Question

8．为测定生铁中铁的含量，现将一定质量的生铁样品与100g质量分数9.8%的稀硫酸恰好完全反应（杂质不溶于水，也不与酸反应），过滤，将所得的固体洗涤、干燥后称量固体质量为l．4g．请回答下列问题：
（1）若用98%的浓硫酸配制100g质量分数9.8%的稀硫酸，需要加水的质量90g；
（2）写出上述反应的化学方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）求解生铁样品中铁的质量（x）的比例式$\frac{56}{98}$=$\frac{X}{9.8g}$；
（4）该生铁中铁的含量为80%；
（5）将反应后得到的滤液小火蒸发掉5.4g水（蒸发水的过程中没有晶体析出），则最终所得溶液中溶质的质量分数为15.2%；
（6）若工业上用10t含氧化铁80%的赤铁矿来炼铁，能炼出上述生铁的质量为6.3t．
（假设炼制过程中铁矿石的利用率为90%）

Answer 1

分析 （1）根据稀释前后溶液中溶质的质量不变结合密度公式可以完成解答；
（2）根据铁与硫酸反应的生成硫酸亚铁及氢气的特点，写出铁与硫酸反应的化学方程式；
（3）根据反应的化学方程式，由反应中铁与硫酸的质量关系，列出参加反应铁的质量的计算比例式；
（4）利用生成中所含铁的质量，计算该生铁中含铁的质量分数；
（5）反应后所得溶液为硫酸亚铁溶液，最终溶液中溶质的质量分数=$\frac{反应生成硫酸亚铁的质量}{反应后所得溶液质量-蒸发水的质量}$×100%，根据反应的化学方程式计算生成硫酸亚铁的质量，根据质量守恒定律计算反应后所得溶液的质量；
（6）铁矿石的利用率为90%即铁矿石中铁元素质量的90%被转化为生铁，根据生铁中所含铁元素的质量即铁矿石中所含铁元素质量的90%，由铁矿石计算所得生铁质量．

解答 解：
（1）设需要浓度为98%的硫酸质量是x
x×98%=10g×9.8%
x=100g
需要水的质量=100g-10g=90g，
（2）铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）lOOg 9.8%的稀硫酸中含硫酸的质量=100g×9.8%=9.8g
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56   98
x    9.8g
$\frac{56}{98}=\frac{x}{9.8g}$
x=5.6g
（4）解得x=5.6g，即生铁样品中含铁5.6g
该生铁中含铁的质量分数=$\frac{5.6g}{5.6g+1.4g}$×100%=80%；
（5）设恰好完全反应时，生成硫酸亚铁的质量为y，生成氢气的质量为z
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
     98   152  2
     9.8g  y   z
$\frac{98}{9.8g}=\frac{152}{y}=\frac{2}{z}$
解得y=15.2g，z=0.2g
最终溶液中溶质的质量分数=$\frac{15.2g}{5.6g+100g-0.2g-5.4g}$×100%=15.2%；
（6）生铁的质量=$\frac{10t×80%×\frac{112}{160}×100%×90%}{80%}$=6.3t
答案：
（1）90 g
（2）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑   
（3）$\frac{56}{98}$=$\frac{X}{9.8g}$
（4）80% 
（5）15.2% 
（6）6.3t

点评 根据反应的化学方程式能表示反应中各物质的质量比，由反应中某物质的质量可计算出反应中其它物质的质量．