2.5 金屬冶煉（原卷版）

1、常見(jiàn)的礦石金屬礦石赤鐵礦磁鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁土礦黃銅礦輝銅礦主要成分Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S2、實(shí)驗(yàn)室一氧化碳還原氧化鐵裝置3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A處B處C處實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅棕色粉末逐漸變成黑色澄清石灰水變渾濁產(chǎn)生藍(lán)色火焰化學(xué)方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2CO+O22CO24、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）先通CO再加熱；排盡裝置中的空氣，防止加熱CO與空氣的混合氣體發(fā)生爆炸（2）停止加熱，繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻；防止生成的熱的鐵被空氣再次氧化（3）尾氣處理:①點(diǎn)燃，使CO變成無(wú)毒的CO2；②在導(dǎo)管末端系一個(gè)氣球或用排水法收集（4）酒精噴燈的作用是提供高溫（如果用酒精燈，則加金屬網(wǎng)罩集中火焰，提高溫度）5、裝置改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約藥品優(yōu)點(diǎn)：雙管集氣瓶既可以檢驗(yàn)并吸收二氧化碳，還能收集多余的一氧化碳優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源，減少空氣污染6、工業(yè)煉鐵設(shè)備：高爐（1）煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣（2）反應(yīng)原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（3）焦炭的作用：=1\*GB3①提供熱量（C+O2CO2）；=2\*GB3②生成CO（C+CO22CO）（焦炭雖具有還原性，但是CO氣體具有流動(dòng)性，與鐵礦石接觸更充分）（4）石灰石的作用：將礦石中的二氧化硅變?yōu)闋t渣（5）產(chǎn)物：生鐵（6）高爐氣體的主要成分：N2、CO、CO2等處理方法：收集后集中處理，或工業(yè)生產(chǎn)中常用于制煤氣1、如圖，甲和乙分別是氫氣和一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．乙實(shí)驗(yàn)只能通過(guò)澄清石灰水是否變渾濁判斷反應(yīng)是否發(fā)生B．甲實(shí)驗(yàn)試管口向下傾斜可防止生成的水倒流，也有利于將試管內(nèi)的空氣完全排出C．甲、乙兩實(shí)驗(yàn)中，都應(yīng)先使試管、玻璃管均勻受熱，再通入氣體，以防止發(fā)生爆炸D．甲、乙兩實(shí)驗(yàn)中，氫氣和一氧化碳都將氧化銅變成游離態(tài)的銅，都發(fā)生了置換反應(yīng)2、《天工開(kāi)物》中介紹了鋅的冶煉方法：把爐甘石(ZnCO3)和煤炭餅裝入煉鋅罐(如圖所示)，泥封，“其底鋪薪，發(fā)火煅紅”，“冷定毀罐取出”。(鋅熔點(diǎn)為419℃，沸點(diǎn)為907℃)(1)反應(yīng)區(qū)中，ZnCO3首先分解生成ZnO，然后C與ZnO發(fā)生置換反應(yīng)得到Zn和另一種氧化物，該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。(2)冷凝區(qū)中，鋅由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，理論上該區(qū)應(yīng)控制的溫度范圍是____________________。(3)請(qǐng)解釋“冷定(即冷卻)后才可毀罐取鋅”的原因：_______________________________。3、下面是三套還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置圖，通過(guò)分析比較回答下列問(wèn)題：(1)判斷丙圖實(shí)驗(yàn)是否完成的最佳實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_________________________________。(2)甲裝置中通氫氣的導(dǎo)管插入到試管底部氧化銅粉末的上方，其目的是________________________。(3)乙圖實(shí)驗(yàn)裝置中，有一個(gè)明顯的不足是__________________________________________；(4)若要將乙裝置改裝成H2還原灼熱氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定水的質(zhì)量，你的改裝方法是：_________________________________。1、下列關(guān)于煉鐵的敘述錯(cuò)誤的是（）A．主要原料為鐵礦石、焦炭、石灰石等 B．主要設(shè)備為高爐 C．主要原理為：利用焦炭的還原性置換出鐵礦石中的鐵 D．主要產(chǎn)物是生鐵2、如圖所示，用“W”型玻璃管進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)處黑色粉末變?yōu)榧t色 B．a(chǎn)處的反應(yīng)屬于置換反應(yīng) C．b處澄清石灰水變渾濁，證明有CO2生成 D．該裝置的藥用量很少，所以尾氣可以不需要處理3、甲圖是一氧化碳還原氧化鐵的裝置，乙圖是煉鐵高爐示意圖。下列敘述中正確的是（）高溫A．乙圖所示的煉鐵中原料焦炭的作用只是提供熱量 高溫B．