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1. [2025 石家庄裕华期中]如图所示为工业炼铁的流程。下列说法中,正确的是 （
A.焦炭的作用只有提供热量
B.高炉气不需要进行处理
C.生成铁的化学方程式为$\ce{CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}Fe + CO_{2}}$
D.通过高炉炼得的生铁中仍含有少量杂质
D
）A.焦炭的作用只有提供热量
B.高炉气不需要进行处理
C.生成铁的化学方程式为$\ce{CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}Fe + CO_{2}}$
D.通过高炉炼得的生铁中仍含有少量杂质
答案
炼铁时焦炭的作用是提供热量和制取还原剂CO,A错误;高炉气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,需要进行处理,B错误;化学方程式未配平,C错误;通过高炉炼得的生铁中仍含有碳等少量杂质,D正确。
解析
【分析】
这道题围绕工业高炉炼铁的流程和核心知识点展开，我们可以逐个对照选项结合炼铁相关常识判断正误：首先回忆炼铁各原料的作用、尾气成分、反应方程式书写要求、产物特点，逐一排查选项：先判断焦炭的作用是否只有供热，再判断高炉气是否需要处理，接着检查炼铁主反应的方程式是否配平，最后确认生铁的成分特点，就能选出正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项：
A选项：炼铁过程中，焦炭首先燃烧释放大量热量维持炉内高温，同时焦炭还会和反应生成的CO₂在高温下反应制取还原剂CO，因此焦炭的作用不只是提供热量，A错误；
B选项：高炉气中含有未反应完全的有毒气体CO，直接排放会污染空气，必须进行尾气处理，B错误；
C选项：给出的化学方程式没有配平，正确的炼铁主反应方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$，C错误；
D选项：高炉炼出的产物是生铁，生铁属于铁碳合金，其中含有碳等少量杂质，D正确。
【答案】
D
【知识点】
工业炼铁原理，化学方程式配平，生铁的组成
【点评】
本题属于工业炼铁的基础常规考题，考查的都是核心基础知识点，易错点在于容易忽略焦炭的双重作用、忘记检查化学方程式配平，学生需要熟练掌握炼铁流程中各物质的作用、产物性质，规避细节失误。
【难度系数】
0.8
这道题围绕工业高炉炼铁的流程和核心知识点展开，我们可以逐个对照选项结合炼铁相关常识判断正误：首先回忆炼铁各原料的作用、尾气成分、反应方程式书写要求、产物特点，逐一排查选项：先判断焦炭的作用是否只有供热，再判断高炉气是否需要处理，接着检查炼铁主反应的方程式是否配平，最后确认生铁的成分特点，就能选出正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项：
A选项：炼铁过程中，焦炭首先燃烧释放大量热量维持炉内高温，同时焦炭还会和反应生成的CO₂在高温下反应制取还原剂CO，因此焦炭的作用不只是提供热量，A错误；
B选项：高炉气中含有未反应完全的有毒气体CO，直接排放会污染空气，必须进行尾气处理，B错误；
C选项：给出的化学方程式没有配平，正确的炼铁主反应方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$，C错误；
D选项：高炉炼出的产物是生铁，生铁属于铁碳合金，其中含有碳等少量杂质，D正确。
【答案】
D
【知识点】
工业炼铁原理，化学方程式配平，生铁的组成
【点评】
本题属于工业炼铁的基础常规考题，考查的都是核心基础知识点，易错点在于容易忽略焦炭的双重作用、忘记检查化学方程式配平，学生需要熟练掌握炼铁流程中各物质的作用、产物性质，规避细节失误。
【难度系数】
0.8
2. 某厂设计如图所示的流程利用磁铁矿冶炼生铁，据图回答问题。
（1）高温炼焦主要发生
（2）白云石的主要成分是$\ce{CaMg(CO_{3})_{2}}$，熔剂中一定含有的两种金属氧化物分别是
（3）以上流程中回收的煤气可用作
（4）若用${1000}\ \mathrm{t}$含四氧化三铁$46.4\%$的磁铁矿炼铁，可以得到含杂质$4\%$的生铁
（1）高温炼焦主要发生
化学
