觀察到____________（填實驗現象），停止加熱，待冷卻后，磁鐵吸引硬質玻璃管中的黑色粉末，黑色粉末被吸起。小軍同學說，該黑色粉末是鐵。小明說，該黑色粉末不一定是鐵。于是，他們對生成的黑色粉末進行探究。
【查閱資料】
①Fe2O3還原的產物與反應溫度有關。
②Fe3O4為黑色粉末，具有磁性，能與鹽酸反應，含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN（硫氰化鉀）溶液時變成紅色，Fe(OH)2是種白色沉淀，在空氣中易被氧氣氧化成Fe(OH)3。
【進行實驗】
實驗操作 現象
步驟一：取黑色粉末加入鹽酸 溶解，無氣泡，溶液呈淺黃綠色
步驟二：取步驟一所得溶液，滴加KSCN浴液 溶液變紅
步驟三：再取步驟一所得溶液，加入足量的NaOH溶液 有紅褐色沉淀生成，國時還有少量的白色沉淀生成，但最終白色沉淀都變成了紅褐色沉淀
實驗結論：黑色粉末是__________（填名稱）。
10. 化學興趣小組用如下裝置進行有關CO與CO2相關性質的實驗（部分儀器略去，裝置氣密性良好，藥品充足）
連接裝置：
(1)若沒有裝置C，可能會引起的后果是___________；
(2)實驗開始時先緩緩通入CO2，待D中出現白色沉淀后再點燃A處酒精噴燈，其目的是___________；繼續通入CO2點燃B處酒精噴燈，一段時間后發現氧化鐵粉末逐漸變為黑色，請寫出發生反應的化學方程式___________，E中的實驗現象是___________，推測此時E中溶液的溶質可能是___________。
【對點訓練1】
1．關于工業煉鐵的說法正確的是（　　）
A．鐵礦石用于煉鐵是因為含有大量單質鐵
B．焦炭的主要作用是不完全燃燒制取 CO
C．在高爐中冶煉出來的是生鐵，不是純鐵
D．高爐的尾氣成分為CO2，可以直接排放
2．“綠色化學”的理念正深入人心，工業生產更應關注。從效益與環保角度最不適宜煉鐵的是（　　）
A．赤鐵礦（Fe2O3） B．磁鐵礦（Fe3O4） C．黃鐵礦（FeS2） D．菱鐵礦（FeCO3）
3．煉鐵時用作還原劑的是（　　）
A．氧氣 B．一氧化碳 C．氫氣 D．二氧化碳
4．工業煉鐵的部分反應如下所示，則（　　）
O2CO2COFe
A．X可以是木炭 B．X與CO都具有氧化性
C．③反應后的尾氣可直接排放 D．Y中鐵元素以游離態存在
5．煉鐵高爐中發生了下列反應：①高溫下一氧化碳將鐵礦石還原為鐵，②高溫煅燒石灰石，③灼熱的焦炭和二氧化碳反應，④焦炭充分燃燒。其中屬于化合反應的是（ ）
A．①和④ B．②和③ C．③和④ D．只有④
6．某同學為探究碳在氧氣中不完全燃燒的氣體產物中，既可能有一氧化碳，又可能有二氧化碳，他設計了如圖所示實驗：
(1)裝置A的作用是___________。
(2)實驗過程中，觀察到裝置C中玻璃管里的紅棕色粉末逐漸變黑，說明原氣體產物中含有一氧化碳，反應的化學方程式是 。
(3)通過觀察裝置D中澄清石灰水變渾濁，也能驗證原氣體產物中一氧化碳的存在，則裝置B中應選擇的試劑是___________。
A．足量的氫氧化鈉濃溶液 B．濃硫酸 C．水
(4)寫出尾氣處理的一種方法： 。
7．鐵是一種常見的金屬，也是目前世界上年產量最高的金屬。下面歸納了初中化學有關鐵的知識。
(1)比較生鐵和純鐵，其中硬度較大的是 。
(2)焦炭的主要成分是碳，在生鐵冶煉過程中，焦炭參與了下列反應：
①C＋O2CO2　②C＋CO22CO其中為冶煉生鐵提供熱量的反應是 (填序號)。
(3)物質甲的陽離子符號是 。
(4)若鐵與物質乙反應時，火星四射，則生成物中固體的化學式是 。
