18（10分）铁的冶炼：竖炉炼铁的工艺流程如图所示。
（1）“燃烧室”中$\ce{CH_{4}}$完全燃烧的化学方程式为
（2）分别写出“还原反应室”中炼铁的两个反应的化学方程式：
（3）$\ce{CH_{4}}$与高温尾气中的$\ce{CO_{2}}$或$\ce{H_{2}O}$都能反应生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，则$\ce{16\ g\ CH_{4}}$在“催化反应室”中完全反应后，理论上得到$\ce{H_{2}}$的质量$(m)$的范围是
（1）“燃烧室”中$\ce{CH_{4}}$完全燃烧的化学方程式为
$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$
，“燃烧室”中$\ce{CH_{4}}$燃烧的作用是放出大量的热,提供冶炼铁所需要的高温条件
。（2）分别写出“还原反应室”中炼铁的两个反应的化学方程式：
$\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$
、$\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$
。（3）$\ce{CH_{4}}$与高温尾气中的$\ce{CO_{2}}$或$\ce{H_{2}O}$都能反应生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，则$\ce{16\ g\ CH_{4}}$在“催化反应室”中完全反应后，理论上得到$\ce{H_{2}}$的质量$(m)$的范围是
$4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$
。答案：18. (1) $\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$ 放出大量的热,提供冶炼铁所需要的高温条件 (2) $\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$ $\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$ (3) $4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$
【解析】(3) $\ce{CH_{4}}$ 与 $\ce{CO_{2}}$ 发生的反应为 $\ce{CH_{4} +CO_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}2CO +2H_{2}}$ ,16 g $\ce{CH_{4}}$ 完全反应生成4 g $\ce{H_{2}}$;$\ce{CH_{4}}$ 与 $\ce{H_{2}O}$ 发生的反应为 $\ce{CH_{4} +H_{2}O(g)\xlongequal[催化剂]{高温}CO +3H_{2}}$ ,16 g $\ce{CH_{4}}$ 完全反应生成6 g $\ce{H_{2}}$。因此,理论上得到 $\ce{H_{2}}$ 的质量$(m)$的范围是 $4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$。
【解析】(3) $\ce{CH_{4}}$ 与 $\ce{CO_{2}}$ 发生的反应为 $\ce{CH_{4} +CO_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}2CO +2H_{2}}$ ,16 g $\ce{CH_{4}}$ 完全反应生成4 g $\ce{H_{2}}$;$\ce{CH_{4}}$ 与 $\ce{H_{2}O}$ 发生的反应为 $\ce{CH_{4} +H_{2}O(g)\xlongequal[催化剂]{高温}CO +3H_{2}}$ ,16 g $\ce{CH_{4}}$ 完全反应生成6 g $\ce{H_{2}}$。因此,理论上得到 $\ce{H_{2}}$ 的质量$(m)$的范围是 $4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$。
解析：
【分析】
本题为竖炉炼铁的工艺流程题，需结合炼铁原理、化学方程式书写及相关计算解题：
（1）$\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，反应放热，可提供炼铁所需的高温条件；
（2）还原反应室中，$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$作为还原剂，在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$生成铁；
（3）催化反应室中，$\ce{CH_{4}}$分别与$\ce{CO_{2}}$、$\ce{H_{2}O}$反应生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，需分别计算16g $\ce{CH_{4}}$完全反应时生成$\ce{H_{2}}$的质量，从而确定质量范围。
【解析】
（1）$\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$；该反应放出大量的热，能为还原反应室提供冶炼铁所需的高温条件。
