8. 磁铁矿石(含$\ce{Fe_{3}O_{4}}$)是常用的炼铁原料，工业上可通过如下反应将其中的$\ce{Fe_{3}O_{4}}$转化为$\ce{Fe}$：$\ce{4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{高温} 3Fe + 4CO_{2}}$。
（1）$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中铁元素和氧元素的质量比为________。
（2）假设冶炼过程中铁没有损耗，用含有464 t $\ce{Fe_{3}O_{4}}$的磁铁矿石可提炼出含铁质量分数为96%的生铁多少吨？
答案：【解析】：
(1) 对于$Fe_3O_4$，我们需要计算铁元素和氧元素的质量比。铁的相对原子质量为56，氧的相对原子质量为16。因此，$Fe_3O_4$中铁和氧的质量比可以通过计算得出：
铁元素质量 = 56 × 3 = 168
氧元素质量 = 16 × 4 = 64
质量比 = 168:64 = 21:8
(2) 对于冶炼过程中铁的质量计算，我们首先需要知道$Fe_3O_4$的相对分子质量，它是56 × 3 + 16 × 4 = 232。然后，我们可以根据质量守恒定律，计算出$464tFe_3O_4$中含有的铁的质量。这些铁在冶炼过程中会全部转化为生铁中的铁。最后，我们通过铁的质量分数来计算出生铁的总质量。
$Fe_3O_4$中铁的质量分数$ = \frac{56 × 3}{232} = \frac{168}{232}$
$464tFe_3O_4$中含铁的质量$ = 464t × \frac{168}{232} = 336t（$这是纯铁的质量）
含铁质量分数为96%的生铁质量$ = \frac{336t}{96\%} = 350t$
【答案】：
(1) 21:8
(2) 350t
解析：
【分析】
本题分为两小问，第（1）问是计算化合物中铁元素与氧元素的质量比，需利用相对原子质量乘以原子个数的方法分别算出两种元素的总质量，再化简比值；第（2）问利用铁元素守恒，冶炼过程中铁无损耗，所以$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中的铁全部转化为生铁中的铁，先算出$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中铁元素的质量，再根据生铁中铁的质量分数，用纯铁质量除以质量分数即可得到生铁的总质量。
【解析】
（1）铁的相对原子质量为56，氧的相对原子质量为16，$\ce{Fe_{3}O_{4}}$中铁元素的总质量为$56×3=168$，氧元素的总质量为$16×4=64$，因此铁元素和氧元素的质量比为$168:64=21:8$；
（2）$\ce{Fe_{3}O_{4}}$的相对分子质量为$56×3 + 16×4=232$，$464\ \mathrm{t}\ \ce{Fe_{3}O_{4}}$中含铁的质量为$464\ \mathrm{t} × \frac{168}{232}=336\ \mathrm{t}$，由于冶炼过程中铁无损耗，纯铁质量全部转化为生铁中的铁，含铁质量分数为96%的生铁质量为$\frac{336\ \mathrm{t}}{96\%}=350\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1)21:8；(2)350 t
【知识点】
元素质量比计算、含杂质的化学计算
【点评】
本题考查初中化学基础计算，涉及化学式中元素质量比计算和炼铁过程中含杂质的计算，核心是利用元素守恒思想，明确反应前后铁元素质量不变，是学生需掌握的常规题型，难度不大。
【难度系数】
0.7
9. 古籍中对钢铁冶炼有很多记载。下列对钢铁冶炼各步骤的有关说法正确的是（
）。
A.“垦土拾锭”:铁元素是地壳中含量最高的金属元素
B.“淘洗铁砂”:铁矿石(主要成分为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$)能溶于水
C.“生熟炼铁”:冶炼铁过程中发生了化学变化
D.“锤锻成钢”:生铁高温锻打成钢,碳元素含量升高
答案：【解析】：
A选项：考察地壳中元素的含量排序。地壳中含量最高的元素是氧，含量最高的金属元素是铝，而非铁。因此，A选项错误。
B选项：考察铁矿石的溶解性。铁矿石的主要成分为$Fe_2O_3$，这是一种氧化物，不溶于水。因此，B选项错误。