(5)若固體為紅色單質，則鐵與物質乙反應的化學方程式是 (任寫一個)。
8．某化學研究小組針對CO與Fe2O3的反應實驗設計了如圖實驗裝置：
實驗說明：
①W形管中部凸起部分要比兩端高，防止左邊產生的氣體較快、較多，使液體溢出到右邊。
②利用“水量法”，事先測算出D裝置左邊所有裝置的容積為130mL，并在裝滿足量澄清石灰水的集氣瓶外側表面劃線標出上部容積130mL所在位置。
③A處發生的反應：HCOOHCO↑+H2O。
(1)與用酒精燈直接加熱相比，A處加熱方式的優點是 。
(2)寫出B中發生反應的化學方程式 。
(3)裝置C的作用是_______。
(4)請結合D中的現象說明何時點燃B處酒精燈？ 。
(5)實驗結束后，稱得B處固體質量為2.48g；將D、E中的混濁液合并，過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀質量為6g。產生此結果的原因可能是_______。
①B中Fe2O3沒有完全轉化為Fe
②D、E中得到的白色沉淀沒有充分干燥
③反應產生的二氧化碳沒有被澄清石灰水完全吸收
9．用含有 CO2和水蒸氣雜質的某還原性氣體，測定一種鐵的氧化物(FexOy)，實驗裝置如圖所示。
回答下列各題：(提示：無水硫酸銅遇水會由白色變為藍色)
(1)甲裝置的作用是 。反應方程式為 。
(2)為達到實驗目的，乙裝置中應該盛放 (寫名稱)。
(3)實驗裝置中如果丁無明顯變化，而戊中出現沉淀，則該氣體是 。
(4)當裝置丙中的FexOy全部被還原后，剩余固體體質量為16.8g，同時測得裝置戊增加17.6g，則FexOy中，鐵元素和氧元素質量比為 ，該氧化物的化學式為 。
10．鋼鐵在生產生活中有廣泛應用。
實驗室模擬煉鐵：某化學興趣小組用一氧化碳與氧化鐵樣品（含少量雜質）的反應來探究煉鐵的原理，裝置如圖所示。請回答有關問題：
(1)A中儀器a的名稱為： ，A裝置中反應的方程式為 。
(2)CO氣體除作為反應物外，還能起到的作用是：
①實驗開始時，排盡裝置中的空氣，防止加熱時發生爆炸；
② ；
③將A裝置中的CO2送入B裝置的溶液中。
(3)若將B裝置改成C虛線方框內裝置,則C還起到的作用是______。
(4)若反應過程中裝置A固體質量的變化情況如圖所示，則所取氧化鐵樣品中Fe2O3的質量分數為 。
【課堂筆記2】金屬的防護
1. 鐵制品銹蝕的條件
實驗裝置
現象 鐵釘生銹 鐵釘不生銹 鐵釘不生銹
現象分析 鐵釘同時與氧氣（或空氣）、水接觸 鐵釘只和水接觸 鐵釘只和氧氣（或空氣）接觸
結論 鐵釘生銹的條件：同時和氧氣（或空氣）、水接觸
(1)鐵制品生銹主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質發生了化學反應。
(2)鐵銹的主要成分是氧化鐵，顏色為紅色，具有疏松多孔的結構，易吸水，所以鐵制品表面的銹如果不及時除去，會加快生銹的速度
【規律小結】
①鐵制品一般溫度越高，銹蝕的速度越快。
②在酸、鹽存在的環境中，鐵制品的銹蝕會加快。
【重點解析】
①銅生銹需要銅與水、氧氣、二氧化碳同時接觸。生成堿式碳酸銅【銅綠Cu2(OH)2CO3】
②鐵生銹和鐵燃燒的實質都是氧化反應，但鐵燃燒時劇烈的氧化反應而鐵生銹是緩慢氧化，反應產物鐵銹是紅色的，而四氧化三鐵是黑色的。
2. 防止鐵制品銹蝕的原理和方法
(1)防止鐵制品銹蝕的原理：破壞鐵銹蝕的條件即可防止鐵制品銹蝕，即防止鐵制品與氧氣或水接觸。
(2)防止鐵制品銹蝕的方法
①干：保持鐵制品表面潔凈和干燥。
②膜：在鐵制品表面覆蓋保護膜，如在車、船的表面噴涂油漆，機械表面涂油，在杯子表面燒涂搪瓷等。
