炼铁是工业上从铁矿石中提取铁的主要方法，其核心现象可归纳如下：

一、主要现象

红色粉末变为黑色

炼铁开始时，赤铁矿（$Fe_2O_3$）等红色氧化铁粉末在高温下被一氧化碳还原为黑色铁粉，反应方程式为：

$$3CO + Fe_2O_3 \rightarrow 2Fe + 3CO_2$$

随着反应进行，炉内逐渐充满黑色铁水。

澄清石灰水变浑浊

生成的二氧化碳（$CO_2$）与石灰水（$Ca（OH）_2$）反应生成碳酸钙（$CaCO_3$），导致石灰水变浑浊，反应方程式为：

$$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$$

该现象用于检测二氧化碳的生成。

尾气燃烧产生蓝色火焰

一氧化碳（$CO$）在高温下燃烧时呈现蓝色火焰，化学方程式为：

$$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$$

这一现象可通过尾气检测确认。

二、注意事项

气体通入顺序：

实验中需先通入一氧化碳排尽空气，再点燃酒精灯，防止爆炸。

温度控制：反应需在800℃以上进行，以保证一氧化碳与氧化铁的充分反应。

设备结构：高炉内分层装料（焦炭、石灰石、铁矿石），利用热风管送入热风加热，铁水集中在底部，炉渣浮于上层。

三、补充说明

反应原理：焦炭燃烧生成一氧化碳，一氧化碳将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳。石灰石起造渣作用，除去杂质二氧化硅。

产物纯度：工业炼铁得到的是含碳量约2%-4%的生铁，需进一步炼钢提纯。

以上现象综合了实验室小规模实验与高炉大规模炼铁的共同特征，反映了炼铁过程的核心化学变化和操作要点。