（2）还原反应室中，$\ce{CO}$在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的化学方程式为$\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；$\ce{H_{2}}$在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的化学方程式为$\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$。
（3）设$\ce{CH_{4}}$与$\ce{CO_{2}}$反应生成$\ce{H_{2}}$的质量为$x$，反应为$\ce{CH_{4} +CO_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}2CO +2H_{2}}$，$\ce{CH_{4}}$相对分子质量为16，生成$\ce{H_{2}}$总相对质量为$2×2=4$，则：
$\frac{16}{4}=\frac{16\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=4\ \mathrm{g}$；
设$\ce{CH_{4}}$与$\ce{H_{2}O}$反应生成$\ce{H_{2}}$的质量为$y$，反应为$\ce{CH_{4} +H_{2}O(g)\xlongequal[催化剂]{高温}CO +3H_{2}}$，生成$\ce{H_{2}}$总相对质量为$3×2=6$，则：
$\frac{16}{6}=\frac{16\ \mathrm{g}}{y}$，解得$y=6\ \mathrm{g}$；
因此，理论上得到$\ce{H_{2}}$的质量范围是$4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$；放出大量的热，提供冶炼铁所需要的高温条件
(2) $\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；$\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$
(3) $4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$
【知识点】
化学方程式书写；铁的冶炼；根据化学方程式计算
【点评】
本题以竖炉炼铁工艺流程为载体，考查炼铁原理、化学方程式书写及相关计算，需理解流程中物质的转化关系，掌握常见反应的化学方程式书写方法，计算时需准确分析反应的物质的量关系。
【难度系数】
0.5
本题为竖炉炼铁的工艺流程题，需结合炼铁原理、化学方程式书写及相关计算解题：
（1）$\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，反应放热，可提供炼铁所需的高温条件；
（2）还原反应室中，$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$作为还原剂，在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$生成铁；
（3）催化反应室中，$\ce{CH_{4}}$分别与$\ce{CO_{2}}$、$\ce{H_{2}O}$反应生成$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$，需分别计算16g $\ce{CH_{4}}$完全反应时生成$\ce{H_{2}}$的质量，从而确定质量范围。
【解析】
（1）$\ce{CH_{4}}$完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，化学方程式为$\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$；该反应放出大量的热，能为还原反应室提供冶炼铁所需的高温条件。
（2）还原反应室中，$\ce{CO}$在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的化学方程式为$\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；$\ce{H_{2}}$在高温下还原$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的化学方程式为$\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$。
（3）设$\ce{CH_{4}}$与$\ce{CO_{2}}$反应生成$\ce{H_{2}}$的质量为$x$，反应为$\ce{CH_{4} +CO_{2}\xlongequal[催化剂]{高温}2CO +2H_{2}}$，$\ce{CH_{4}}$相对分子质量为16，生成$\ce{H_{2}}$总相对质量为$2×2=4$，则：
$\frac{16}{4}=\frac{16\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=4\ \mathrm{g}$；
设$\ce{CH_{4}}$与$\ce{H_{2}O}$反应生成$\ce{H_{2}}$的质量为$y$，反应为$\ce{CH_{4} +H_{2}O(g)\xlongequal[催化剂]{高温}CO +3H_{2}}$，生成$\ce{H_{2}}$总相对质量为$3×2=6$，则：
