19.钢铁工业加速绿色转型，由“碳冶金”向“氢冶金”升级。工程师在高炉炼铁的基础上，开发了氢基竖炉炼铁新工艺，其流程如图。

(1)高温下还原室中CO发生反应的化学方程式为。
(2)从环保的角度分析，采用新工艺炼铁的优点是。
(3)图中合成气由甲烷和水反应制得：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal[催化剂]{高温} 3H_{2} + CO}$，也可由焦炭和水反应制得：$\ce{C + H_{2}O\xlongequal{高温} H_{2} + CO}$。请计算：消耗相同质量的水，理论上前者与后者制得$\ce{H_{2}}$的质量比为。

(1) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；(2) 减少碳排放，降低温室效应影响（合理即可）；(3) $\boldsymbol{3:1}$

解：
(1) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(2) 可减少二氧化碳的排放，缓解温室效应，更加环保（合理即可）
(3) 设消耗水的质量均为$m$
根据反应$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal[催化剂]{高温} 3H_{2} + CO}$，每18份质量的水生成6份质量的$\ce{H_{2}}$，则质量为$m$的水生成$\ce{H_{2}}$的质量为$\frac{6m}{18}=\frac{m}{3}$
根据反应$\ce{C + H_{2}O\xlongequal{高温} H_{2} + CO}$，每18份质量的水生成2份质量的$\ce{H_{2}}$，则质量为$m$的水生成$\ce{H_{2}}$的质量为$\frac{2m}{18}=\frac{m}{9}$
二者制得$\ce{H_{2}}$的质量比为$\frac{m}{3}:\frac{m}{9}=3:1$
最终

20. 清代文人倪慎枢在《采铜炼铜记》中记载了古代湿法炼铜转火法精炼的工艺：
“……用炭八九千斤，不过得铜五六百斤。”为了验证这一历史工艺中的化学原
理，小明取木炭和氧化铜的粉末混合物，高温加热一段时间，冷却后，称得剩余固体质量如图所示。
(1)由图可知生成二氧化碳的质量为g。
(2)试计算参加反应的氧化铜的质量。(写出计算过程，相对原子质量:C—12 O—16 Cu—64)

(1) $\boldsymbol{4.4}$

解：
(1) 根据质量守恒定律，生成二氧化碳的质量为$30\ \mathrm{g}-25.6\ \mathrm{g}=4.4\ \mathrm{g}$。
(2) 设参加反应的氧化铜的质量为$x$。
$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}\uparrow}$
$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 160\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 44$
$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 4.4\ \mathrm{g}$
$\frac{160}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：$x=16\ \mathrm{g}$
答：参加反应的氧化铜的质量为16g。