5. 高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石等，其过程可用下图表示，请完成下列问题。已知：气体①、气体②和固体③均属于氧化物。

（1）气体①的化学式为。
（2）反应Ⅱ的化学方程式为，从能量角度看，该反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）固体③能与矿石中的二氧化硅在高温条件下反应，形成炉渣[主要成分是硅酸钙（CaSiO₃）]，写出反应的化学方程式。

5. (1) $\ce{CO_{2}}$ (2) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$ 吸热 (3) $\ce{CaO + SiO_{2} = CaSiO_{3}}$

【分析】
要解决本题，需结合高炉炼铁的反应流程分析各物质与反应：
1. 反应Ⅰ中，焦炭与空气反应，氧气充足时焦炭燃烧生成$\ce{CO_{2}}$，因此气体①为$\ce{CO_{2}}$；
2. 反应Ⅱ是气体①（$\ce{CO_{2}}$）与焦炭在高温下反应，生成炼铁所需的还原剂$\ce{CO}$；
3. 反应Ⅴ中，石灰石高温分解生成$\ce{CaO}$，固体③为$\ce{CaO}$，$\ce{CaO}$可与矿石中的$\ce{SiO_{2}}$反应生成炉渣$\ce{CaSiO_{3}}$，用于除去杂质。
【解析】
（1）反应Ⅰ中，焦炭在空气中充分燃烧生成$\ce{CO_{2}}$，故气体①的化学式为$\ce{CO_{2}}$；
（2）反应Ⅱ是$\ce{CO_{2}}$与焦炭在高温下反应生成$\ce{CO}$，化学方程式为$\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$；该反应需要吸收热量，属于吸热反应；
（3）固体③为石灰石分解生成的$\ce{CaO}$，$\ce{CaO}$与$\ce{SiO_{2}}$反应生成$\ce{CaSiO_{3}}$，化学方程式为$\ce{CaO + SiO_{2} = CaSiO_{3}}$。
【答案】
(1) $\ce{CO_{2}}$；(2) $\ce{CO_{2} + C\xlongequal{高温} 2CO}$，吸热；(3) $\ce{CaO + SiO_{2} = CaSiO_{3}}$
【知识点】
高炉炼铁原理、化学方程式书写、吸热反应判断
【点评】
本题围绕高炉炼铁的核心反应展开，考查炼铁过程中物质推断、反应方程式书写及反应能量变化，属于化学基础应用类题目，需掌握高炉炼铁的基本流程与反应原理。
【难度系数】
0.7

6.《三省边防备览》中记载了古法炼铁：“铁炉高一丈七八尺，中空，上有洞放烟，下层放炭，中安矿石。矿石几百斤，用炭若干斤，皆有分两，不可增减。旁用风箱，十余人轮流曳之，日夜不断火。炉底有桥，矿渣分出，矿之化为铁者，流出成铁板。”
（1）文中“日夜不断火”，原理是（用化学方程式表达）。
（2）“旁用风箱，十余人轮流曳之”，用风箱不断鼓风的目的是。
（3）“流出成铁板”中的“铁板”属于（填“纯净物”或“混合物”）。

6. (1) $\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$ (2) 提供充足的氧气，使碳完全燃烧 (3) 混合物

【分析】
本题结合古法炼铁的情境，考查碳的燃烧、燃烧条件、物质分类等基础化学知识，需逐一分析每个问题对应的化学原理：
（1）“日夜不断火”依靠碳燃烧放热维持炉温，对应碳燃烧的化学反应；
（2）风箱鼓风可增加炉内氧气含量，结合燃烧的条件分析其目的；
（3）“铁板”是生铁，属于铁的合金，根据物质组成判断类别。
【解析】
（1）碳在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳，该反应放热维持炉火，化学方程式为$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$；
（2）风箱不断鼓风，能为炉内提供充足的氧气，使碳完全燃烧，保证炉内持续有足够的高温，满足炼铁的反应需求；
（3）“铁板”是生铁，生铁是铁和碳等组成的合金，含有多种物质，因此属于混合物。
【答案】
(1) $\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃} CO_{2}}$；(2) 提供充足的氧气，使碳完全燃烧；(3) 混合物
【知识点】
碳的燃烧、混合物判断、合金
【点评】
本题将化学知识与古代炼铁工艺结合，考查基础化学核心知识点，既体现了化学在古代生产中的应用，又难度适中，适合学生巩固相关知识。
【难度系数】
0.7

