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11.《天工开物》记载了用锡砂(主要成分为$\ce{SnO_{2}}$)冶炼金属锡($\ce{Sn}$)的方法,其反应原理为$\ce{C + SnO_{2}\xlongequal{高温} Sn + CO_{2}↑}$。用含$\ce{SnO_{2}}$ 15.1 t的锡砂,理论上可以炼出锡的质量是多少?
答案
解:设理论上可以炼出锡的质量为$x$。
$\ce{C + SnO_{2}\xlongequal{高温} Sn + CO_{2}↑}$
$\begin{aligned}151&\phantom{00000}119\\15.1\ \mathrm{t}&\phantom{00000}x\end{aligned}$
$\dfrac{151}{119}=\dfrac{15.1\ \mathrm{t}}{x} \quad x=11.9\ \mathrm{t}$
答:理论上可以炼出锡的质量是$11.9\ \mathrm{t}$。
$\ce{C + SnO_{2}\xlongequal{高温} Sn + CO_{2}↑}$
$\begin{aligned}151&\phantom{00000}119\\15.1\ \mathrm{t}&\phantom{00000}x\end{aligned}$
$\dfrac{151}{119}=\dfrac{15.1\ \mathrm{t}}{x} \quad x=11.9\ \mathrm{t}$
答:理论上可以炼出锡的质量是$11.9\ \mathrm{t}$。
解析
【分析】本题为根据化学方程式的计算题型，解题思路如下：①设出待求量（理论炼出锡的质量为x）；②正确书写反应的化学方程式；③计算反应物$\ce{SnO_{2}}$和生成物$\ce{Sn}$的相对分子质量，对应题目给出的$\ce{SnO_{2}}$实际质量；④利用化学方程式中各物质的质量比恒定，列出比例式求解未知量；⑤规范作答得出结果。
【解析】解：设理论上可以炼出锡的质量为$x$。
$\ce{C + SnO_{2}\xlongequal{高温} Sn + CO_{2}↑}$
$\ce{SnO_{2}}$的相对分子质量为$119 + 16×2 = 151$，$\ce{Sn}$的相对原子质量为$119$，则：
$\dfrac{151}{119} = \dfrac{15.1\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \dfrac{119×15.1\ \mathrm{t}}{151} = 11.9\ \mathrm{t}$
答：理论上可以炼出锡的质量是$11.9\ \mathrm{t}$。
【答案】$11.9\ \mathrm{t}$
【知识点】根据化学方程式的计算
【点评】本题是化学计算中的基础题型，考查学生对化学方程式计算基本步骤的掌握情况，只要遵循“设、写、找、列、解、答”的规范流程即可完成解答，属于易得分题目。
【难度系数】0.7
【解析】解：设理论上可以炼出锡的质量为$x$。
$\ce{C + SnO_{2}\xlongequal{高温} Sn + CO_{2}↑}$
$\ce{SnO_{2}}$的相对分子质量为$119 + 16×2 = 151$，$\ce{Sn}$的相对原子质量为$119$，则：
$\dfrac{151}{119} = \dfrac{15.1\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \dfrac{119×15.1\ \mathrm{t}}{151} = 11.9\ \mathrm{t}$
答：理论上可以炼出锡的质量是$11.9\ \mathrm{t}$。
【答案】$11.9\ \mathrm{t}$
【知识点】根据化学方程式的计算
【点评】本题是化学计算中的基础题型，考查学生对化学方程式计算基本步骤的掌握情况，只要遵循“设、写、找、列、解、答”的规范流程即可完成解答，属于易得分题目。
【难度系数】0.7
12.(2024·乐山)铁有多种氧化物,为探究其中一种氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的组成,某同学将$m\ \mathrm{g}\ \ce{Fe_{x}O_{y}}$和$10\ \mathrm{g}\ \ce{CO}$置于密闭容器中在高温下发生反应。反应开始至某时刻,测得容器中部分物质的质量变化关系如下图所示。下列说法正确的是