（填“物理”或“化学”）变化。（2）白云石的主要成分是$\ce{CaMg(CO_{3})_{2}}$，熔剂中一定含有的两种金属氧化物分别是
CaO、MgO
（填化学式）。（3）以上流程中回收的煤气可用作
燃料(或还原剂)
，流程中还可以回收炉尘
循环利用。（4）若用${1000}\ \mathrm{t}$含四氧化三铁$46.4\%$的磁铁矿炼铁，可以得到含杂质$4\%$的生铁
350
$\mathrm{t}$。答案
〔解析〕（3）CO可用作燃料或还原剂,因为一氧化碳可以燃烧、具有还原性;题图中高炉炼铁产出的炉尘可供高温烧结使用。（4）1 000 t含四氧化三铁46.4%的磁铁矿中四氧化三铁的质量为$1\,000\ \mathrm{t}×46.4\%=464\ \mathrm{t}$。设可以得到含杂质4%的生铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{3}O_{4} +4CO\xlongequal{高温} 3Fe +4CO_{2}}$
$\begin{array}{ccc}232&&168\\464\ \mathrm{t}&&x×(1-4\%)\end{array}$
$\dfrac{232}{168}=\dfrac{464\ \mathrm{t}}{x×(1-4\%)}\ \ \ \ x=350\ \mathrm{t}$
$\ce{Fe_{3}O_{4} +4CO\xlongequal{高温} 3Fe +4CO_{2}}$
$\begin{array}{ccc}232&&168\\464\ \mathrm{t}&&x×(1-4\%)\end{array}$
$\dfrac{232}{168}=\dfrac{464\ \mathrm{t}}{x×(1-4\%)}\ \ \ \ x=350\ \mathrm{t}$
解析
【分析】
我们可以顺着题目给出的炼铁流程逐步推导每一问的答案：
1. 第一问判断变化类型：只需要看高温炼焦过程有没有生成新物质，煤经过高温炼焦得到了焦炭、煤气等新产物，因此可以直接判断变化类型。
2. 第二问推导金属氧化物：根据碳酸盐高温分解的规律，白云石的成分是CaMg(CO₃)₂，碳酸盐分解会生成对应的金属氧化物和二氧化碳，结合元素守恒就能得到两种金属氧化物。
3. 第三问分析用途和循环物质：煤气主要成分为CO，结合CO的性质推导用途；再对照流程图的物料走向，能看到高炉产出的炉尘可以返回高温烧结工序，因此可以确定可循环回收的物质。
4. 第四问化学方程式计算：先算出磁铁矿中纯Fe₃O₄的质量，注意代入方程式计算的必须是纯物质质量，含杂质4%的生铁中纯铁的质量为生铁总质量乘以(1-4%)，再结合炼铁的反应方程式列比例式求解即可。
【解析】
（1）高温炼焦过程中，煤转化为焦炭、煤气等新物质，有新物质生成，因此属于化学变化。
（2）白云石CaMg(CO₃)₂高温分解，反应为$\ce{CaMg(CO_{3})_{2}\xlongequal{高温}CaO + MgO + 2CO_{2}\uparrow}$，因此得到的两种金属氧化物为CaO、MgO。
（3）煤气主要成分为CO，CO具有可燃性，可用作燃料，同时CO具有还原性，也可作为冶炼金属的还原剂；从流程图可以看出，高炉除尘得到的炉尘可以送入高温烧结工序重复使用，因此流程中还可以回收炉尘循环利用。
（4）1000 t含四氧化三铁46.4%的磁铁矿中，纯Fe₃O₄的质量为$1000\ \mathrm{t}×46.4\%=464\ \mathrm{t}$。
设得到含杂质4%的生铁质量为$x$：
$\ce{Fe_{3}O_{4} +4CO\xlongequal{高温} 3Fe +4CO_{2}}$
$\begin{array}{ccc}232&&168\\464\ \mathrm{t}&&x×(1-4\%)\end{array}$
列比例式：$\dfrac{232}{168}=\dfrac{464\ \mathrm{t}}{x×96\%}$，解得$x=350\ \mathrm{t}$。
【答案】
（1）化学
（2）$\ce{CaO}$、$\ce{MgO}$
（3）燃料（或还原剂，合理即可）；炉尘
（4）$350$
【知识点】
化学变化判断，碳酸盐分解，化学方程式计算
【点评】
本题结合工业炼铁的实际生产流程命题，综合考察了基础概念判断、反应规律应用、流程信息提取和含杂质物质的化学计算，整体贴合课本炼铁的核心知识点，提醒学生在进行化学方程式计算时，必须将混合物质量换算为纯物质质量才能代入运算。
