11. 随着炼铁技术的进步，对物质资源的综合利用是大势所趋。竖炉冶铁工艺流程如图，根据流程图回答下列问题。

(1)该工艺的主要原料是氧气、和。
(2)赤铁矿的主要成分是(填化学式)，与 CO 反应的化学方程式为。
(3)已知：CH₄ + 2O₂ $\xlongequal{点燃}$ CO₂ + 2H₂O 是催化反应室里发生的反应之一，该反应中，各物质的化合价变化的元素是(填元素符号)。
（4）该工艺流程的优点有（写一种即可）。

甲烷
赤铁矿
Fe₂O₃
$Fe₂O₃+3CO\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}2Fe+3CO₂$
C、O
环保低碳
(或资源综合利用等合理即可)

【解析】
(1) 观察流程图可知，该工艺的主要原料为氧气、天然气（主要成分甲烷）和赤铁矿。
(2) 赤铁矿的主要成分是氧化铁，化学式为${Fe_{2}O_{3}}$；高温下一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为${Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$。
(3) 在${CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2} + 2H_{2}O}$中，碳元素在${CH_{4}}$中为-4价，在${CO_{2}}$中为+4价；氧元素在${O_{2}}$中为0价，在${CO_{2}}$和${H_{2}O}$中为-2价，氢元素化合价不变，故化合价变化的元素是${C}$、${O}$。
(4) 该工艺流程可将尾气回收再利用，实现资源综合利用，减少污染物排放，优点可写环保低碳（或资源综合利用等合理即可）。
【答案】
(1) 甲烷；赤铁矿
(2) ${Fe_{2}O_{3}}$；${Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) ${C}$、${O}$
(4) 环保低碳（或资源综合利用等合理即可）
【知识点】
炼铁原理；化合价变化；化学方程式书写
【点评】
本题以竖炉冶铁工艺流程为背景，考查炼铁相关知识，侧重对物质综合利用理念的考查，提升学生分析应用能力。

知识点 1 金属的腐蚀和防护
1. 铁生锈条件的探究


特别提醒
1. 蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是；植物油的作用是；氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。
2. 铝比铁活泼，却比铁耐腐蚀的原因：。
2. 铁锈
铁锈的主要成分是，颜色为。铁锈的结构很，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，铁制品会完全被腐蚀。
3. 防止铁制品锈蚀的原理和方法
(1)防止铁制品锈蚀的原理：防止铁制品与接触。
（2）防止铁制品锈蚀的方法：
①保持铁制品表面的。
②表面形成：如、、烧制搪瓷、镀耐腐蚀的金属、烤蓝等。
③改变内部结构，制成耐腐蚀的，如。

水生锈和氧气水和氧气水氧气
@@除去水中溶解的氧气隔绝氧气铝在常温下与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜Fe₂O₃·xH₂O红棕色(或褐色)疏松氧气和水清洁、干燥保护膜涂油刷漆合金不锈钢(合理即可)