【 】
A.a表示Fe的质量变化
B.$n=5.6$
C.$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y=2:3$
D.$m≥11.6$
【 】
A.a表示Fe的质量变化
B.$n=5.6$
C.$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y=2:3$
D.$m≥11.6$
答案
【D】
解析
【分析】首先，铁的氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$与$\ce{CO}$在高温下反应生成$\ce{Fe}$和$\ce{CO_{2}}$，反应物$\ce{CO}$的质量随反应进行逐渐减少，生成物$\ce{Fe}$的质量随反应进行逐渐增加，因此曲线a对应$\ce{CO}$的质量变化，曲线b对应$\ce{Fe}$的质量变化。结合图像数据和反应的化学计量关系，逐一分析选项：
1. 确定曲线对应物质：曲线a起点为10g（初始$\ce{CO}$质量），随$\ce{CO_{2}}$质量增加而减小，故a是$\ce{CO}$，排除A选项；
2. 计算剩余$\ce{CO}$质量：当$\ce{CO_{2}}$质量为8.8g时，根据反应中$\ce{CO}$与$\ce{CO_{2}}$的质量关系（28g $\ce{CO}$生成44g $\ce{CO_{2}}$），消耗$\ce{CO}$的质量为$\frac{28}{44}×8.8g=5.6g$，剩余$\ce{CO}$质量$n=10g-5.6g=4.4g$，排除B选项；
3. 确定$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的组成：当$\ce{CO_{2}}$为8.8g时，生成$\ce{Fe}$质量为8.4g，根据反应中$\ce{Fe}$与$\ce{CO_{2}}$的计量关系，$\frac{56x}{44y}=\frac{8.4}{8.8}$，解得$x:y=3:4$，排除C选项；
4. 计算$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量：生成8.4g $\ce{Fe}$时，需要$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的质量为$\frac{232}{168}×8.4g=11.6g$，因此$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量$m≥11.6g$，验证D选项正确。
【解析】反应的化学方程式为$\ce{Fe_{x}O_{y} + yCO\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}}$，结合图像分析如下：
选项A：曲线a初始质量为10g，随$\ce{CO_{2}}$质量增加而减小，对应反应物$\ce{CO}$，不是$\ce{Fe}$，错误；
选项B：当$\ce{CO_{2}}$质量为8.8g时，消耗$\ce{CO}$的质量为$\frac{28}{44}×8.8g=5.6g$，剩余$\ce{CO}$质量$n=10g-5.6g=4.4g≠5.6g$，错误；
选项C：生成8.4g $\ce{Fe}$对应$\ce{CO_{2}}$质量8.8g，由$\frac{56x}{44y}=\frac{8.4}{8.8}$得$x:y=3:4≠2:3$，错误；
选项D：生成8.4g $\ce{Fe}$需要$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的质量为$\frac{56×3 +16×4}{56×3}×8.4g=11.6g$，故$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量$m≥11.6g$，正确。
【答案】D
【知识点】根据化学方程式计算、铁的氧化物组成、质量守恒定律
【点评】本题结合图像考查铁的氧化物与$\ce{CO}$的反应，需明确反应物和生成物的质量变化趋势，利用反应的定量关系推导物质组成和质量，关键是对应曲线的物质及化学计量关系的应用。
【难度系数】0.5
