2. 生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量在2%以下。在古代，人们反复锤打在高温下烧红的铁，最终使生铁转化为钢，这也是所谓“百炼成钢”的来历。请你写出上述转变过程中最关键一步反应的化学方程式：。

$\ce{C + O_{2}\xlongequal{高温} CO_{2}}$

【分析】
首先明确“百炼成钢”的核心原理：生铁含碳量（2%~4.3%）高于钢（2%以下），要将生铁转化为钢，需降低含碳量；降低含碳的关键是让生铁中多余的碳在高温下与氧气反应，转化为气体除去，据此写出对应反应的化学方程式。
【解析】
“百炼成钢”过程中，高温下生铁中的过量碳与氧气反应，将碳转化为二氧化碳气体以降低含碳量，该反应的化学方程式为$\ce{C + O_{2}\xlongequal{高温} CO_{2}}$。
【答案】
$\ce{C + O_{2}\xlongequal{高温} CO_{2}}$
【知识点】
碳的化学性质、化学方程式书写
【点评】
本题结合“百炼成钢”的传统工艺，将化学知识与实际应用结合，考察学生对生铁炼钢原理的理解，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.7

3. 下图所示是实验室模拟炼铁的示意图。

(1)实验室模拟炼铁的产品是纯铁,工业炼铁的产品是生铁。纯铁和生铁性能不同的原因是。
(2)实验中A处的硬质玻璃管内的现象是,反应的化学方程式为。
(3)实验中B处的试管中澄清石灰水变浑浊,写出该反应的化学方程式:。
(4)C处导气管口放置燃着的酒精灯的目的是。
(5)为什么实验开始时先通一会儿一氧化碳才开始加热?
(6)反应结束时,若先停止通一氧化碳,再熄灭酒精喷灯,可能出现的后果是什么?

(1) 含碳量不同（或组成不同）
(2) 红棕色固体逐渐变为黑色；$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(4) 点燃尾气，防止有毒的CO污染空气
(5) 排尽装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合发生爆炸
(6) 澄清石灰水倒吸入热的硬质玻璃管中，使玻璃管炸裂，同时生成的铁会重新被空气中的氧气氧化

【分析】本题围绕实验室模拟炼铁的实验展开，需结合铁合金的组成、一氧化碳还原氧化铁的反应原理、实验操作的注意事项等知识点逐一分析。首先明确纯铁与生铁的本质区别是含碳量不同；A处是一氧化碳还原氧化铁的反应，对应物质的颜色变化；B处是生成的二氧化碳与澄清石灰水的反应；C处是处理有毒的尾气一氧化碳；实验开始先通一氧化碳是为了排空气防爆炸，结束时的操作顺序错误会导致倒吸和铁被氧化，需逐一对应知识点解答。
【解析】
(1) 纯铁是铁单质，生铁是铁碳合金，二者性能差异的原因是含碳量不同（生铁含碳量为2%~4.3%，纯铁含碳量极低）。
(2) A处中，红棕色的氧化铁在高温下被一氧化碳还原为黑色的铁粉，因此现象是红棕色固体逐渐变为黑色；反应的化学方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$。
(3) B处试管中，生成的二氧化碳与澄清石灰水的氢氧化钙反应，生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
(4) 一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳会排放到空气中污染环境，因此C处燃着的酒精灯目的是点燃尾气，防止有毒的CO污染空气。
(5) 实验开始时，装置内含有空气，若先加热，一氧化碳与空气混合达到爆炸极限会发生爆炸，因此先通一会儿一氧化碳是为了排尽装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合发生爆炸。
(6) 反应结束时，若先停止通一氧化碳，装置内温度仍较高，此时停止通一氧化碳，装置内压强减小，澄清石灰水会倒吸入热的硬质玻璃管，使玻璃管炸裂；同时，热的铁会与进入装置的空气中的氧气反应，重新被氧化。
【答案】
(1) 含碳量不同（或组成不同）
(2) 红棕色固体逐渐变为黑色；$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(4) 点燃尾气，防止有毒的CO污染空气
(5) 排尽装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合发生爆炸
(6) 澄清石灰水倒吸入热的硬质玻璃管中，使玻璃管炸裂，同时生成的铁会重新被空气中的氧气氧化
【知识点】铁的合金、一氧化碳还原氧化铁、实验安全操作
【点评】本题是初中化学实验基础题，考查实验室炼铁的核心知识点，涵盖物质组成、反应现象、化学方程式书写、实验操作的原理与注意事项，需要学生熟练掌握实验细节，难度适中。
【难度系数】0.3

4.下图是工业炼铁流程示意图。其中,焦炭的作用是燃烧提供能量和；有铁生成的化学方程式为,反应中铁元素的化合价由变为。

制取还原剂CO；$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；+3价；0价

【分析】
要解决本题，需掌握工业炼铁的相关知识：工业炼铁时，焦炭除燃烧提供能量外，还会转化为炼铁所需的还原剂；生成铁的反应是一氧化碳还原赤铁矿；同时要依据化合价规则分析铁元素的化合价变化。
【解析】
1. 焦炭的作用：工业炼铁中，焦炭先与热空气中的氧气反应放热，维持高炉高温；随后焦炭与生成的二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁的还原剂，因此焦炭的另一作用是制取还原剂CO。
2. 生成铁的化学方程式：高温条件下，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$。
3. 铁元素的化合价变化：氧化铁（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）中氧元素为-2价，设铁元素化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$2x + 3×(-2)=0$，解得$x=+3$；生成的铁是单质，单质中元素化合价为0，故铁元素化合价由+3价变为0价。
【答案】
制取还原剂CO；$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；+3价；0价
【知识点】
工业炼铁原理；化学方程式书写；化合价计算
【点评】
本题考查工业炼铁的基础知识点，属于化学核心考点，需准确记忆炼铁的原料作用、反应原理及化合价规则，难度适中。
【难度系数】
0.7

5. 用下列矿物冶炼金属时,容易引起污染的是
【 】

A.黄铁矿($\ce{FeS_{2}}$)
B.赤铁矿($\ce{Fe_{2}O_{3}}$)
C.磁铁矿($\ce{Fe_{3}O_{4}}$)
D.铝土矿($\ce{Al_{2}O_{3}·nH_{2}O}$)

A

【分析】
解题思路：判断冶炼金属时是否易引起污染，需分析各矿物的组成元素，明确冶炼过程中是否会生成有害污染物（如有毒气体）。黄铁矿含硫元素，冶炼时硫会转化为大气污染物二氧化硫；其他选项矿物不含易产生有害气体的元素，冶炼污染小，据此判断。
【解析】
冶炼金属时，若矿物含能转化为有害污染物的元素，则易引发污染。A选项黄铁矿（$\ce{FeS_{2}}$）含硫元素，冶炼铁时，硫元素与氧气反应生成二氧化硫（$\ce{SO_{2}}$），$\ce{SO_{2}}$是形成酸雨的主要污染物，易引起污染；B选项赤铁矿（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）、C选项磁铁矿（$\ce{Fe_{3}O_{4}}$）均为铁的氧化物，冶炼时主要生成铁，无有害气体产生；D选项铝土矿（$\ce{Al_{2}O_{3}·nH_{2}O}$）是铝的水合氧化物，冶炼铝过程中不会产生大量有害污染物。因此选A。
【答案】
A
【知识点】
金属的冶炼、环境污染
【点评】
本题考查金属冶炼过程中的污染判断，核心是分析矿物组成元素在冶炼时的转化产物，属于化学基础考点，难度较低。
【难度系数】
0.7