③鍍：在鐵制品表面鍍一層其他金屬，如在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鉻等。
④烤：用化學方法使鐵制品表面形成致密的氧化膜，如鋸條上的烤藍。
⑤改：改善金屬的本質，制成合金，如在鐵制品中加入鎳、鉻制成不銹鋼，可以增強耐腐蝕性能。
3. 金屬資源的保護
(1)必要性
①金屬礦物的儲量有限，且不可再生；
②廢舊金屬的隨意丟棄不僅浪費資源還污染環境。
(2)有效途徑
①防止金屬腐蝕；
②回收利用廢舊金屬；
③合理有效地開采礦物；
④尋找金屬的代用品等。
【對點分析2】
1. 如圖是探究鐵銹蝕條件的裝置。調節L端與R端的液面高度一致，塞緊木塞，一周后下列推斷正確的是（　　）
A．b管中鐵釘一樣會銹蝕
B．L端液面比R端液面低
C．該實驗能說明鐵銹蝕與空氣、水都有關
D．若將a管中的水改為食鹽水能加快鐵的銹蝕
2. 下列環境中，鐵釘表面最容易產生鐵銹的是（　　）
A．部分浸沒在食鹽水中
B．在潮濕的空氣中
C．在干燥的空氣中
D．浸沒在植物油中
3. 世界每年因銹蝕而損失的金屬數量巨大，防止金屬銹蝕已成為科學研究中的重要問題。下列有關金屬銹蝕與保護措施不正確的是（　　）
A．鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣和水發生化學反應的結果
B．回收利用廢舊金屬是保護金屬資源的有效途徑之一
C．鋁的抗腐蝕能力比鐵強，因為鋁的金屬活動性比鐵強
D．鋁的抗腐蝕能力比鐵強，因為鋁表面會形成致密而堅固的氧化膜
4. 金屬銅在自然環境中會生成綠色銅銹[其主要成分為Cu2(OH)2CO3]。下列關于銅銹的說法不正確的是（　　）
A．銅銹由四種元素組成
B．銅銹不是純凈物
C．銅銹生成與O2有關
D．銅銹空氣中受熱分解將有紅色物生成
5. 控制變量法是實驗探究的重要方法，如圖是兩個常見實驗，說法不正確的是（　　）
A．甲實驗可探究鐵生銹與氧氣、水有關
B．甲中①②對比，可探究鐵生銹是否與植物油有關
C．乙實驗可探究物質的燃燒需要接觸氧氣、溫度需要達到物質的著火點
D．乙中紅磷不燃燒是因為溫度沒有達到紅磷的著火點
6. 以下是探究鐵生銹條件的實驗，有關該實驗的說法中正確的是（ ）
A．甲試管中的鐵釘最先生銹，水面附近的部分銹蝕最嚴重 B．甲、乙、丙三根鐵釘都不會生銹
C．甲和丙可對比得出鐵生銹的條件之一是氧氣 D．甲和乙可對比得出鐵生銹的條件之一是水
7. 2018年5月我國自主建造的第一艘航母下海，為保證航母的使用壽命，下列防銹措施不可行的是（　　）A．用抗銹蝕性能優異的合金制造航母零部件 B．刷防銹漆
C．船體表面鍍一層黃金 D．給某些部位涂油
8. 鋼鐵是應用廣泛的金屬材料。
(1)英國學者R·坦普爾論證了我國古代冶鐵技術世界第一。早在公元前4世紀，中國已廣泛利用鐵礦石與木炭生產生鐵，并加入“黑土”以降低生鐵的熔化溫度；公元前2世紀，中國人發明了“充氧”等煉鋼法。
①“黑土”含有磷酸鐵(FePO4)，其中磷元素的化合價為______________。
②生鐵生產過程中，一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應的化學方程式為______________。
③煉鋼中“充氧”的目的是降低生鐵中的______________，獲得性能更好的鋼。
(2)對鋼鐵制品進行“發藍”處理，使其表面生成一層致密的氧化膜，能有效防止鋼鐵銹蝕。
①“發藍”過程發生了______________(填“物理變化”或“化學變化”)。
②致密氧化膜能防止鋼鐵銹蝕的原因是______________。
