知识体系构建
脉络梳理，构建知识体系
金属资源综合利用
金属矿物$\begin{cases} 铁的矿物:赤铁矿(\ce{Fe_{2}O_{3}})、磁铁矿(\ce{Fe_{3}O_{4}})、菱铁矿、黄铁矿(\ce{FeS_{2}})和褐铁矿(\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O})等 \\ 铜的矿物:黄铜矿、辉铜矿和孔雀石[\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}]等 \\ 铝的矿物:铝土矿[\ce{Al(OH)_{3}}]、明矾石等 \end{cases}$
金属材料$\begin{cases} 铁\begin{cases} 物理性质:银白色固体,有金属光泽,有良好的导热性、导电性、延展性等 \\ 化学性质\begin{cases} 能与氧气反应\begin{cases} 在干燥的空气中较稳定 \\ 在潮湿的空气中易生锈,发生缓慢氧化 \\ 在纯氧中能燃烧,发生剧烈氧化 \end{cases} \\ 能与\underline{①}\quad\quad 反应,化学方程式为\underline{②}\quad\quad \\ 能与\underline{③}\quad\quad 反应,化学方程式为\underline{④}\quad\quad \end{cases}\Bigg\}\mathrm{⑤}\_\_\_\_\_\_反应 \end{cases} \\ 其他金属(镁、铝、锌、铜)\begin{cases} 物理性质 \\ 化学性质\begin{cases} 都能与氧气反应 \\ \ce{Mg}、\ce{Al}、\ce{Zn}都能与\underline{⑥}\quad\quad\quad\quad 反应,还能与 \\ \underline{⑦}\quad\quad\quad 溶液反应 \\ 铜不能与稀硫酸(或稀盐酸)反应 \end{cases} \end{cases} \\ 合金\begin{cases} 形成:在金属中加入其他元素 \\ 性能:良好的物理、化学和机械性能,如合金的硬度一般比各成分金属大,多数合金的熔点低于组成它的各成分金属的熔点 \\ 常见合金\begin{cases} 铜合金 \\ 铝合金 \\ 铁合金\begin{cases} 生铁的冶炼\begin{cases} 原理:\underline{⑧}\quad\quad\quad\quad\quad\quad \\ 主要原料:\underline{⑨}\quad\quad\quad\quad\quad\quad \\ 主要设备:\underline{⑩}\quad\quad\quad \end{cases} \\ 资源保护:防锈蚀、回收利用废金属等 \end{cases} \end{cases} \end{cases} \end{cases}$
脉络梳理，构建知识体系
金属资源综合利用
金属矿物$\begin{cases} 铁的矿物:赤铁矿(\ce{Fe_{2}O_{3}})、磁铁矿(\ce{Fe_{3}O_{4}})、菱铁矿、黄铁矿(\ce{FeS_{2}})和褐铁矿(\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O})等 \\ 铜的矿物:黄铜矿、辉铜矿和孔雀石[\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}]等 \\ 铝的矿物:铝土矿[\ce{Al(OH)_{3}}]、明矾石等 \end{cases}$
金属材料$\begin{cases} 铁\begin{cases} 物理性质:银白色固体,有金属光泽,有良好的导热性、导电性、延展性等 \\ 化学性质\begin{cases} 能与氧气反应\begin{cases} 在干燥的空气中较稳定 \\ 在潮湿的空气中易生锈,发生缓慢氧化 \\ 在纯氧中能燃烧,发生剧烈氧化 \end{cases} \\ 能与\underline{①}\quad\quad 反应,化学方程式为\underline{②}\quad\quad \\ 能与\underline{③}\quad\quad 反应,化学方程式为\underline{④}\quad\quad \end{cases}\Bigg\}\mathrm{⑤}\_\_\_\_\_\_反应 \end{cases} \\ 其他金属(镁、铝、锌、铜)\begin{cases} 物理性质 \\ 化学性质\begin{cases} 都能与氧气反应 \\ \ce{Mg}、\ce{Al}、\ce{Zn}都能与\underline{⑥}\quad\quad\quad\quad 反应,还能与 \\ \underline{⑦}\quad\quad\quad 溶液反应 \\ 铜不能与稀硫酸(或稀盐酸)反应 \end{cases} \end{cases} \\ 合金\begin{cases} 形成:在金属中加入其他元素 \\ 性能:良好的物理、化学和机械性能,如合金的硬度一般比各成分金属大,多数合金的熔点低于组成它的各成分金属的熔点 \\ 常见合金\begin{cases} 铜合金 \\ 铝合金 \\ 铁合金\begin{cases} 生铁的冶炼\begin{cases} 原理:\underline{⑧}\quad\quad\quad\quad\quad\quad \\ 主要原料:\underline{⑨}\quad\quad\quad\quad\quad\quad \\ 主要设备:\underline{⑩}\quad\quad\quad \end{cases} \\ 资源保护:防锈蚀、回收利用废金属等 \end{cases} \end{cases} \end{cases} \end{cases}$