1. 确定曲线对应物质：曲线a起点为10g（初始$\ce{CO}$质量），随$\ce{CO_{2}}$质量增加而减小，故a是$\ce{CO}$，排除A选项；
2. 计算剩余$\ce{CO}$质量：当$\ce{CO_{2}}$质量为8.8g时，根据反应中$\ce{CO}$与$\ce{CO_{2}}$的质量关系（28g $\ce{CO}$生成44g $\ce{CO_{2}}$），消耗$\ce{CO}$的质量为$\frac{28}{44}×8.8g=5.6g$，剩余$\ce{CO}$质量$n=10g-5.6g=4.4g$，排除B选项；
3. 确定$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的组成：当$\ce{CO_{2}}$为8.8g时，生成$\ce{Fe}$质量为8.4g，根据反应中$\ce{Fe}$与$\ce{CO_{2}}$的计量关系，$\frac{56x}{44y}=\frac{8.4}{8.8}$，解得$x:y=3:4$，排除C选项；
4. 计算$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量：生成8.4g $\ce{Fe}$时，需要$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的质量为$\frac{232}{168}×8.4g=11.6g$，因此$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量$m≥11.6g$，验证D选项正确。
【解析】反应的化学方程式为$\ce{Fe_{x}O_{y} + yCO\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}}$，结合图像分析如下：
选项A：曲线a初始质量为10g，随$\ce{CO_{2}}$质量增加而减小，对应反应物$\ce{CO}$，不是$\ce{Fe}$，错误；
选项B：当$\ce{CO_{2}}$质量为8.8g时，消耗$\ce{CO}$的质量为$\frac{28}{44}×8.8g=5.6g$，剩余$\ce{CO}$质量$n=10g-5.6g=4.4g≠5.6g$，错误；
选项C：生成8.4g $\ce{Fe}$对应$\ce{CO_{2}}$质量8.8g，由$\frac{56x}{44y}=\frac{8.4}{8.8}$得$x:y=3:4≠2:3$，错误；
选项D：生成8.4g $\ce{Fe}$需要$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的质量为$\frac{56×3 +16×4}{56×3}×8.4g=11.6g$，故$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的质量$m≥11.6g$，正确。
【答案】D
【知识点】根据化学方程式计算、铁的氧化物组成、质量守恒定律
【点评】本题结合图像考查铁的氧化物与$\ce{CO}$的反应，需明确反应物和生成物的质量变化趋势，利用反应的定量关系推导物质组成和质量，关键是对应曲线的物质及化学计量关系的应用。
【难度系数】0.5
13.金属的发现与使用历史体现了人们对其性质的认识和科技发展的水平。
(1)2022年9月,在郑州商代遗址首次发现商代文物黄金面罩,其制作工艺先进,薄如蝉翼,利用了黄金良好的
(2)《周礼·考工记》中有关于将铜、锡以不同比例熔合制成功能各异的青铜器的记载。将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中,观察到
(3)《水经注·河上》对煤用于冶铁有了明确的文献记载。
①用煤炼铁时,CO与$\ce{Fe_{2}O_{3}}$在高温下反应的化学方程式为
②炼得的铁中含有碳、硫、磷等元素,古代造剑采用将铁器烧红后反复击打的方法逐级提纯变为钢,现代用通入氧气的方法使高温铁水变为钢,其共同的原理是
③地壳中铁元素以铁的氧化物形式存在于铁矿石中,相同质量的$\ce{FeO}$、$\ce{Fe_{2}O_{3}}$、$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中,铁元素含量最高的是
(4)科学研究团队已证实了在嫦娥五号带回的月壤中存在撞击成因的亚微米级磁铁矿。若在实验室用一氧化碳还原23.2 g $\ce{Fe_{3}O_{4}}$,可制得纯铁的质量是多少?
