（6分）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。（1）...

（6分）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。（1）工业上把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入________（写设备名称），在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的________把铁从铁矿石里还原出来。

（2）若铁矿石选用赤铁矿（主要成分是氧化铁），表示炼铁原理的化学方程式为________。

（3）要炼出含铁96%的生铁4000t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量是多少？

（请写出详细的计算过程，结果保留一位小数）

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早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业炼铁把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为：　　 　　 　　 。其中，石灰石起的作用是 　　　　 　　　　 。

（一）甲组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究。

【提出问题】

单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为　　 　　 　　 。为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？

【猜想与假设】

焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全。

【进行实验】

①称取两份相同质量的氧化铁粉末。一份与足量的碳粉均匀混合放入图1装置A的试管中；另一份放入图1装置B的玻璃管中。

②图1装置A和B两组实验同时开始进行。在图1装置B的反应中，实验开始前应先　　 　　 （选填“通CO”或“加热”）； 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是　　　　 　　　 　 。

【实验现象】

当图1装置B的玻璃管中固体完全由　　　 　　 　　 时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），图1装置A的试管中仍有　　　　 　　　　 　 。

【解释与结论】

焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因。

【完善实验】

联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生。为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过图2的检验装置。图2A装置中的试剂是（写名称，下同）　　 　　　　 　　 ，图2B装置中的试剂是氢氧化钠溶液，用以吸收二氧化碳（2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O ）；证明原混合气体中CO2存在的化学方程式　　 　　 ；证明原混合气体中CO存在的实验现象是　　　　　 ；经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2。

（二）精还原铁粉是一种重要的化工原料，某兴趣小组对其进行下列研究：

【物质制备】

利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下：

粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe3C杂质，可用氢气在高温下进一步还原，其反应方程式为

FexOy+yH2xFe+yH2O，Fe3C+2H23Fe+CH4。

【含量测定】

为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数，按图装置进行实验。

已知3CH4+4Fe2O33CO2+6H2O+8Fe（假设每步反应都完全，且不考虑装置内原有空气对测定结果的影响）。

（1）主要实验步骤如下：

①按顺序组装仪器，检查装置的气密性，称量样品和必要装置的质量；

②缓缓通入纯净干燥的H2；

③点燃酒精灯，　　　　　 （填“先点A处，后点C处”或“先点C处，后点A处”）；

④分别熄灭A处、C处酒精灯；

⑤再缓缓通入少量H2；

⑥再次称量必要装置的质量

（2）步骤②的目的是　　　　　 ，验证该步骤目的达到的实验方法是　　　　　 ；

（3）若缺少装置D，则所测氧元素的质量分数将　　　　　 （填“偏大”，“偏小”或“不变”）。

（4）粗还原铁粉样品的质量为15.000g，装置B、E分别增重0.270g和0.330g，则计算样品出中碳、氧元素的质量分数分别是　　　　　 。（列出计算过程，2分）

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（8分）铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。某兴趣小组在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究。

【提出问题】单质碳也具有还原性，为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？焦炭还原四氧化三铁的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全。

【查阅资料】氢氧化钠溶液和澄清石灰水化学性质类似，能与二氧化碳反应，但反应无明显现象。

【进行实验】实验步骤及注意事项如下：

①称取两份相同质量的氧化铁粉末。一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中。

②装置A和B两组实验同时开始进行。在装置B的反应中，实验开始前应先　　　　　 （选填“通CO”或“加热”）；实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 。

【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由 　　　　　　　　　　 时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有红色固体。

【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因。

【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，试写出其中的一个原因：　　　　　 。

【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生。为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2，将该气体通过下图的检验装置，

正确的连接顺序是：C →　　 →　　　 →　　　 → C （选填字母，装置可重复使用）。

经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2，因此装置A的不足之处是　　　　 　　　　　　 。

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我国钢铁年产量居世界第一，为国民经济的发展奠定了坚实的基础。

（一）工业炼铁

工业上以空气、铁矿石、石灰石和_____（写名称）为原料来冶炼生铁。石灰石的作用是_____，铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，某炼铁厂用赤铁矿来炼铁，其炼铁的主要原理是_____（用化学方程式表示）。

（二）铁生锈探究

已知某铁锈的成分为 Fe2O3•xH2O和FeCO3，某兴趣小组的同学在老师指导下测定其组成。

（提出问题1）铁锈的成分是什么？

根据铁锈的成分推测，反应物除了空气中的氧气和水蒸气之外，还有_____参加了反应。

（提出问题2）如何确定此铁锈的组成？

（查阅资料）

①Fe2O3•xH2O失去结晶水温度为110℃，FeCO3在282℃分解为FeO和CO2，Fe2O3在 300℃时不分解。

②本实验条件下，二氧化碳气体的密度为1.80g/L，装置内空气中的水蒸气和二氧化碳对相关数据测定的影响可忽略不计。

（设计方案）兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置（夹持仪器省略）进行实验。

（B装置中药品足量）

（实验步骤）

①连接仪器，并_____。

②取一定量此铁锈样品，准确称得其质量为 5.44g。

③按图所示装入药品，测量并记录相关数据I。

④连接 A、B、C 装置，关闭装置A中活塞，C装置读数后，控制A装置在300℃进行实验。当观察到C装置中有_____现象时，停止加热，待装置冷却后，再次测量并记录相关数据Ⅱ。

（相关数据）

（问题讨论）

（1）装置B中浓硫酸的作用是_____。

（2）量气管中水面上放油的目的是_____。

（3）分析计算测量的数据，求FeCO3的质量（写出计算过程）。_________

（4）下列数据组合能确定Fe2O3•xH2O中x的是_____（填序号）。

①A、B 装置反应前后测得的数据

②A、C 装置反应前后测得的数据

③B、C 装置反应前后测得的数据

（拓展）请你列举一条生活中防止菜刀生锈的措施_____。

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