C选项：考察冶炼铁过程中的变化类型。冶炼铁的过程是通过还原反应将铁矿石中的铁氧化物转化为铁，这是一个化学变化过程。因此，C选项正确。
D选项：考察生铁锻打成钢的过程中的碳含量变化。生铁和钢的主要区别在于它们的碳含量。生铁的碳含量较高，而钢的碳含量较低。因此，将生铁高温锻打成钢的过程中，碳元素含量应该是降低的，而不是升高。D选项错误。
【答案】：C
解析：
【分析】本题为钢铁冶炼相关的化学知识选择题，需逐一分析各选项，结合地壳元素含量、物质溶解性、化学变化判断、生铁与钢的碳含量差异等知识点，判断每个选项的正误，最终确定正确答案。
【解析】A选项：地壳中元素含量排序为氧、硅、铝、铁等，含量最高的金属元素是铝，而非铁，故A错误；B选项：铁矿石主要成分为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$，该氧化物不溶于水，故B错误；C选项：冶炼铁过程中，利用还原剂将铁的氧化物转化为铁单质，有新物质生成，属于化学变化，故C正确；D选项：生铁的碳含量高于钢，生铁高温锻打成钢时，碳元素含量会降低，故D错误。
【答案】C
【知识点】地壳中元素含量、铁的冶炼、生铁和钢的区别
【点评】本题考查钢铁冶炼相关的基础化学知识，侧重对核心概念的理解与应用，难度不大，属于学生应掌握的基础题型。
【难度系数】0.6
10. 火法冶铜是生产铜的常见方法，若以黄铜矿($\mathrm{CuFeS}_2$，其中$\mathrm{Fe}$为$+2$价)为原料冶铜，主要反应有：①$2\mathrm{CuFeS}_2 + \mathrm{O}_2 \stackrel{高温}{=\!=\!=} \mathrm{Cu}_2\mathrm{S} + 2\mathrm{FeS} + \mathrm{SO}_2$
②$2\mathrm{Cu}_2\mathrm{S} + 3\mathrm{O}_2 \stackrel{高温}{=\!=\!=} 2\mathrm{Cu}_2\mathrm{O} + 2\mathrm{SO}_2$ ③$\mathrm{Cu}_2\mathrm{S} + 2\mathrm{Cu}_2\mathrm{O} \stackrel{高温}{=\!=\!=} 6\mathrm{Cu} + \mathrm{SO}_2 \uparrow$
(1) 反应②前后铜的化合价
（选填“升高”“降低”或“不变”）。
(2) $\mathrm{Cu}_2\mathrm{S}$和$\mathrm{CuO}$中铜的质量分数
（选填“相同”或“不相同”）。
答案：(1) 不变 (2) 相同
解析：
【分析】
本题考查化合价判断和元素质量分数计算，解题思路如下：
(1) 对于反应②，需先根据化合物中正负化合价代数和为0的规则，分别计算反应物$\mathrm{Cu}_2\mathrm{S}$和生成物$\mathrm{Cu}_2\mathrm{O}$中铜元素的化合价，对比即可得出变化情况。
(2) 计算$\mathrm{Cu}_2\mathrm{S}$和$\mathrm{CuO}$中铜元素的质量分数，需利用公式：某元素质量分数=（该元素相对原子质量×原子个数）/化合物相对分子质量×100%，分别计算后比较结果。
【解析】
(1) 反应②中，$\mathrm{Cu}_2\mathrm{S}$里$\mathrm{S}$为-2价，设$\mathrm{Cu}$化合价为$a$，根据化合价规则：$2a + (-2)=0$，解得$a=+1$；$\mathrm{Cu}_2\mathrm{O}$里$\mathrm{O}$为-2价，设$\mathrm{Cu}$化合价为$b$，则$2b + (-2)=0$，解得$b=+1$，故铜的化合价不变。
(2) 计算铜的质量分数：
$\mathrm{Cu}_2\mathrm{S}$的相对分子质量=$64×2 +32=160$，铜的质量分数=$\frac{64×2}{160}×100\%=80\%$；
$\mathrm{CuO}$的相对分子质量=$64+16=80$，铜的质量分数=$\frac{64}{80}×100\%=80\%$，两者相同。
【答案】
(1) 不变 (2) 相同
【知识点】
化合价计算、元素质量分数计算
【点评】
本题为化学基础题，考查化合价规则和元素质量分数的基本计算，只要掌握相关公式和规则即可轻松解答，属于对核心基础知识点的直接应用。
【难度系数】
0.8