答案：① 稀硫酸(或稀盐酸)
② $\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$(或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$)
③ 硫酸铜溶液(合理答案均可)
④ $\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$(与上一空对应即可)
⑤ 置换
⑥ 稀硫酸(或稀盐酸)
⑦ $\ce{CuSO_{4}}$(合理答案均可)
⑧ $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
⑨ 铁矿石、焦炭、石灰石、(热)空气
⑩ 高炉
② $\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$(或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$)
③ 硫酸铜溶液(合理答案均可)
④ $\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$(与上一空对应即可)
⑤ 置换
⑥ 稀硫酸(或稀盐酸)
⑦ $\ce{CuSO_{4}}$(合理答案均可)
⑧ $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
⑨ 铁矿石、焦炭、石灰石、(热)空气
⑩ 高炉
解析：
【分析】本题为金属知识体系的梳理填空，需结合金属的化学性质、置换反应、铁的冶炼等核心知识点，按照知识脉络逐一对应填写。首先，铁的化学性质除与氧气反应外，还能与稀酸（稀硫酸或稀盐酸）、排在其后面的金属的盐溶液反应，这两类反应均为置换反应；其次，镁、铝、锌等金属能与稀酸反应，还能与某些金属盐溶液反应；最后，生铁的冶炼原理是一氧化碳还原氧化铁，原料包含铁矿石、焦炭等，设备为高炉。
【解析】根据金属相关知识体系：①铁能与稀硫酸（或稀盐酸）反应，对应化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$（或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$）；②铁还能与排在其后面的金属的盐溶液（如硫酸铜溶液）反应，对应化学方程式为$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；③上述两类反应均属于置换反应；④镁、铝、锌能与稀硫酸（或稀盐酸）反应，还能与金属盐溶液（如$\ce{CuSO_{4}}$）反应；⑤生铁冶炼原理为$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；⑥主要原料为铁矿石、焦炭、石灰石、（热）空气；⑦主要设备为高炉。
【答案】① 稀硫酸(或稀盐酸)；② $\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$(或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$)；③ 硫酸铜溶液(合理答案均可)；④ $\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；⑤ 置换；⑥ 稀硫酸(或稀盐酸)；⑦ $\ce{CuSO_{4}}$(合理答案均可)；⑧ $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；⑨ 铁矿石、焦炭、石灰石、(热)空气；⑩ 高炉
【知识点】金属的化学性质、置换反应、铁的冶炼
【点评】本题是对金属单元核心知识的体系化梳理，考查学生对金属化学性质、铁的冶炼等基础知识点的掌握情况，属于知识整合类基础题。
【难度系数】0.3
【解析】根据金属相关知识体系：①铁能与稀硫酸（或稀盐酸）反应，对应化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$（或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$）；②铁还能与排在其后面的金属的盐溶液（如硫酸铜溶液）反应，对应化学方程式为$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；③上述两类反应均属于置换反应；④镁、铝、锌能与稀硫酸（或稀盐酸）反应，还能与金属盐溶液（如$\ce{CuSO_{4}}$）反应；⑤生铁冶炼原理为$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；⑥主要原料为铁矿石、焦炭、石灰石、（热）空气；⑦主要设备为高炉。