9. 金屬防腐是科學研究中的重大課題。某校學習小組以鐵的腐蝕為項目進行如下研究。
【認識鐵的腐蝕】
(1)下列環境中的鐵制品最容易生銹的是________(填字母序號)。
A．未擦干的鐵鍋　　　　B．涂油漆的欄桿 C．盛水的不銹鋼水杯
(2)鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O，其中鐵元素的化合價是________。
【探究鐵的腐蝕】
(3)該小組用圖甲裝置進行實驗，起始時量筒內水面處于50 mL刻度處，之后水面緩慢上升。幾天后水面最終處于約_____(填“40”或“10”)mL刻度處，原因是____________________________
【拓展探究】
(4)小強同學進行如下實驗：取鐵釘，用砂紙打磨，稱其質量，按圖乙安裝裝置，放置3天，再取出鐵釘稱量。在不同溫度下重復上述實驗，得到鐵釘質量增加情況如下表所示。
溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 70
鐵釘質量增加/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18
小強同學的實驗是探究_______對鐵釘腐蝕快慢的影響，結論是______________________________________。
(5)有同學認為小強的實驗未能真實反映50 ℃以后鐵釘腐蝕的快慢，理由是50 ℃以后鐵釘質量沒有變化。請分析鐵釘質量沒有變化的原因：___________________________________
改進實驗方案證明你的分析：_____________
【對點訓練2】
1. 探究鐵生銹的條件，有利于尋找防止鐵制品銹蝕的方法。下列對比實驗設計與所探究的條件（蒸餾水經煮沸并迅速冷卻），對應關系正確的是（　　）
A．甲和乙：水 B．乙和丙：空氣 C．甲和丙：空氣 D．甲和丁：水
2. 下列與銅的銹蝕無關的物質是（ ）
A. 水 B. 氧氣 C. 氮氣 D. 二氧化碳
3. 鐵制品通常比鋁制品更容易銹蝕，下列說法正確的是（ ）
A. 鐵的金屬活動性比鋁強 B. 鋁在自然界中以單質形式存在
C. 銹蝕的鐵制品無回收價值 D. 自行車鏈條涂油有防銹作用
4. 空氣中含①N2、②O2、③稀有氣體④水蒸氣等成分，其中與鋼鐵生銹有關的是（ ）
A. ①③ B. ②④ C. ③④ D. ①④
5. 實驗研究鐵銹蝕影響因素，記錄如下。下列分析不正確的是(　　)
實驗裝置 序號 其他試劑 200s時O2的含量
① 干燥劑 21%
② 10滴水 15%
③ 10滴水和 1.0g食鹽 8%
A．②③中O2含量減少表明鐵已銹蝕 B．①②證明水對鐵銹蝕有影響
C．②③證明食鹽能加快鐵銹蝕 D．①②③證明炭粉對鐵銹蝕有影響
6. “對比法”是實驗探究中常用的一種科學方法。分析以下鐵釘生銹實驗的設計，得出的結論不正確的是(　　)
A．對比①②可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加
B．對比②③可以說明鐵生銹一定要有水參加
C．對比①③可以說明鐵生銹一定要有水參加
D．對比①②③可以說明鐵生銹必須水和氧氣同時存在
7. 下列有關金屬材料的說法錯誤的是（ ）
A. 在潮濕的空氣中鐵易生銹
B. 金屬的回收利用是保護金屬資源的有效途徑之一
C. 鋁和金都有很好的抗腐蝕性，是因為二者的化學性質都很穩定
D. 高爐煉鐵的原理是在高溫條件下，用一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來