【难度系数】
0.7
我们可以顺着题目给出的炼铁流程逐步推导每一问的答案：
1. 第一问判断变化类型：只需要看高温炼焦过程有没有生成新物质，煤经过高温炼焦得到了焦炭、煤气等新产物，因此可以直接判断变化类型。
2. 第二问推导金属氧化物：根据碳酸盐高温分解的规律，白云石的成分是CaMg(CO₃)₂，碳酸盐分解会生成对应的金属氧化物和二氧化碳，结合元素守恒就能得到两种金属氧化物。
3. 第三问分析用途和循环物质：煤气主要成分为CO，结合CO的性质推导用途；再对照流程图的物料走向，能看到高炉产出的炉尘可以返回高温烧结工序，因此可以确定可循环回收的物质。
4. 第四问化学方程式计算：先算出磁铁矿中纯Fe₃O₄的质量，注意代入方程式计算的必须是纯物质质量，含杂质4%的生铁中纯铁的质量为生铁总质量乘以(1-4%)，再结合炼铁的反应方程式列比例式求解即可。
【解析】
（1）高温炼焦过程中，煤转化为焦炭、煤气等新物质，有新物质生成，因此属于化学变化。
（2）白云石CaMg(CO₃)₂高温分解，反应为$\ce{CaMg(CO_{3})_{2}\xlongequal{高温}CaO + MgO + 2CO_{2}\uparrow}$，因此得到的两种金属氧化物为CaO、MgO。
（3）煤气主要成分为CO，CO具有可燃性，可用作燃料，同时CO具有还原性，也可作为冶炼金属的还原剂；从流程图可以看出，高炉除尘得到的炉尘可以送入高温烧结工序重复使用，因此流程中还可以回收炉尘循环利用。
（4）1000 t含四氧化三铁46.4%的磁铁矿中，纯Fe₃O₄的质量为$1000\ \mathrm{t}×46.4\%=464\ \mathrm{t}$。
设得到含杂质4%的生铁质量为$x$：
$\ce{Fe_{3}O_{4} +4CO\xlongequal{高温} 3Fe +4CO_{2}}$
$\begin{array}{ccc}232&&168\\464\ \mathrm{t}&&x×(1-4\%)\end{array}$
列比例式：$\dfrac{232}{168}=\dfrac{464\ \mathrm{t}}{x×96\%}$，解得$x=350\ \mathrm{t}$。
【答案】
（1）化学
（2）$\ce{CaO}$、$\ce{MgO}$
（3）燃料（或还原剂，合理即可）；炉尘
（4）$350$
【知识点】
化学变化判断，碳酸盐分解，化学方程式计算
【点评】
本题结合工业炼铁的实际生产流程命题，综合考察了基础概念判断、反应规律应用、流程信息提取和含杂质物质的化学计算，整体贴合课本炼铁的核心知识点，提醒学生在进行化学方程式计算时，必须将混合物质量换算为纯物质质量才能代入运算。
【难度系数】
0.7
3. 新趋势 创新实验 某化学兴趣小组的同学设计如图所示的装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验$[\mathrm{已知}:\mathrm{HCOOH}(\mathrm{甲酸})\frac{\mathrm{浓硫酸}}{△}\mathrm{CO}\uparrow +\mathrm{H}_2\mathrm{O}]$。下列说法中,不正确的是 （
A.在制一氧化碳的过程中,浓硫酸作为催化剂,浓度和质量保持不变
B.用磁铁来拉动黑色固体进入$\mathrm{a}$装置,可以证明铁的存在
C.$\mathrm{d}$装置的作用较多,起到安全、环保及初步判断反应的发生与结束的作用
D.实验前,在$\mathrm{a}$装置的左端添加注射器并向装置中推入空气,通过$\mathrm{d}$装置中是否有气泡,判断气密性
A
）A.在制一氧化碳的过程中,浓硫酸作为催化剂,浓度和质量保持不变
B.用磁铁来拉动黑色固体进入$\mathrm{a}$装置,可以证明铁的存在
C.$\mathrm{d}$装置的作用较多,起到安全、环保及初步判断反应的发生与结束的作用
D.实验前,在$\mathrm{a}$装置的左端添加注射器并向装置中推入空气,通过$\mathrm{d}$装置中是否有气泡,判断气密性
答案
由$\ce{HCOOH(甲酸)\xlongequal[△]{浓硫酸}CO\uparrow +H_{2}O}$可知,在制一氧化碳的过程中,浓硫酸作为催化剂,硫酸的质量不变,但由于生成了水,浓硫酸浓度减小,A说法错误。铁能被磁铁吸引,用磁铁来拉动黑色固体进入a装置,可以证明铁的存在,B说法正确。d装置的作用较多,可以收集未反应的一氧化碳,可以判断反应的发生与结束,最初可以检验是否排尽装置中的空气,防止加热时气体不纯发生爆炸,起安全作用,C说法正确。实验前,在a装置的左端添加注射器并向装置中推入空气,若d装置中有气泡产生,说明气密性良好,D说法正确。
