Question

18．某化学兴趣小组的同学为了分析某铁矿石【主要成分为铁的氧化物（Fe_xO_y）】的成分，进行了以下实验：（杂质不参加反应，也不溶于水）
①取29g该铁矿石样本在充足的CO气流中充分加热，将反应后的气体用充足的烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g
②取出实验①反应后剩余的固体逐渐加入稀硫酸充分反应，测得所加稀硫酸质量与反应后生成的气体质量如表：

稀硫酸的质量/g	20	40	60	80
气体的质量/g	0.2	0.4	0.6	0.6

请根据实验数据回答下列问题：
（1）在实验过程①中生成气体的质量17.6g．
（2）试求所用稀硫酸溶液的溶质质量分数（写出计算过程），并在图中画出产生氢气的曲线图．

（3）在29g铁矿石含铁的氧化物中，铁元素的质量为16.8g，氧元素的质量为6.4g．
（4）该铁的氧化物化学式中，x、y的最简整数比x：y=3：4．

Answer 1

分析 （1）根据CO具有还原性，能与铁的氧化物反应而使铁的氧化物还原成铁，同时放出二氧化碳，将反应后的气体用烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g，
增重为反应生成二氧化碳的质量，生成的铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，根据图示可以看出产生气体的质量；
（2）根据氢气的质量利用反应的化学方程式求出所用稀硫酸溶液的溶质质量；
（3）根据二氧化碳的质量利用反应的化学方程式求出29g铁矿粉所含铁的氧化物的质量，从而求出氧元素的质量；
（4）根据铁元素和氧元素的质量比解答．

解答 解：
（1）CO具有还原性，能与铁的氧化物反应而使铁的氧化物还原成铁，同时放出二氧化碳，将反应后的气体用烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g，增重为反应生成二氧化碳的质量，过程①中生成气体的质量为17.6g．
生成的铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过程②中固体充分反应后，产生气体的质量为0.6g；
（2）设所用稀硫酸溶液的溶质质量为x，铁的质量为y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56   98                   2
y     x                    0.6g
则$\frac{56}{y}=\frac{98}{x}=\frac{2}{0.6g}$，解得y=16.8g，x=29.4g，
所用稀硫酸溶液的溶质质量分数为：$\frac{29.4g}{60g}×$100%=49%
（4）Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$xFe+yCO₂；
                                   56x        44y
                                   16.8g  17.6g
则$\frac{56x}{44y}=\frac{16.8g}{17.6g}$，解得x：y=3：4．
（3）则：该铁的氧化物化学式中，x、y的最简整数比x：y=3：4
29g铁矿粉所含铁的氧化物中，氧元素的质量为16.8g×$\frac{16×4}{56×3}$=6.4g，
故答案为：
（1）17.6；0.6；（2）49%；（3）16.8；6.4；（4）3：4．

点评 本题难度不大，掌握根据化学方程式的计算即可正确解答本题，解题时要注意解题的规范性．本题考查了常规性的冶炼铁的原理及实验的注意事项等，并在此基础上通过对铁冶炼原理的知识迁移，理解该题的实验过程及目的，考查了知识的运用及实验分析的能力．