(1)2022年9月,在郑州商代遗址首次发现商代文物黄金面罩,其制作工艺先进,薄如蝉翼,利用了黄金良好的
延展
性。(2)《周礼·考工记》中有关于将铜、锡以不同比例熔合制成功能各异的青铜器的记载。将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中,观察到
锡片表面有气泡产生而铜片没有
,说明金属活动性锡大于铜。古籍曾记载“曾青得铁则化为铜”,向胆矾溶液(即硫酸铜溶液)中加入铁可以得到金属铜,这是古代的湿法炼铜原理,该反应的化学方程式为$\ce{Fe{+}CuSO_{4}\xlongequal{\ \ \ }FeSO_{4}{+}Cu}$
。(3)《水经注·河上》对煤用于冶铁有了明确的文献记载。
①用煤炼铁时,CO与$\ce{Fe_{2}O_{3}}$在高温下反应的化学方程式为
$\ce{3CO{+}Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe{+}3CO_{2}}$
。炼铁过程中为了使煤炭燃烧得更充分,可采取的措施有将煤炭粉碎(合理即可)
(写出一种即可)。②炼得的铁中含有碳、硫、磷等元素,古代造剑采用将铁器烧红后反复击打的方法逐级提纯变为钢,现代用通入氧气的方法使高温铁水变为钢,其共同的原理是
使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳,从而降低含碳量
。③地壳中铁元素以铁的氧化物形式存在于铁矿石中,相同质量的$\ce{FeO}$、$\ce{Fe_{2}O_{3}}$、$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中,铁元素含量最高的是
$\ce{FeO}$
。(4)科学研究团队已证实了在嫦娥五号带回的月壤中存在撞击成因的亚微米级磁铁矿。若在实验室用一氧化碳还原23.2 g $\ce{Fe_{3}O_{4}}$,可制得纯铁的质量是多少?
答案
(1) 延展
(2) 锡片表面有气泡产生而铜片没有；$\ce{Fe{+}CuSO_{4}\xlongequal{\ \ \ }FeSO_{4}{+}Cu}$
(3) ① $\ce{3CO{+}Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe{+}3CO_{2}}$；将煤炭粉碎(合理即可)
② 使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳,从而降低含碳量
③ $\ce{FeO}$
(4) 解:设可制得纯铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{3}O_{4}{+}{4}CO\xlongequal{高温}3Fe{+}{4}CO_{2}}$
$232\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 168$
$23.2\ \mathrm{g}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
$\dfrac{168}{232}=\dfrac{x}{23.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=16.8\ \mathrm{g}$
答:可制得纯铁的质量是$16.8\ \mathrm{g}$。
(2) 锡片表面有气泡产生而铜片没有；$\ce{Fe{+}CuSO_{4}\xlongequal{\ \ \ }FeSO_{4}{+}Cu}$
(3) ① $\ce{3CO{+}Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe{+}3CO_{2}}$；将煤炭粉碎(合理即可)
② 使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳,从而降低含碳量
③ $\ce{FeO}$
(4) 解:设可制得纯铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{3}O_{4}{+}{4}CO\xlongequal{高温}3Fe{+}{4}CO_{2}}$
$232\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 168$
$23.2\ \mathrm{g}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
$\dfrac{168}{232}=\dfrac{x}{23.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=16.8\ \mathrm{g}$
答:可制得纯铁的质量是$16.8\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
本题围绕金属的性质、冶炼及相关计算展开，需结合金属的物理性质、活动性顺序、化学方程式书写与计算等知识逐一分析：
1. 黄金能制成薄如蝉翼的面罩，利用金属可被压成薄片的延展性；
2. 金属活动性顺序中，氢前金属能与稀酸反应生成氢气，氢后不能，据此判断锡和铜的活动性；湿法炼铜是铁置换硫酸铜中的铜，需正确书写反应方程式；
3. 炼铁中CO还原Fe₂O₃的方程式需配平，使燃料充分燃烧可从增大接触面积或增加氧气角度采取措施；炼钢的核心是降低生铁含碳量；比较铁的质量分数时，分别计算三种氧化物中铁的占比即可；
4. 计算纯铁质量时，先写出反应方程式，利用Fe₃O₄与Fe的质量关系列比例式求解。
【解析】
(1) 黄金可制成薄如蝉翼的面罩，是利用了黄金良好的延展性，故填：延展；
(2) 在金属活动性顺序中，锡位于氢前，铜位于氢后，因此将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中，锡片表面有气泡产生而铜片没有，说明锡活动性大于铜；湿法炼铜是铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$；
