Question

工业上炼铁常用的矿石有：①赤铁矿（主要成分是）、②磁铁矿（主要成分是Fe₃O₄）、③菱铁矿（主要成分是FeCO₃）、④黄铁矿（主要成分是FeS₂）．
（1）这四种矿石的主要成分中，铁的质量分数由大到小的顺序是______ （填化学式）．
（2）要炼出含杂质2%的生铁2000t，至少需要含Fe₃O₄ 75%的磁铁矿石多少吨？（要求写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）设铁的氧化物通式为FeOx，则Fe的质量分数=×100%，显然x值越小，铁的质量分数越大．将FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄分别变形为FeO、Fe、Fe，因为1＜＜，而硫元素的相对原子质量为32，是氧元素的相对原子质量的2倍，即一个硫原子相当于两个氧原子的质量，从而可以判断一个FeS₂分子中相当于含有4个氧原子，结合上面的分析可以判断故可推知答案为：FeO＞Fe₃O₄＞Fe₂O₃＞FeS₂；
（2）生铁中铁的质量为2000t×（1-2%）=1960t
设需四氧化三铁的质量为x．
4CO+Fe₃O₄3Fe+4CO₂
232 168
x 1960t
=
解得：x=2706.7t
需磁铁矿的质量为2706.7t÷75%=3608.9t
答：至少需要含Fe₃O₄ 75%的磁铁矿石3608.9t．
故答案为：（1）FeO＞Fe₃O₄＞Fe₂O₃＞FeS₂；
（2）3608.9t．
分析：（1）根据铁矿石中的主要成分结合化合物中元素的组成及分子构成可以完成解答；
（2）由生铁的质量和杂质的质量分数可以计算出铁的质量；由铁的质量根据一氧化碳与四氧化三铁反应的化学方程式可以计算出四氧化三铁的质量；由四氧化三铁和磁铁矿中四氧化三铁的质量分数可以计算出磁铁矿的质量．
点评：根据化学式通过计算比较铁元素的质量分数的大小，可选择适当的方法巧解而不是分别按常规计算，事半功倍．