7. 炼铁工业中高炉煤气的一种新的处理过程如右图所示，有关该过程的叙述错误的是（）

A.$\ce{Fe_{3}O_{4}}$和$\ce{CaO}$均可循环利用
B.最终可减少煤气中$\ce{CO_{2}}$的排放量
C.混合气体甲的主要成分为$\ce{H_{2}O}$和$\ce{N_{2}}$
D.在反应中C、H、Fe、Ca元素的化合价都发生了变化

7. D

【分析】
要解决这道题，需先梳理图中各反应的物质转化关系，逐一分析每个选项：首先判断物质是否循环利用，再分析气体成分、CO₂排放量，最后检查元素化合价变化情况。
【解析】
逐一分析选项：
1. 选项A：Fe₃O₄在反应①中被还原为Fe，反应④中Fe又转化为Fe₃O₄；CaO在反应②中转化为CaCO₃，反应③中CaCO₃分解重新生成CaO，二者均可循环利用，A正确。
2. 选项B：高炉煤气中的CO转化为CO₂，后续CO₂参与反应生成CO循环利用，减少了CO₂的直接排放，B正确。
3. 选项C：高炉煤气中的N₂不参与反应，H₂与Fe₃O₄反应生成H₂O，因此混合气体甲的主要成分为H₂O和N₂，C正确。
4. 选项D：反应中Ca元素在CaO和CaCO₃中均为+2价，化合价未发生变化，并非C、H、Fe、Ca所有元素的化合价都改变，D错误。
【答案】
D
【知识点】
铁的冶炼、化合价、物质循环利用
【点评】
本题结合炼铁工业的新处理流程，考查物质转化、元素化合价等知识点，需要学生仔细分析图中反应关系，判断选项正误，难度适中。
【难度系数】
0.5

8. 我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如下页图1，该方法的生产过程用下页图2表示。
甲 CaCO₃ 炼铁余热
查阅资料：Ⅰ. 潮泥灰的主要成分是石灰石。
Ⅱ. 一般把含碳量1.7%～6.7%的称为生铁，含碳量小于0.05%的称为熟铁。

（1）煤炭的作用是（写一点即可）。
（2）以赤铁矿为例，炼铁炉中生成铁的化学方程式为。
（3）潮泥灰的主要作用是。
（4）翻炒时“众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁”，原理是利用氧气等物质将生铁中过多的元素和其他杂质除去。

8. (1) 完全燃烧提供热量(或与二氧化碳反应，生成一氧化碳) (2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$ (3) 与矿石中的杂质反应，将杂质转化为炉渣除去 (4) 碳(或C)

【分析】
本题围绕古代“炒钢法”考查炼铁相关知识，需结合炼铁的原料作用、反应原理、生铁与熟铁的区别等知识点分析：（1）煤炭在炼铁中的作用可从提供能量和生成还原剂两方面考虑；（2）赤铁矿炼铁是一氧化碳还原氧化铁，需注意反应条件和配平；（3）石灰石（潮泥灰主要成分）在炼铁中用于除去杂质；（4）生铁和熟铁的核心差异是含碳量，炒钢是降低含碳量。
【解析】
（1）炼铁过程中，煤炭燃烧放热可维持高温环境，同时煤炭与CO₂反应生成的CO是炼铁的还原剂，故作用为完全燃烧提供热量（或与二氧化碳反应生成一氧化碳）；
（2）赤铁矿的主要成分Fe₂O₃在高温下与CO反应生成Fe和CO₂，化学方程式为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$；
（3）潮泥灰主要成分为石灰石，高温下分解生成CaO，CaO与矿石中的杂质（如SiO₂）反应转化为炉渣，从而除去杂质；
（4）生铁含碳量较高，熟铁含碳量低，翻炒时氧气与生铁中过多的碳反应，除去碳元素得到熟铁。
【答案】
(1) 完全燃烧提供热量(或与二氧化碳反应，生成一氧化碳)
(2) $\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$
(3) 与矿石中的杂质反应，将杂质转化为炉渣除去
(4) 碳(或C)
【知识点】
铁的冶炼、化学方程式书写、生铁与熟铁的区别
【点评】
本题结合古代钢铁冶炼工艺，考查炼铁的核心基础知识，将化学知识与实际应用结合，难度适中，要求学生掌握炼铁的原料作用、反应原理及生铁和熟铁的含碳量差异。
【难度系数】
0.6