9. 新素材 低碳冶金技术的发展为我国实现2060年“碳中和”目标提供了有力的保障,其中氢冶金技术成为最受关注的领域。目前,氢气主要来源于化石燃料制氢,竖炉氢冶炼铁工艺流程如图所示。

(1)“煤造气”过程发生的反应之一如下:${C + H_{2}O\xlongequal{高温}}\_\_\_\_\_\_{+H_{2}}$,该反应中碳体现出性。
(2)用氢气代替一氧化碳炼铁可有效降低二氧化碳的排放。计算用氢气冶炼1000t赤铁矿(纯度为80%)时,可减少排放二氧化碳的质量。(写出计算过程)
(3)某种热分析仪记录下48.0g${Fe_{2}O_{3}}$被${H_{2}}$逐步还原成铁的有关数据,得到固体质量与反应温度的关系曲线如图所示,计算分析P点固体的化学式为。

9. (1) CO 还原
(2) 解：设冶炼 1000t 赤铁矿（纯度为 80%）时，产生二氧化碳的质量为 x，则
$ Fe_2O_3 + 3CO \xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_2 $
160 132
$ 1000t × 80\% $ x
$ \frac{160}{132} = \frac{1000t × 80\%}{x} $
解得 $ x = 660t $
答：可减少排放二氧化碳的质量为 660t。
(3) $ Fe_3O_4 $
解析：(3) 48.0g $ Fe_2O_3 $ 中铁元素的质量为 $ 48.0g × \frac{56 × 2}{56 × 2 + 16 × 3} × 100\% = 33.6g $，而反应过程中，固体中铁元素质量不变，则 P 点固体中氧元素的质量为 $ 46.4g - 33.6g = 12.8g $，则此时固体中铁、氧原子个数比为 $ \frac{33.6g}{56} : \frac{12.8g}{16} = 3 : 4 $，则 P 点固体的化学式为 $ Fe_3O_4 $。

10. (2024·镇江期中)食品脱氧剂主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠等。实验小组展开如下探究。
【资料】①脱氧剂中会添加硅藻土干燥剂(吸收水分),同时疏松配料,使铁粉更易与氧气接触。硅藻土含量应通常控制在最佳用量比,用量比=硅藻土用量÷脱氧剂用量×100%;②800℃时,氧化铁能分解得到黑色固体氧化物和一种常见气体;③颜色:四氧化三铁:黑色,氧化亚铁:黑色。
实验一:按图1装置进行实验,利用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量变化,如图2所示。

(1)结合图2分析,集气瓶②中铁粉发生脱氧反应的依据是。
(2)结合图1和图2,说明铁粉发生脱氧反应需要${O_{2}}$和。
实验二:室温下,在一定量的脱氧剂中加入不同质量的硅藻土,图3是每克脱氧剂中硅藻土用量与脱氧时间的关系图。

(3)硅藻土的最佳用量比是%。
(4)硅藻土用量高于最佳用量比时,脱氧速度会减慢,可能的原因是。
实验三:将使用后的脱氧剂处理得到24g氧化铁,800℃时持续加热,得到剩余黑色固体21.6g。请回答:
(5)某同学认为该黑色固体不可能是Fe,其判断理由是。该黑色固体可能是:a.四氧化三铁;b.氧化亚铁;c.。
(6)计算:该黑色固体的成分是(写化学式)。

10. (1) 氧气含量减小 (2) 水 (3) 35 (4) 硅藻土包裹在铁粉表面，使铁粉不能与氧气充分接触 (5) 铁是单质不是氧化物 四氧化三铁和氧化亚铁的混合物 (6) FeO
解析：(1) 由图 2 可知②氧气含量减小，说明集气瓶②中铁粉发生脱氧反应。(2) 集气瓶①和集气瓶②中的变量为水，集气瓶①中没有水，集气瓶②中有水，故可知铁粉发生脱氧反应需要水。(3) 图 3 是每克脱氧剂中硅藻土用量与脱氧时间的关系图，可知，当硅藻土的用量为 0.35g 时，脱氧时间最短，故硅藻土的最佳用量比是 $ \frac{0.35g}{1g} × 100\% = 35\% $。(4) 硅藻土用量过多时，包裹在铁粉表面，使铁粉不能与氧气充分接触，脱氧速度会减慢。(5) 由资料②可知，氧化铁分解生成铁的氧化物，而铁属于单质，所以不可能是铁；结合猜想 a 和 b 可作出猜想黑色固体为四氧化三铁和氧化亚铁的混合物。(6) 24g $ Fe_2O_3 $ 固体中铁元素的质量为 16.8g，则生成铁的氧化物中氧元素的质量为 $ 21.6g - 16.8g = 4.8g $，设该铁的氧化物的化学式为 $ Fe_xO_y $，则有 $ 56x : 16y = 16.8g : 4.8g $，$ x : y = 1 : 1 $，即该黑色固体的成分为 FeO。