(3) ① CO与$\ce{Fe_{2}O_{3}}$在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；使煤炭燃烧更充分，可将煤炭粉碎（增大与空气接触面积）或鼓入充足空气等，故填：将煤炭粉碎（合理即可）；
② 古代反复击打铁器、现代通入氧气炼钢，共同原理是使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量；
③ 计算三种氧化物中铁的质量分数：$\ce{FeO}$中铁的质量分数为$\frac{56}{56+16}×100\%≈77.8\%$，$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中铁的质量分数为$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100\%=70\%$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中铁的质量分数为$\frac{56×3}{56×3+16×4}×100\%≈72.4\%$，因此铁元素含量最高的是$\ce{FeO}$；
(4) 解：设可制得纯铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{3}O_{4} + 4CO\xlongequal{高温} 3Fe + 4CO_{2}}$
$\frac{168}{232} = \frac{x}{23.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 16.8\ \mathrm{g}$
答：可制得纯铁的质量是16.8 g。
【答案】
(1) 延展
(2) 锡片表面有气泡产生而铜片没有；$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$
(3) ① $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；将煤炭粉碎（合理即可）
② 使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量
③ $\ce{FeO}$
(4) 可制得纯铁的质量是16.8 g
【知识点】
金属的物理性质、金属活动性顺序、化学方程式计算
【点评】
本题为金属相关知识的综合考查题，涵盖金属性质、活动性、冶炼原理及化学计算等核心知识点，注重基础应用，要求学生掌握金属相关的核心概念与化学计算方法，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕金属的性质、冶炼及相关计算展开，需结合金属的物理性质、活动性顺序、化学方程式书写与计算等知识逐一分析：
1. 黄金能制成薄如蝉翼的面罩，利用金属可被压成薄片的延展性；
2. 金属活动性顺序中，氢前金属能与稀酸反应生成氢气，氢后不能，据此判断锡和铜的活动性；湿法炼铜是铁置换硫酸铜中的铜，需正确书写反应方程式；
3. 炼铁中CO还原Fe₂O₃的方程式需配平，使燃料充分燃烧可从增大接触面积或增加氧气角度采取措施；炼钢的核心是降低生铁含碳量；比较铁的质量分数时，分别计算三种氧化物中铁的占比即可；
4. 计算纯铁质量时，先写出反应方程式，利用Fe₃O₄与Fe的质量关系列比例式求解。
【解析】
(1) 黄金可制成薄如蝉翼的面罩，是利用了黄金良好的延展性，故填：延展；
(2) 在金属活动性顺序中，锡位于氢前，铜位于氢后，因此将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中，锡片表面有气泡产生而铜片没有，说明锡活动性大于铜；湿法炼铜是铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$；
(3) ① CO与$\ce{Fe_{2}O_{3}}$在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；使煤炭燃烧更充分，可将煤炭粉碎（增大与空气接触面积）或鼓入充足空气等，故填：将煤炭粉碎（合理即可）；
② 古代反复击打铁器、现代通入氧气炼钢，共同原理是使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量；
③ 计算三种氧化物中铁的质量分数：$\ce{FeO}$中铁的质量分数为$\frac{56}{56+16}×100\%≈77.8\%$，$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中铁的质量分数为$\frac{56×2}{56×2+16×3}×100\%=70\%$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中铁的质量分数为$\frac{56×3}{56×3+16×4}×100\%≈72.4\%$，因此铁元素含量最高的是$\ce{FeO}$；
(4) 解：设可制得纯铁的质量为$x$。
$\ce{Fe_{3}O_{4} + 4CO\xlongequal{高温} 3Fe + 4CO_{2}}$
$\frac{168}{232} = \frac{x}{23.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 16.8\ \mathrm{g}$
答：可制得纯铁的质量是16.8 g。
【答案】
(1) 延展
(2) 锡片表面有气泡产生而铜片没有；$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$
(3) ① $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；将煤炭粉碎（合理即可）
② 使生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量
③ $\ce{FeO}$
(4) 可制得纯铁的质量是16.8 g
【知识点】
金属的物理性质、金属活动性顺序、化学方程式计算
【点评】
本题为金属相关知识的综合考查题，涵盖金属性质、活动性、冶炼原理及化学计算等核心知识点，注重基础应用，要求学生掌握金属相关的核心概念与化学计算方法，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