8. 鐵釘是生活中常見的鐵制品。學習小組對不同條件下鐵釘的銹蝕和鹽酸除銹時的反應進行了探究。
Ⅰ、探究不同條件下鐵釘的銹蝕
取四枚鐵釘，按第圖1所示進行實驗。一天后觀察到的現象如下表所示。
試管 a b c d
實驗現象 鐵釘表面無明顯變化 鐵釘表面無明顯變化 蒸餾水和空氣交界處鐵釘出現輕微銹蝕 食鹽水和空氣交界處鐵釘出現較多銹蝕
(1)由試管a、b、c中的現象可知鐵釘銹蝕的條件是
(2)由試管c、d中的現象可以得出的結論是
(3)切過咸菜的菜刀不及時處理，易生銹。防止切過咸菜的菜刀生銹，處理的方法是
Ⅱ、探究鹽酸除銹時的反應
步驟1 將一枚表面部分銹蝕的鐵釘置于試管中，向其中加入稀鹽酸至浸沒鐵釘。觀察到鐵釘表面的鐵銹逐漸消失，無銹處有氣泡產生，溶液變為黃色。
步驟2 將“步驟1”中裝有鐵釘和鹽酸的試管長時間放置后，觀察到鐵釘變細，溶液變為淺綠色。
【提出問題】
①“步驟1”中鐵銹消失發生了什么反應？
②“步驟2”中試管長時間放置后，溶液為什么會變色？
【查閱資料】
①鐵銹中主要含有Fe2O3；
②FeCl3溶液呈黃色，FeCl2溶液呈淺綠色；
③K3[Fe(CN)6]溶液為黃色，FeCl3溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液不變色，FeCl2溶液遇K3[Fe(CN)6]溶液會生成藍色沉淀。【實驗分析】鐵銹消失是因為Fe2O3與鹽酸發生了反應，該反應的化學方程式為
【提出猜想】對于問題②，實驗小組提出如下兩個猜想：
猜想1：溶液變色是FeCl3與鐵釘表面產生的氣體反應所致；
猜想2：溶液變色是FeCl3與鐵釘反應所致。
【實驗驗證1】對“猜想1”進行驗證的實驗過程用如圖2所示裝置進行實驗，……。
(1)儀器X的名稱為
(2)實驗是驗證
【實驗驗證2】請設計實驗對“猜想2”進行驗證，簡述實驗過程（包括操作、可能的實驗現象和對應的結論）：
【課后作業】
1．某種鐵的氧化物X與足量的CO充分反應，生成的氣體被足量的澄清石灰水充分吸收，生成沉淀的質量與x的質量比為15：8，則X的成分可能是（ ）
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．FeO與Fe2O3
2．有兩種鐵的氧化物X、Y，質量分別是0.4g與0.435g，在高溫的條件下分別用CO還原成鐵單質，把各自生成的CO2分別通入足量澄清石灰水中，都得到0.75g沉淀，則X、Y的化學式為（ ）
A．FeO、Fe2O3 B．Fe2O3、Fe3O4
C．FeO、Fe3O4 D．Fe3O4、Fe2O3
3．某興趣小組利用實驗室煉鐵裝置(如圖1)測定氧化鐵與鐵粉的混合物中Fe2O3的質量分數，取10 g樣品與足量CO充分反應后，測得剩余固體的質量為7.6 g，紅色粉末質量變化如圖2，下列說法不正確的是（ ）
A．圖2中c點表示紅色粉末完全變為黑色
B．圖2中ab段表示反應還未開始，其原因是實驗開始要先通一會兒一氧化碳
C．圖1中試管B中導管開始冒氣泡，說明反應開始發生
D．鐵礦石樣品Fe2O3的分數為80%
4．煉鐵廠以赤鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等為主要原料煉鐵，主要反應過程如圖所示：

請根據題圖和所學知識判斷下列說法錯誤的是（　　）
A．生鐵屬于混合物
B．反應過程①是置換反應，②③屬于化合反應
C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳
D．工業煉鐵的設備是高爐