兩圖所示的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過(guò)程中都發(fā)生的反應(yīng)是：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 C．甲圖所示的實(shí)驗(yàn)中開(kāi)始時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃酒精噴燈，后通CO D．用兩圖所示的方法得到的鐵的成分完全相同4、氫氣和一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.實(shí)驗(yàn)時(shí)都應(yīng)該先通入氣體后加熱，防止發(fā)生爆炸B.兩者都可以通過(guò)觀察黑色固體顏色的變化判斷反應(yīng)是否發(fā)生C.甲無(wú)尾氣處理裝置而乙有，是因?yàn)橐谎趸加卸径鴼錃鉄o(wú)毒D.甲試管口略向下傾斜，乙玻璃管保持水平，是因?yàn)閮煞N氣體的密度不同5、實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置模擬煉鐵。下列說(shuō)法正確的是（）A．磁鐵礦的主要成分是Fe2O3 B．應(yīng)先加熱Fe2O3，再通入CO C．紅棕色的Fe2O3逐漸變黑 D．氣體通過(guò)澄清石灰水后可直接排放6、用如圖所示的玻璃管進(jìn)行碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)。(1)當(dāng)A處的黑色固體變紅時(shí)，可觀察到B處的現(xiàn)象是。(2)查閱資料發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)生成的紅色固體除了銅以外還可能含有氧化亞銅(Cu2O)，氧化亞銅可以與硫酸發(fā)生如下反應(yīng)：Cu2O+H2SO4EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)Cu+CuSO4+X，該反應(yīng)中X的化學(xué)式為。7、從孔雀石[主要成分CuCO3?Cu(OH)2]中提取金屬銅的實(shí)驗(yàn)步驟如下：將孔雀石粉碎，加過(guò)量稀硫酸，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V液中加入一種金屬粉末。(1)請(qǐng)?zhí)羁眨篊uCO3?Cu(OH)2+2H2SO4===CuSO4+CO2↑+3____________。(2)寫出可以加入的一種金屬并說(shuō)明理由：_________________________________________。8、如圖是某科學(xué)老師設(shè)計(jì)的一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)在B裝置的液面下降到安全線之前，不能加熱氧化鐵，這是因?yàn)開(kāi)___________________。(2)反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，繼續(xù)通CO，此時(shí)B裝置的作用是________________________。1、如圖為氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置圖，下列有關(guān)分析正確的是（）A.裝置中試管口需略向下傾斜，主要是為了利于通入氫氣B.在給試管內(nèi)藥品加熱前，需先通氫氣排盡試管內(nèi)的空氣C.待藥品完全反應(yīng)后，需同時(shí)撤去酒精燈和通氫氣的導(dǎo)管D.該實(shí)驗(yàn)裝置也可直接用于一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)2、關(guān)于工業(yè)煉鐵的說(shuō)法正確的是（）A．鐵礦石用于煉鐵是因?yàn)楹写罅繂钨|(zhì)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(lái)的是生鐵，不是純鐵 D．高爐的尾氣成分為CO2，可以直接排放3、利用甲酸（HCOOH）與濃硫酸制備CO，并用如圖實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證CO的有關(guān)性質(zhì)。已知：HCOOH濃硫酸ˉ60～80℃CO↑+HA．操作時(shí)，先點(diǎn)燃乙處酒精燈，再滴加HCOOH B．裝置丙的作用是防止倒吸 C．裝置丁既可檢驗(yàn)CO2，又可收集CO D．隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃硫酸濃度降低，產(chǎn)生CO氣體速率減小4、如圖是CO和Fe2O3反應(yīng)的裝置。下列關(guān)于圖示實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，正確的是（）①說(shuō)明CO具有氧化性②玻璃管中的紅色粉末變成黑色粉末③防止了CO對(duì)空氣的污染④反應(yīng)前應(yīng)先通CO，再加熱酒精燈A.①②④B.①②③C.②③④D.全部5、用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化為鐵的具體過(guò)程是：已知鐵的氧化物除Fe2O3外，其余均為黑色。下列說(shuō)法正確的是（）A.裝置中漏斗的作用是防止倒吸B.通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷氧化鐵是否完全轉(zhuǎn)化為鐵C.該實(shí)驗(yàn)中所有的化學(xué)反應(yīng)里，氧元素的化合價(jià)均未改變D.