钢铁是重要的金属材料，在工农业生产和生活中应用非常广泛。
Ⅰ．铁的冶炼
工业炼铁的原理是高温下用CO作还原剂，将铁从其氧化物中还原出来。请回答下列问题：
（1）写出以赤铁矿为原料，高炉炼铁的化学方程式：3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO23CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2；
（2）高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以提供热量外，还能 CO2+C 高温 2COCO2+C 高温 2CO（用化学方程式表示）。
Ⅱ．实验探究炼铁原理：
用如图1装置完成CO还原Fe2O3的实验。缓慢通入一定量的CO，点燃酒精喷灯，继续通入CO，一段时间后，当粉末全部变为黑色时，停止通入CO，熄灭酒精喷灯。
（1）实验开始先缓慢通入一定量的CO，再点燃酒精喷灯的目的是 排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）气球的作用是 收集尾气，防止造成空气污染收集尾气，防止造成空气污染。
Ⅲ．铁的锈蚀与防护
创新意识与科学探究是我们应该逐步形成的必备品格和关键能力。化学兴趣小组对“铁的生锈”进行了如下创新探究。
一、探究铁的生锈条件（夹持仪器已略去）
【实验准备】向气密性良好的如图2装置中装入药品。
【实验现象】
①大约8分钟后观察，发现U形管左侧支管内的液面高于右侧支管内的液面。
②再过8分钟后观察，发现D处蒸馏水中的钢丝棉、B处干燥的钢丝棉表面没有明显变化；C处潮湿的钢丝棉表面出现少量红褐色锈斑，A处盐水浸温的钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，左右支管内的液面高度差明显增大；此时，分别手摸A处装有盐水浸湿的钢丝棉和C处装有潮湿的钢丝棉的支管外壁，前者较热、后者微热。
③24小时后观察，发现U形管左、右侧支管内的液面已基本相平，潮湿的钢丝棉、盐水浸湿的钢丝棉表面均有较多红褐色锈斑，另外2份钢丝棉仍然无明显变化。
【实验思考】
（1）实验中，蒸馏水煮沸并骤冷的目的是 使蒸馏水中不再溶有氧气使蒸馏水中不再溶有氧气。
（2）实验中，4份整理成球状（直径略大于20mm）的钢丝棉的 粗细粗细、总长度等均需相同。
（3）实验中，能说明“铁生锈需要与氧气接触”的实验现象是 cc。
a.A处钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，B处钢丝棉无明显红褐色锈斑
b.A处钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，D处钢丝棉无明显红褐色锈斑
c.C处钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，D处钢丝棉无明显红褐色锈斑
d.C处钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，B处钢丝棉无明显红褐色锈斑
（4）依据“U 形管左侧支管内的液面高于右侧支管内的液面”的现象，可以推知：氯化钠的存在加快了铁的生锈速率氯化钠的存在加快了铁的生锈速率。
二、探究铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质是否一致（夹持仪器已略去）。
【资料信息】
①“暖宝宝”的主要成分：铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐。
②蛭石是当今世界首屈一指的超级保温材料。
③吸水性树脂是一种新型高分子材料，能吸收自身重量几百到几千倍的水分，吸水、保水能力均很强，并可反复释水、吸水。
【实验准备】按如图3连接装置，设计采集频率、采集时间，将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中，密封装置，点击电脑屏幕上的“开始采集”按钮，观察电脑屏幕上的曲线变化。
【实验结果】见图4。
【实验思考】
（1）分析图象可知：时间-湿度时间-湿度曲线与探究一不相符，原因可能与“暖宝宝”原材料中的 吸水性树脂吸水性树脂有关。
（2）铁钉生锈需较长时间，而“暖宝宝”能快速反应的原因可能是 ABAB。
A．铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率
B．蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率
C．“暖宝宝”中氧气含量更高
由此可见，“暖宝宝”的反应原理与铁的生锈本质是一致的。
Ⅳ．测定废铁屑中单质铁的质量，并制取硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）。
某兴趣小组设计实验测定废铁屑中单质铁的质量，并制取硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）。废铁屑的主要成分是铁，同时还有少量氧化铁和碳。实验过程如图5所示。
（1）在反应器中，除了Fe与H2SO4发生反应，还发生的反应有 Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2OFe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O（写出化学反应方程式）和Fe2（SO4）3+Fe═3FeSO4。
（2）滤液M中肯定含有的溶质的化学式是 FeSO4、H2SO4FeSO4、H2SO4。
（3）在实验室中完成操作A的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和 漏斗漏斗。
（4）滤液M经过操作B可得硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）。
已知硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成如下表：
高温
高温
高温
高温
| 温度/℃ | 0 | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 | 64 | 70 | 80 | 90 |
| 溶解度/g | 15.6 | 20.5 | 33.0 | 40.4 | 48.8 | 55.0 | 55.3 | 50.6 | 43.7 | |
| 析出晶体 | FeSO4•7H2O | FeSO4•4H2O | FeSO4•H2O | |||||||
64
64
℃。（5）根据实验数据计算该废铁屑中单质铁的质量为
6.16
6.16
g。（精确到0.01g）（写出计算过程）【答案】3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；CO2+C 2CO；排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸；收集尾气，防止造成空气污染；使蒸馏水中不再溶有氧气；粗细；c；氯化钠的存在加快了铁的生锈速率；时间-湿度；吸水性树脂；AB；Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O；FeSO4、H2SO4；漏斗；64；6.16
高温
高温
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：541引用：1难度：0.3
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1．《天工开物》中描述了系统、连续的炼铁炼钢过程，利用煤炭炼铁，从炼铁炉流出的生铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。下列说法错误的是（ ）
发布：2024/12/25 12:0:1组卷：287引用：4难度：0.9 -
2．在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。
（1）“焦炭炼钢”是先将铁精矿（Fe2O3）和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得到生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO2，则该钢铁厂每年排放CO2的质量为万吨。
（2）为了实现CO2的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂（含Na-Fe3O4），能将CO2转化为汽油，转化步骤如下：
CO2COH2步骤Ⅰ（CH2）nH2步骤Ⅱ汽油步骤Ⅲ
①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是。
②下列说法错误的是（填字母）。
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b.NaFe3O4中O为-2价，Fe为+3价
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②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有。
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3．从1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
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