5．某混合氣中可能有CO、水蒸氣、CO2和N2中的兩種或多種。為測定其組成，現將混合氣依次通過濃硫酸、灼熱的Fe2O3、澄清石灰水。一段時間后，濃硫酸質量增加，Fe2O3固體由紅變黑，澄清石灰水變渾濁且有剩余氣體。下列說法正確的是（　　）
A．該混合氣體中一定有CO、水蒸氣和N2，可能有CO2
B．該混合氣體中一定有水蒸氣、CO和CO2，可能有N2
C．該混合氣體中一定有CO2和N2，可能有CO或水蒸氣
D．該混合氣體中一定有水蒸氣和CO，可能有CO2或N2
6．某小組利用如圖裝置(裝置氣密性良好)進行創新實驗。實驗時，先觀察一段時間發現無現象，然后加入氯化鈉溶液，1min后氣球膨脹，8min后打開止水夾，注射器活塞向左移動。下列說法不合理的是
A．鐵的銹蝕是放熱反應 B．使用氯化鈉溶液的目的是加快鐵的銹蝕
C．此實驗能推斷出鐵的銹蝕需要水的參與 D．此實驗能測出空氣中氧氣含量
7．“暖寶寶貼”（主要成分為鐵粉、活性炭粉、氯化鈉等）的熱是來源于鐵粉的銹蝕反應。用“暖寶寶貼”測定空氣中氧氣的含量，實驗開始前裝置如圖所示，實驗后從量筒中進入集氣瓶（容積為250mL）中水的體積為45mL（鐵粉銹蝕消耗的水忽略不計）。下列敘述正確的是（ ）
A．根據以上實驗現象能推斷出鐵的銹蝕需要水的參與
B．本次實驗測得空氣中氧氣的體積分數為18%
C．若測得空氣中氧氣含量偏低，可能是彈簧夾未夾緊
D．實驗中鐵的銹蝕速率較快，可能是氯化鈉加快了銹蝕
8．圖甲是一氧化碳還原氧化鐵的裝置,圖乙是煉鐵高爐示意圖.下列敘述中正確的是（ ）
A．按圖甲進行實驗，看到紅棕色粉末變黑時立即停止通一氧化碳
B．玻璃管中固體物質能被磁鐵吸引，說明固體物質全部是鐵
C．工業煉鐵中原料焦炭的作用是提供熱量和二氧化碳。
D．煉鐵高爐的出鐵口低于出渣口，是因為生鐵的密度較大
9．長期露置于空氣中的金屬銅表面會被銹蝕。經檢測銹蝕生成物中除含有Cu外,還有C、H、O三種元素。根據質量守恒定律,下列選項是推測與Cu銹蝕有關的物質及相關實驗探究。下列有關描述錯誤的是
A．銹蝕物中的H來自空氣中的H2O
B．銹蝕物中的C來自空氣中的CO2
C．根據檢測結果，探究造成銅生銹的物質只需完成實驗①、⑥
D．如圖探究實驗還缺少金屬銅只與O2、CO2兩種物質接觸的實驗
10．中國是世界上利用鐵最早的國家之一、我國在春秋時期就可以煉出可供澆注的液態生鐵，并鑄成鐵器應用于生產生活。
(1)用鐵鍋炒菜是利用了鐵具有良好的___________性。
(2)古人煉鐵使用的是傳統的熔爐煉鐵法，其過程大致分為造爐、選礦、熔煉、煅造。熔煉過程是利用還原劑將鐵礦石中的鐵還原出來。利用一氧化碳還原磁鐵礦煉鐵，該反應的化學方程式為___________。
(3)某工廠的廢水中含有Mg2+、Fe2+、Cu2+、Ag+等離子，某化學興趣小組的同學取該工廠廢水樣品進行下列實驗。
①若a=b，則濾液中陽離子的組成情況有___________種。
②若向濾渣中加入稀鹽酸，有氣泡產生，則濾渣中一定含有___________（填化學式）。
11．暖貼發熱是利用了鐵粉生銹放出熱量的原理，某小組同學設計并進行下列實驗，探究鐵生銹的條件及影響鐵粉生銹速率的因素。
Ⅰ、探究鐵生銹的條件
【設計實驗】取3段光亮無銹的細鐵絲，繞成螺旋狀，進行如圖所示的三個實驗，實驗要保證有足夠長的時間來觀察現象。
(1)對比實驗________________（填序號），可以得出鐵生銹需要水。
(2)實驗I中鐵絲足量，時間足夠長，打開止水夾后，觀察到現象_____________。
Ⅱ、探究影響鐵粉生銹速率的因素
【查閱資料】暖貼的發熱材料主要有鐵粉、活性炭、食鹽、水等物質。