解析
【分析】
这道题围绕一氧化碳还原氧化铁的创新实验展开，要求选出说法不正确的选项。解题时我们可以逐个结合反应原理、物质性质、实验装置作用来判断选项：首先明确甲酸分解制CO的反应原理，浓硫酸作为催化剂的同时还具有吸水性，反应生成的水会被浓硫酸吸收，由此判断A选项是否正确；再利用铁可被磁铁吸引的特性判断B选项；结合d装置是盛水的万能瓶的结构，分析它的安全、环保等多重作用判断C选项；最后根据压强变化检查气密性的原理判断D选项，最终找出错误的说法。
【解析】
我们逐一分析各选项：
A. 根据反应$\ce{HCOOH(甲酸)\xlongequal[△]{浓硫酸}CO\uparrow +H_{2}O}$，浓硫酸作为该反应的催化剂，催化剂本身的化学性质和质量在反应前后理论上不变，但反应过程中生成了水，浓硫酸会吸收生成的水，导致其浓度减小，质量也会因为吸水有所增加，并非浓度和质量保持不变，该选项说法错误。
B. 铁单质具有可被磁铁吸引的特性，因此用磁铁来拉动生成的黑色固体进入a装置，可以证明反应后有铁单质生成，该选项说法正确。
C. d装置为盛水的万能瓶，未反应的CO难溶于水，会将瓶中水压入后续的e烧杯中，既可以收集有毒的CO，避免其逸出污染空气，起到环保作用；还可以通过液面、气泡的变化判断反应的发生与结束，同时还能起到防倒吸的安全作用，该选项说法正确。
D. 实验前在a装置左端添加注射器推入空气，若装置气密性良好，装置内压强增大，d装置中就会有气泡冒出，因此可以通过d装置是否有气泡判断整套装置的气密性，该选项说法正确。
【答案】
A
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁，催化剂性质，气密性检验
【点评】
本题属于创新型综合实验题，跳出了常规CO还原氧化铁的实验装置框架，结合甲酸分解制CO的新情境考察学生对实验细节的分析能力，易错点是学生容易死记催化剂“质量不变”的结论，忽略浓硫酸的吸水性和反应生成水的实际情况，引导学生分析实验时要结合物质的多重性质综合判断，不能脱离实际硬套知识点。
【难度系数】
0.6
这道题围绕一氧化碳还原氧化铁的创新实验展开，要求选出说法不正确的选项。解题时我们可以逐个结合反应原理、物质性质、实验装置作用来判断选项：首先明确甲酸分解制CO的反应原理，浓硫酸作为催化剂的同时还具有吸水性，反应生成的水会被浓硫酸吸收，由此判断A选项是否正确；再利用铁可被磁铁吸引的特性判断B选项；结合d装置是盛水的万能瓶的结构，分析它的安全、环保等多重作用判断C选项；最后根据压强变化检查气密性的原理判断D选项，最终找出错误的说法。
【解析】
我们逐一分析各选项：
A. 根据反应$\ce{HCOOH(甲酸)\xlongequal[△]{浓硫酸}CO\uparrow +H_{2}O}$，浓硫酸作为该反应的催化剂，催化剂本身的化学性质和质量在反应前后理论上不变，但反应过程中生成了水，浓硫酸会吸收生成的水，导致其浓度减小，质量也会因为吸水有所增加，并非浓度和质量保持不变，该选项说法错误。
B. 铁单质具有可被磁铁吸引的特性，因此用磁铁来拉动生成的黑色固体进入a装置，可以证明反应后有铁单质生成，该选项说法正确。
C. d装置为盛水的万能瓶，未反应的CO难溶于水，会将瓶中水压入后续的e烧杯中，既可以收集有毒的CO，避免其逸出污染空气，起到环保作用；还可以通过液面、气泡的变化判断反应的发生与结束，同时还能起到防倒吸的安全作用，该选项说法正确。
D. 实验前在a装置左端添加注射器推入空气，若装置气密性良好，装置内压强增大，d装置中就会有气泡冒出，因此可以通过d装置是否有气泡判断整套装置的气密性，该选项说法正确。
【答案】
A
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁，催化剂性质，气密性检验
【点评】
本题属于创新型综合实验题，跳出了常规CO还原氧化铁的实验装置框架，结合甲酸分解制CO的新情境考察学生对实验细节的分析能力，易错点是学生容易死记催化剂“质量不变”的结论，忽略浓硫酸的吸水性和反应生成水的实际情况，引导学生分析实验时要结合物质的多重性质综合判断，不能脱离实际硬套知识点。
【难度系数】
0.6