【答案】① 稀硫酸(或稀盐酸)；② $\ce{Fe + H_{2}SO_{4}(稀)\xlongequal{}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$(或$\ce{Fe + 2HCl\xlongequal{}FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$)；③ 硫酸铜溶液(合理答案均可)；④ $\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；⑤ 置换；⑥ 稀硫酸(或稀盐酸)；⑦ $\ce{CuSO_{4}}$(合理答案均可)；⑧ $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；⑨ 铁矿石、焦炭、石灰石、(热)空气；⑩ 高炉
【知识点】金属的化学性质、置换反应、铁的冶炼
【点评】本题是对金属单元核心知识的体系化梳理，考查学生对金属化学性质、铁的冶炼等基础知识点的掌握情况，属于知识整合类基础题。
【难度系数】0.3
1 [2025 泰安改编]煤炭经处理可生成 CO,工业上利用 CO 来炼铁。某兴趣小组同学通过题图探究工业炼铁的反应原理。硬质玻璃管内反应的化学方程式为
$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
，实验装置中存在的不足之处是没有尾气处理装置
。答案：1. $\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$ 没有尾气处理装置
解析：
【分析】
本题考查一氧化碳还原氧化铁的实验，解题思路：1. 回忆工业炼铁的反应原理，确定反应物、生成物及反应条件，书写对应化学方程式；2. 结合一氧化碳的毒性，分析实验装置对尾气的处理情况，找出装置的不足之处。
【解析】
硬质玻璃管内，一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；一氧化碳有毒，会污染空气，该实验装置未对未反应的一氧化碳进行处理，直接排放到空气中，因此装置的不足之处是没有尾气处理装置。
【答案】
$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；没有尾气处理装置
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、化学方程式书写、实验装置评价
【点评】
本题围绕工业炼铁的核心反应和实验装置缺陷展开，属于基础实验题，需掌握炼铁反应原理和一氧化碳的毒性，难度适中。
【难度系数】
0.3
本题考查一氧化碳还原氧化铁的实验，解题思路：1. 回忆工业炼铁的反应原理，确定反应物、生成物及反应条件，书写对应化学方程式；2. 结合一氧化碳的毒性，分析实验装置对尾气的处理情况，找出装置的不足之处。
【解析】
硬质玻璃管内，一氧化碳在高温条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；一氧化碳有毒，会污染空气，该实验装置未对未反应的一氧化碳进行处理，直接排放到空气中，因此装置的不足之处是没有尾气处理装置。
【答案】
$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；没有尾气处理装置
【知识点】
一氧化碳还原氧化铁、化学方程式书写、实验装置评价
【点评】
本题围绕工业炼铁的核心反应和实验装置缺陷展开，属于基础实验题，需掌握炼铁反应原理和一氧化碳的毒性，难度适中。
【难度系数】
0.3
2（1）工业炼铁的主要设备是
（2）工业炼铁的原料包括
A. 焦炭
B. 铁矿石
C. 氢氧化钠
D. 热空气
（3）下列矿石中，主要成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的是
A. 褐铁矿
B. 磁铁矿
C. 明矾石
D. 菱铁矿
（4）写出$\ce{CO}$与$\ce{Fe_{3}O_{4}}$在高温条件下反应的化学方程式：
高炉
。（2）工业炼铁的原料包括
ABD
（填字母）。A. 焦炭
B. 铁矿石
C. 氢氧化钠
D. 热空气
（3）下列矿石中，主要成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的是
B
（填字母）。A. 褐铁矿
B. 磁铁矿
C. 明矾石
D. 菱铁矿
（4）写出$\ce{CO}$与$\ce{Fe_{3}O_{4}}$在高温条件下反应的化学方程式：