【猜想假設】①活性炭能加快鐵粉生銹的速率。 ②食鹽能加快鐵粉生銹的速率。
【進行實驗】下表是2g鐵粉、5g水與不同質量活性炭、食鹽混合均勻10分鐘溫度記錄。
實驗編號 活性炭/g 食鹽/g 溫度上升值/℃
1 0 0 0.1
2 0.2 0 22.0
3 0 x 3.1
4 0.2 0.2 56.3
【解釋與結論】
(3)上表中x的值為___________。
(4)對比實驗1和3，得出的結論是_____________。
(5)欲得出結論“活性炭與食鹽同時存在會大幅度加快生銹速率”，需要對比1和__________（填實驗編號）。
【反思與評價】
(6)下列說法或做法正確的是_____（填字母）。
a．暖貼在使用前不需要密封保存 b．利用鐵生銹的原理，可以測定空氣中氧氣含量
c．利用鐵生銹的原理，鐵粉還可用于食品保鮮 d．校內用鋼架制作的自行車防雨棚應定期噴涂油漆防銹
【拓展延伸】
可以利用稀硫酸清除鐵制品表面的銹，其原理是（化學方程式） 。但除銹時不可以將鐵制品長時間浸在酸中，因為（化學方程式） 。
12．金屬材料的應用推動了社會的發展。
(1)目前常用的1元硬幣為鋼芯鍍鎳合金，具有耐腐蝕、______等優點。
(2)工業煉鐵的主要設備是_______；原料包括______________（填字母序號）。
A .焦炭 B．鐵礦石 C．石灰石 D．熱空氣
(3)某同學設計如圖一實驗探究Al、Cu、Mg金屬的活動性順序。其中可省略的實驗是_______。
(4)借助U型玻璃管探究鐵銹蝕的條件，如圖二所示。
①一段時間后潮濕的鐵絲棉有明顯銹跡，干燥的鐵絲棉沒有銹跡，此現象說明__________________。
②實驗中使用煮沸的蒸餾水的目的是_________________，同學們發現浸沒在蒸餾水中的鐵絲棉也有少量銹跡，說明本實驗有不完善之處，請利用原有裝置提出改進方法________________________。
(5)小明取電池外殼鋅皮（含鐵），用砂紙打磨干凈，剪成小塊，進行實驗。
①取一塊鋅皮放入盛有一定量CuSO4溶液的燒杯中，充分反應后得到溶液和固體。當固體中只含一種物質時，溶液中一定含有的溶質是____________。
②將6.5g鋅皮與足量稀硫酸完全反應，生成H2的質量________（填“大于”“小于”或“等于”）0.2g。
13．人類對于金屬的利用已經幾千年，金屬材料的應用推動了社會的進步。
資料 1：春秋時期，楚國人在銅綠山上采孔雀石進行火法煉銅，制造青銅劍，其中孔雀石的主要成分為。
資料 2：西漢時期，人們研究了濕法煉銅，是用硫酸銅溶液和鐵進行反應。
(1)青銅屬于______（選填“純金屬”或“合金”），青銅制造劍的優點是____________。
(2)用孔雀石火法煉銅過程如圖過程：
①孔雀石中的高溫分解可生成氧化銅、二氧化碳和水，寫出該反應的化學方程式________；過程②發生的化學反應基本類型是_________。
(3)寫出濕法煉銅的化學方程式_________。
(4)現代高爐煉鐵制得的是生鐵，一包久置空氣中的生鐵粉末（成分碳、鐵、氧化鐵），為測定各成分的含量，小麗進行了以下實驗探究。
①如上圖，反應前小麗先通入氫氣一段時間，再點燃 A 處酒精燈，繼續通入足量氫氣進行反應，實驗結束后 A 中固體為________（填化學式）。
②測定樣品中氧化鐵的質量分數，需要測定的實驗數據有_______，若沒有裝置 C，測定結果是否有影響？并說明理由_______。
33. 金屬的冶煉與防護-參考答案
【對點分析1】
1. C 2. A 3. B 4. B 5. C 6. B 7. C
8.
