2．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业炼铁把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．
一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为：3CO+Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2．其中，石灰石起的作用是将矿石中的二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去的．
（一）甲组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．
【提出问题】
单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为3C+2Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO
2↑．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】
焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入图1装置A的试管中；另一份放入图1装置B的玻璃管中．
②图1装置A和B两组实验同时开始进行．在图1装置B的反应中，实验开始前应
先通CO（选填“通CO”或“加热”）； 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是防止高温下铁又被进入的空气氧化．
【实验现象】
当图1装置B的玻璃管中固体完全由红色变为黑色时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），图1装置A的试管中仍有红色物质．
【解释与结论】
焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【完善实验】
联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO
2，将该气体通过图2的检验装置．图2A装置中的试剂是（写名称，下同）澄清的石灰水，图2B装置中的试剂是氢氧化钠溶液，用以吸收二氧化碳（2NaOH+CO
2═Na
2CO
3+H2O ）；证明原混合气体中CO
2存在的化学方程式Ca（OH）
2+CO
2=CaCO
3↓+H
2O；证明原混合气体中CO存在的实验现象是黑色粉末变成红色；经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO
2．
（二）精还原铁粉是一种重要的化工原料，某兴趣小组对其进行下列研究：
【物质制备】
利用绿矾制备精还原铁粉的工艺流程如下：
粗还原铁粉中还含有少量铁的氧化物和Fe
3C杂质，可用氢气在高温下进一步还原，其反应方程式为Fe
xO
y+yH
2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$xFe+yH
2O，Fe
3C+2H
2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+CH
4．
【含量测定】
为得到精还原铁粉并测定粗还原铁粉中氧和碳元素的质量分数，按图装置进行实验．
已知3CH
4+4Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO
2+6H
2O+8Fe（假设每步反应都完全，且不考虑装置内原有空气对测定结果的影响）．
（1）主要实验步骤如下：
①按顺序组装仪器，检查装置的气密性，称量样品和必要装置的质量；
②缓缓通入纯净干燥的H
2；
③点燃酒精灯，先点A处，后点C处（填“先点A处，后点C处”或“先点C处，后点A处”）；
④分别熄灭A处、C处酒精灯；
⑤再缓缓通入少量H
2；
⑥再次称量必要装置的质量
（2）步骤②的目的是除去装置内的氧气，防止发生爆炸，验证该步骤目的达到的实验方法是收集尾气靠近燃着的酒精灯，听声音；
（3）若缺少装置D，则所测氧元素的质量分数将不变（填“偏大”，“偏小”或“不变”）．
（4）粗还原铁粉样品的质量为15.000g，装置B、E分别增重0.270g和0.330g，则计算样品出中碳、氧元素的质量分数分别是0.6%，1.6%．（列出计算过程）
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