當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%時(shí)，固體成分是Fe3O4和FeO6、小金利用圖示裝置進(jìn)行“一氧化碳還原氧化鐵”及產(chǎn)物檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如圖：步驟1：連接裝置并檢查裝置的氣密性，在確保裝置氣密性良好的基礎(chǔ)上，按圖示在各裝置中添加藥品；步驟2：緩慢推注射器活塞，利用甲酸(一種無(wú)色溶液，溶質(zhì)為HCOOH)與濃硫酸在80℃水浴的條件下制備一氧化碳(反應(yīng)原理：HCOOHeq\o(――――→,\s\up13(濃H2SO4),\s\do13(加熱))CO↑＋H2O)；步驟3：待萬(wàn)用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下后再點(diǎn)燃酒精燈，當(dāng)W形管右側(cè)彎管處的氧化鐵全部變?yōu)楹谏珪r(shí)，繼續(xù)加熱2分鐘后熄滅酒精燈；步驟4：撤去酒精燈和盛熱水的燒杯，用磁鐵吸引黑色物質(zhì)至W形管左側(cè)彎管處進(jìn)行固體產(chǎn)物的檢驗(yàn)。(1)進(jìn)行氣密性檢查時(shí)，可在萬(wàn)用瓶中盛適量水，然后推注射器活塞，當(dāng)觀察到____________________________________________(填寫現(xiàn)象)，說(shuō)明裝置氣密性良好。(2)點(diǎn)燃酒精燈前，需要“待萬(wàn)用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下”的原因是____________________________________________________________。(3)步驟3后，W形管左側(cè)彎管處為反應(yīng)后得到的稀硫酸，若固體產(chǎn)物全部是鐵，步驟4中能觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________。7、如圖所示為實(shí)驗(yàn)室用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的示意圖。(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到的現(xiàn)象是。(2)下面是氫氣還原氧化銅的操作步驟：①停止用酒精燈加熱；②將CuO粉末平鋪在試管底；③把試管固定在鐵架臺(tái)上；④用酒精燈加熱；⑤繼續(xù)通入氫氣到試管冷卻；⑥向盛有氧化銅粉末的試管中通入氫氣。實(shí)驗(yàn)時(shí)正確的操作順序是。(3)該反應(yīng)中的還原劑是。8、甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系在實(shí)驗(yàn)室中模擬煉鐵，并對(duì)生成物的成分進(jìn)行探究。①模擬煉鐵的原理可能是______________________________(用化學(xué)方程式表示)。②初步分析得知，黑色粉末B的成分是一種或兩種單質(zhì)?！静孪肱c假設(shè)】甲同學(xué)認(rèn)為無(wú)色氣體A中可能有CO2，也可能有____________________。乙同學(xué)認(rèn)為黑色粉末的成分中存在以下情況：假設(shè)一：只含有鐵；假設(shè)二：含有____________________?！緦?shí)驗(yàn)探究】(1)驗(yàn)證甲同學(xué)猜想的實(shí)驗(yàn)裝置(箭頭表示氣體流向)。上述實(shí)驗(yàn)裝置Ⅱ中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣，裝置Ⅰ的作用是____________________，當(dāng)看到Ⅰ中足量的澄清石灰水變渾濁，Ⅲ中黑色固體變成紅色后，可以確定無(wú)色氣體Ａ的成分是_______________。同時(shí)得出結(jié)論：上述裝置存在重大缺陷，需要補(bǔ)充__________裝置。(2)為驗(yàn)證乙同學(xué)的假設(shè)二成立，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用物理方法(或化學(xué)方法)完成以下探究。(請(qǐng)?zhí)顚憣?shí)驗(yàn)報(bào)告表格中空缺的部分)實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論物理方法部分黑色粉末被吸引上來(lái)假設(shè)二成立化學(xué)方法取少量黑色粉末放在玻璃管中，不斷通入氧氣，加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中假設(shè)二成立【交流反思】對(duì)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的缺陷，甲、乙同學(xué)一起進(jìn)行了改進(jìn)，解決了污染環(huán)境問(wèn)題。9、小金利用圖示裝置進(jìn)行“一氧化碳還原氧化鐵”及產(chǎn)物檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：連接裝置并檢查裝置的氣密性，在確保裝置氣密性良好的基礎(chǔ)上，按圖示在各裝置中添加藥品；步驟2：緩慢推注射器活塞，利用甲酸(一種無(wú)色溶液，溶質(zhì)為HCOOH)與濃硫酸在80℃水浴的條件濃硫酸下制一氧化碳(化學(xué)方程式為HCOOHCO↑+H2O)；步驟3：待萬(wàn)用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下后再點(diǎn)燃酒精燈，當(dāng)W形管右側(cè)彎管處的氧化鐵全部變?yōu)楹谏珪r(shí)，繼續(xù)加熱2分鐘后熄滅酒精燈；步驟4：撤去酒精燈和盛熱水的燒杯，用磁鐵吸引黑色物質(zhì)至W形管左側(cè)彎管處進(jìn)行固體產(chǎn)物的檢驗(yàn)。(1)進(jìn)行氣密性檢查時(shí)，可在萬(wàn)用瓶中盛適量水，然后推注射器活塞，當(dāng)觀察到_