（1）檢查裝置的氣密性
（2）CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O
（3）A
（4）吸收從氫氧化鈉溶液中帶出的水蒸氣
（5）紅色固體變成黑色 澄清石灰水變渾濁 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（6）吸收一氧化碳 c
9.
（1）檢查裝置氣密性
（2）
（3）AC
（4）紅棕色固體全部變成黑色 四氧化三鐵
10.
（1）D中液體回流進入硬質玻璃管中，引起玻璃管炸裂
（2）排盡裝置內的空氣，以免發生危險 液面下降（或有液體流出） Na2CO3和NaOH或Na2CO3
【對點訓練1】
1．C 2．C 3．B 4．A 5．C
6．
（1）檢驗原氣體產物中是否含有二氧化碳
（2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）A
（4）將尾氣點燃（或進行收集等）
7．
（1）生鐵 （2）① （3）H＋ （4）Fe3O4 （5）Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(或Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu)
8．
（1）受熱均勻，便于控制加熱溫度
（2）
（3）安全瓶(或防止D中的液體倒吸入B中)
（4）當D中液面下降到集氣瓶外側表面標出的130mL所在位置時
（5）①③
9．
（1）吸收原混合氣體中CO2
（2）濃硫酸
（3）CO#一氧化碳
（4）21：8 Fe3O4
10．
（1）酒精噴燈
（2）防止A中的生成物被氧化
（3）防止污染空氣
（4）Fe2O3的質量=，所取氧化鐵樣品中Fe2O3的質量分數=；
【對點分析2】
1. D 2. A 3. C 4. D 5. B 6. A 7. C
8.
（1）①+5 ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ③含碳量
（2）①化學變化 ②隔絕氧氣和水
9.
（1）A
（2）+3
（3）40 鐵銹蝕消耗氧氣，且氧氣約占空氣總體積的1/5。
（4）溫度 其他條件相同時，在一定溫度范圍內，溫度越高，鐵釘腐蝕的速率越快。
（5） 50 ℃以后，試管中的氧氣耗盡，鐵釘的腐蝕停止； 用容積較大的容器代替裝置乙中的試管，分別在50 ℃、60 ℃、70 ℃下重復上述實驗
【對點訓練2】
1. D 2. C 3. D 4. B 5. D 6. B 7. C
8.
（1）鐵釘生銹需要與水和空氣接觸
（2）食鹽可以加快鐵釘銹蝕
（3）洗滌干凈后擦干，放置在通風干燥處
（實驗分析）Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O
（實驗驗證1）（1）長頸漏斗
（3）H2
（實驗驗證2）取三支試管，分別加入等量的K3[Fe(CN)6]溶液，前兩支試管加入依次氯化鐵溶液，鐵釘，第三支試管加入等量的氯化鐵溶液和相同大小的鐵釘，前兩支試管不發生變色，第三支試管變色并有藍色沉淀生成，說明溶液變色是FeCl3與鐵釘反應所致
【課后作業】
1．B 2．B 3．C 4．B 5．D 6．C 7．D 8．D 9．D
10．(1)導熱
(2)
(3) 3##三 Ag、Cu、Fe
11．(1)I和II
(2)左邊玻璃管液面上升至刻度線1
(3)0.2
(4)食鹽會加快鐵生銹
(5)2、3、4
(6) bcd
12．(1)硬度大（合理即可）
(2) 高爐 ABCD
(3)丙
(4) 鐵生銹的條件之一為與水接觸 除去水中溶解的氧氣 在盛有剛冷卻的蒸餾水的U型管兩端液面上滴加植物油
(5) 硫酸鋅##ZnSO4 大于
13．
(1) 合金 青銅的硬度大
(2) 置換反應
(3)
(4) 裝置A實驗前后的數據和裝置B實驗前后的數據 有影響，空氣中的水蒸氣進入裝置B中導致測量水蒸氣質量偏大，會造成測量實驗結果偏大

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