10. 铁是人类社会使用最广泛的金属。
图1是实验室模拟工业炼铁。

(1)铁在自然界主要以$\ce{Fe_{2}O_{3}}$等化合物的形式存在,说明常温下,铁的化学性质较(填“活泼”或“稳定”)。
(2)利用装置A制备CO,反应原理是$\ce{HCOOH\xlongequal[80\mathrm{～}90\ °\mathrm{C}]{浓H_{2}SO_{4}} CO\uparrow + H_{2}O}$,该反应属于(填基本反应类型)。该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是(写一点)。
(3)炼铁的部分操作顺序为:Ⅰ.点燃E处酒精灯;Ⅱ.先通一会儿CO,再点燃C处酒精喷灯;Ⅲ.装置C中的反应结束后,应先熄灭C处酒精喷灯,继续……;Ⅳ.……
①步骤Ⅲ的具体操作应该是:先熄灭C处酒精喷灯,继续。
②装置C中红棕色粉末变黑的化学方程式为。
③装置E的作用是。
(4)加热时固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析:若反应温度控制在600~$700\ °\mathrm{C}$,得到的固体有(填化学式);为提高铁的产率,可将温度控制在(填温度范围)。

学霸101

活泼
分解反应
受热更均匀
通CO
$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
处理尾气，防止污染空气
$\ce{Fe_{3}O_{4}}$、$\ce{FeO}$
850 ℃以上

【分析】
1. 铁在自然界主要以化合物形式存在，说明常温下铁易与其他物质反应，据此判断化学性质；
2. 根据反应的反应物、生成物种类判断基本反应类型，结合加热方式（水浴加热）分析优点；
3. 炼铁实验结束后，需防止生成的铁被氧化，故需继续通CO；CO还原氧化铁生成铁和二氧化碳，据此写方程式；CO有毒，需尾气处理；
4. 结合温度变化曲线，分析不同温度下的固体产物，确定提高铁产率的温度范围。
【解析】
(1) 铁在自然界以化合物形式存在，说明常温下铁易与其他物质反应，化学性质较活泼，故填“活泼”；
(2) 反应$\ce{HCOOH\xlongequal[80～90\ °C]{浓H_{2}SO_{4}} CO\uparrow + H_{2}O}$是一种物质生成两种物质，符合“一变多”的特征，属于分解反应；该加热方式为水浴加热，优点是受热更均匀；
(3) ①步骤Ⅲ中，反应结束后先熄灭C处酒精喷灯，需继续通CO，直至玻璃管冷却，防止生成的铁在高温下被氧化，同时防止石灰水倒吸；②装置C中，高温下CO还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$生成Fe和$\ce{CO_{2}}$，化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$；③装置E的作用是点燃尾气中的CO，防止有毒的CO污染空气；
(4) 根据温度曲线，600~700℃时得到的固体为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$、$\ce{FeO}$；要提高铁的产率，需将温度控制在850℃以上，此时生成铁单质。
【答案】
活泼
分解反应
受热更均匀
通CO
$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_{2}}$
处理尾气，防止污染空气
$\ce{Fe_{3}O_{4}}$、$\ce{FeO}$
850 ℃以上
【知识点】
金属的化学性质、基本反应类型、一氧化碳还原金属氧化物
【点评】
本题围绕实验室模拟工业炼铁展开，综合考查金属性质、反应类型、实验操作、化学方程式书写及图像分析能力，是金属冶炼的典型题目，需掌握实验细节和图像解读方法，难度适中。
【难度系数】
0.5