$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$
。答案：2.（1）高炉 （2）ABD （3）B （4）$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$
解析：
【分析】
本题考查工业炼铁的相关基础知识，需逐一回忆对应知识点解题：（1）工业炼铁的核心设备为课本明确提及的高炉；（2）工业炼铁原料需结合作用判断：焦炭提供热量与还原剂、铁矿石提供铁元素、热空气提供反应所需氧气，氢氧化钠与炼铁无关；（3）需牢记常见铁矿石的主要成分：磁铁矿对应$\ce{Fe_{3}O_{4}}$，赤铁矿是$\ce{Fe_{2}O_{3}}$，褐铁矿、菱铁矿等成分不同；（4）$\ce{CO}$还原$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的化学方程式需根据氧化还原反应配平，$\ce{CO}$夺取$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中的氧生成$\ce{CO_{2}}$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$被还原为$\ce{Fe}$，配平后原子守恒。
【解析】
（1）工业炼铁的主要设备是高炉，对应课本明确知识点；
（2）工业炼铁原料包括：焦炭（提供热量和还原剂$\ce{CO}$）、铁矿石（提供铁元素）、热空气（提供$\ce{O_{2}}$参与反应），氢氧化钠不用于炼铁，故选ABD；
（3）各矿石主要成分：磁铁矿的主要成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$，对应选项B；
（4）$\ce{CO}$与$\ce{Fe_{3}O_{4}}$在高温下反应，$\ce{CO}$得氧生成$\ce{CO_{2}}$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$失氧生成$\ce{Fe}$，根据原子守恒配平得：$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$。
【答案】
（1）高炉；（2）ABD；（3）B；（4）$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$
【知识点】
工业炼铁、常见矿石成分、化学方程式书写
【点评】
本题为工业炼铁的基础知识点考查，覆盖设备、原料、矿石成分及核心反应方程式，均为初中化学金属冶炼模块的必记内容，侧重基础记忆的准确性，难度较低。
【难度系数】
0.5
本题考查工业炼铁的相关基础知识，需逐一回忆对应知识点解题：（1）工业炼铁的核心设备为课本明确提及的高炉；（2）工业炼铁原料需结合作用判断：焦炭提供热量与还原剂、铁矿石提供铁元素、热空气提供反应所需氧气，氢氧化钠与炼铁无关；（3）需牢记常见铁矿石的主要成分：磁铁矿对应$\ce{Fe_{3}O_{4}}$，赤铁矿是$\ce{Fe_{2}O_{3}}$，褐铁矿、菱铁矿等成分不同；（4）$\ce{CO}$还原$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的化学方程式需根据氧化还原反应配平，$\ce{CO}$夺取$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中的氧生成$\ce{CO_{2}}$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$被还原为$\ce{Fe}$，配平后原子守恒。
【解析】
（1）工业炼铁的主要设备是高炉，对应课本明确知识点；
（2）工业炼铁原料包括：焦炭（提供热量和还原剂$\ce{CO}$）、铁矿石（提供铁元素）、热空气（提供$\ce{O_{2}}$参与反应），氢氧化钠不用于炼铁，故选ABD；
（3）各矿石主要成分：磁铁矿的主要成分为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$，对应选项B；
（4）$\ce{CO}$与$\ce{Fe_{3}O_{4}}$在高温下反应，$\ce{CO}$得氧生成$\ce{CO_{2}}$，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$失氧生成$\ce{Fe}$，根据原子守恒配平得：$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$。
【答案】
（1）高炉；（2）ABD；（3）B；（4）$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_{2}}$
【知识点】
工业炼铁、常见矿石成分、化学方程式书写
【点评】
本题为工业炼铁的基础知识点考查，覆盖设备、原料、矿石成分及核心反应方程式，均为初中化学金属冶炼模块的必记内容，侧重基础记忆的准确性，难度较低。
【难度系数】
0.5