2．早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器．工業(yè)煉鐵把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來．
一氧化碳還原氧化鐵的化學方程式為：3CO+Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO
2．其中，石灰石起的作用是 將礦石中的二氧化硅等雜質轉變?yōu)闋t渣而除去的．
（一）甲組同學在學習煉鐵的相關內(nèi)容時，對煉鐵時還原劑的選擇進行了如下探究．
【提出問題】
單質碳也具有還原性，碳還原氧化鐵的化學方程式為3C+2Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO
2↑．為什么工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石？
【猜想與假設】
焦炭和鐵礦石都是固體，接觸面積小，反應不易完全．
【進行實驗】
①稱取兩份相同質量的氧化鐵粉末．一份與足量的碳粉均勻混合放入圖1裝置A的試管中；另一份放入圖1裝置B的玻璃管中．
②圖1裝置A和B兩組實驗同時開始進行．在圖1裝置B的反應中，實驗開始前應先通CO ，（選填“通CO”或“加熱”）； 實驗結束后應繼續(xù)通入CO直至冷卻至室溫，其原因是防止高溫下鐵又被進入的空氣氧化 ．
【實驗現(xiàn)象】
當圖1裝置B的玻璃管中固體完全由紅色變?yōu)楹谏珪r（選填“紅色變?yōu)楹谏被颉昂谏優(yōu)榧t色”），圖1裝置A的試管中仍有紅色物質．
【解釋與結論】
焦炭和鐵礦石都是固體，接觸面積小，反應確實不易完全，這可能是工業(yè)上不用焦炭作為還原劑直接還原鐵礦石的一個原因．
【完善實驗】
聯(lián)想到單質碳的一些化學性質，甲同學認為在碳還原氧化鐵的反應中可能還會有CO產(chǎn)生．為了證明碳還原氧化鐵所得的氣體中含有CO和CO
2，將該氣體通過圖2的檢驗裝置．圖2A裝置中的試劑是（寫名稱，下同）澄清的石灰水，圖2B裝置中的試劑是氫氧化鈉溶液，用以吸收二氧化碳（2NaOH+CO
2═Na
2CO
3+H2O ）；證明原混合氣體中CO
2存在的化學方程式Ca（OH）
2+CO
2=CaCO
3↓+H
2O；證明原混合氣體中CO存在的實驗現(xiàn)象是黑色粉末變成紅色；經(jīng)過檢驗，證實碳還原氧化鐵所得的氣體中確實含有CO和CO
2．
（二）精還原鐵粉是一種重要的化工原料，某興趣小組對其進行下列研究：
【物質制備】
利用綠礬制備精還原鐵粉的工藝流程如下：
粗還原鐵粉中還含有少量鐵的氧化物和Fe
3C雜質，可用氫氣在高溫下進一步還原，其反應方程式為
Fe
xO
y+yH
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yH
2O，F(xiàn)e
3C+2H
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+CH
4．
【含量測定】
為得到精還原鐵粉并測定粗還原鐵粉中氧和碳元素的質量分數(shù)，按圖裝置進行實驗．
已知3CH
4+4Fe
2O
3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO
2+6H
2O+8Fe（假設每步反應都完全，且不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結果的影響）．
（1）主要實驗步驟如下：
①按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，稱量樣品和必要裝置的質量；
②緩緩通入純凈干燥的H
2；
③點燃酒精燈，先點C處，后點A處（填“先點A處，后點C處”或“先點C處，后點A處”）；
④分別熄滅A處、C處酒精燈；
⑤再緩緩通入少量H
2；
⑥再次稱量必要裝置的質量
（2）步驟②的目的是除去裝置內(nèi)的氧氣（或空氣），防止發(fā)生爆炸，驗證該步驟目的達到的實驗方法是收集尾氣點燃，聽聲音；
（3）若缺少裝置D，則所測氧元素的質量分數(shù)將不變（填“偏大”，“偏小”或“不變”）．
（4）粗還原鐵粉樣品的質量為15.000g，裝置B、E分別增重0.270g和0.330g，則計算樣品出中碳、氧元素的質量分數(shù)分別是0.45%，1.2%．