4. 传统工艺《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，如图所示。下列说法中，不正确的是(
A.图a中X为$\ce{CO_{2}}$
B.图a炼锡的过程中碳元素的化合价没有发生改变
C.图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量
D.图b中必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下被氧化
B
)A.图a中X为$\ce{CO_{2}}$
B.图a炼锡的过程中碳元素的化合价没有发生改变
C.图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提供热量
D.图b中必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下被氧化
答案
由化学反应前后原子的种类、数目不变,可知X为$\ce{CO_{2}}$,A正确;炼锡过程中碳元素的化合价从0变为+4,化合价发生了改变,B不正确;煤饼燃烧放热,能提供炼锌所需的热量,C正确;题图b中必须冷却后才能取锌,这是为了防止锌在较高的温度下又被氧化成氧化锌,D正确。
解析
【分析】
这道题结合古代传统冶金工艺的情境，我们可以逐个结合对应的基础化学原理分析选项：首先针对A选项，利用质量守恒定律，通过反应前后原子的种类、数目守恒推导物质X的组成；针对B选项，先找出炼锡过程中含碳的反应物和生成物，分别计算对应物质中碳元素的化合价，判断化合价是否发生变化；针对C选项，结合燃烧的放热性质，分析煤饼在冶炼过程中的作用；针对D选项，结合锌的活泼性，分析高温下锌和氧气的反应特性，判断冷却取锌的原因，最终选出描述不正确的选项即可。
【解析】
A. 根据化学反应前后原子的种类、数目不变的质量守恒定律，可推导出炼锡反应中的产物X为$\ce{CO_{2}}$，该说法正确；
B. 炼锡过程中，反应物碳单质里碳元素的化合价为0，生成的$\ce{CO_{2}}$中碳元素化合价为+4，碳元素的化合价发生了改变，该说法错误；
C. 煤饼的主要成分为碳，燃烧时会释放大量的热量，能够为炼锌的反应提供所需的高温条件，该说法正确；
D. 锌的化学性质较为活泼，在温度较高的环境下很容易和空气中的氧气反应，重新被氧化为氧化锌，因此必须冷却后才能取出锌，该说法正确。
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律，化合价判断，金属冶炼原理
【点评】
本题以《天工开物》的传统冶金工艺为载体，将传统文化和基础化学知识结合，情境新颖但考察的都是核心基础知识点，只要将每个选项对应到所学的基础化学原理，就可以轻松做出判断，易错点是容易忽略碳单质参与反应时，其化合价必然会发生变化。
【难度系数】
0.8
这道题结合古代传统冶金工艺的情境，我们可以逐个结合对应的基础化学原理分析选项：首先针对A选项，利用质量守恒定律，通过反应前后原子的种类、数目守恒推导物质X的组成；针对B选项，先找出炼锡过程中含碳的反应物和生成物，分别计算对应物质中碳元素的化合价，判断化合价是否发生变化；针对C选项，结合燃烧的放热性质，分析煤饼在冶炼过程中的作用；针对D选项，结合锌的活泼性，分析高温下锌和氧气的反应特性，判断冷却取锌的原因，最终选出描述不正确的选项即可。
【解析】
A. 根据化学反应前后原子的种类、数目不变的质量守恒定律，可推导出炼锡反应中的产物X为$\ce{CO_{2}}$，该说法正确；
B. 炼锡过程中，反应物碳单质里碳元素的化合价为0，生成的$\ce{CO_{2}}$中碳元素化合价为+4，碳元素的化合价发生了改变，该说法错误；
C. 煤饼的主要成分为碳，燃烧时会释放大量的热量，能够为炼锌的反应提供所需的高温条件，该说法正确；
D. 锌的化学性质较为活泼，在温度较高的环境下很容易和空气中的氧气反应，重新被氧化为氧化锌，因此必须冷却后才能取出锌，该说法正确。
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律，化合价判断，金属冶炼原理
【点评】
本题以《天工开物》的传统冶金工艺为载体，将传统文化和基础化学知识结合，情境新颖但考察的都是核心基础知识点，只要将每个选项对应到所学的基础化学原理，就可以轻松做出判断，易错点是容易忽略碳单质参与反应时，其化合价必然会发生变化。
【难度系数】
0.8