$\frac{16}{6}=\frac{16\ \mathrm{g}}{y}$，解得$y=6\ \mathrm{g}$；
因此，理论上得到$\ce{H_{2}}$的质量范围是$4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\ce{CH_{4} +2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} +2H_{2}O}$；放出大量的热，提供冶炼铁所需要的高温条件
(2) $\ce{3CO +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3CO_{2}}$；$\ce{3H_{2} +Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温}2Fe +3H_{2}O}$
(3) $4\ \mathrm{g}＜m＜6\ \mathrm{g}$
【知识点】
化学方程式书写；铁的冶炼；根据化学方程式计算
【点评】
本题以竖炉炼铁工艺流程为载体，考查炼铁原理、化学方程式书写及相关计算，需理解流程中物质的转化关系，掌握常见反应的化学方程式书写方法，计算时需准确分析反应的物质的量关系。
【难度系数】
0.5
19（6分）依据如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去）。实验过程：① 通入$\ce{N_{2}}$，点燃酒精灯，一段时间后，a、b中均无明显现象；② 熄灭酒精灯，立即改通$\ce{O_{2}}$，a中无明显现象，b中红磷燃烧。
（1）实验过程②中，红磷燃烧的现象为
（2）实验过程②中，对比a、b中的实验现象，可知可燃物燃烧的条件之一是
（3）实验过程中，能说明可燃物燃烧需要氧气的现象是
（1）实验过程②中，红磷燃烧的现象为
剧烈燃烧,产生浓厚的白烟,放出大量的热(合理答案均可)
。（2）实验过程②中，对比a、b中的实验现象，可知可燃物燃烧的条件之一是
温度达到可燃物的着火点
。（3）实验过程中，能说明可燃物燃烧需要氧气的现象是
实验过程①中通入$\ce{N_{2}}$,b中红磷不燃烧;实验过程②中通入$\ce{O_{2}}$,b中红磷燃烧
。答案：19. (1) 剧烈燃烧,产生浓厚的白烟,放出大量的热(合理答案均可) (2) 温度达到可燃物的着火点 (3) 实验过程①中通入$\ce{N_{2}}$,b中红磷不燃烧;实验过程②中通入$\ce{O_{2}}$,b中红磷燃烧
解析：
【分析】首先明确可燃物燃烧的三个条件：①为可燃物，②与氧气（或空气）接触，③温度达到可燃物的着火点。本题通过控制变量法探究燃烧的条件：（1）回忆红磷燃烧的标准实验现象；（2）对比a、b在实验②中的现象，分析两组的变量差异；（3）对比b在实验①和②中的现象，分析是否有氧气这一变量对燃烧的影响，进而得出对应结论。
【解析】
（1）红磷属于可燃物，在氧气中燃烧时，会剧烈燃烧，产生大量浓厚的白烟，同时放出大量的热，这是红磷燃烧的典型现象。
（2）实验过程②中，a、b处均通入氧气，a处红磷未被加热，温度未达到红磷的着火点，无明显现象；b处红磷被酒精灯加热，温度达到了红磷的着火点，发生燃烧。二者的变量是温度是否达到可燃物的着火点，因此可知可燃物燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。
（3）要说明可燃物燃烧需要氧气，需控制其他条件相同，仅改变是否有氧气：实验①中通入氮气（无氧气），b处红磷温度已达到着火点但不燃烧；实验②中通入氧气，b处红磷温度仍保持在着火点以上，发生燃烧。这两组对比实验说明可燃物燃烧需要氧气。
【答案】
(1) 剧烈燃烧，产生浓厚的白烟，放出大量的热
(2) 温度达到可燃物的着火点
(3) 实验过程①中通入$\ce{N_{2}}$，b中红磷不燃烧；实验过程②中通入$\ce{O_{2}}$，b中红磷燃烧
【知识点】
燃烧的条件；实验探究（控制变量法）
【点评】
本题通过实验装置探究燃烧的条件，考查学生对燃烧三要素的理解及实验变量的分析能力，属于初中化学基础实验题，需要学生掌握红磷燃烧的现象，能准确对比实验变量得出结论。
【难度系数】
0.6
【解析】
（1）红磷属于可燃物，在氧气中燃烧时，会剧烈燃烧，产生大量浓厚的白烟，同时放出大量的热，这是红磷燃烧的典型现象。
（2）实验过程②中，a、b处均通入氧气，a处红磷未被加热，温度未达到红磷的着火点，无明显现象；b处红磷被酒精灯加热，温度达到了红磷的着火点，发生燃烧。二者的变量是温度是否达到可燃物的着火点，因此可知可燃物燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。
（3）要说明可燃物燃烧需要氧气，需控制其他条件相同，仅改变是否有氧气：实验①中通入氮气（无氧气），b处红磷温度已达到着火点但不燃烧；实验②中通入氧气，b处红磷温度仍保持在着火点以上，发生燃烧。这两组对比实验说明可燃物燃烧需要氧气。
【答案】
(1) 剧烈燃烧，产生浓厚的白烟，放出大量的热
(2) 温度达到可燃物的着火点
(3) 实验过程①中通入$\ce{N_{2}}$，b中红磷不燃烧；实验过程②中通入$\ce{O_{2}}$，b中红磷燃烧
【知识点】
燃烧的条件；实验探究（控制变量法）
【点评】
本题通过实验装置探究燃烧的条件，考查学生对燃烧三要素的理解及实验变量的分析能力，属于初中化学基础实验题，需要学生掌握红磷燃烧的现象，能准确对比实验变量得出结论。
【难度系数】
0.6