Question

钢铁工业是一个国家的支柱产业之一．如图1是工业炼铁的基本生产流程示意图．请回答下列问题：
（1）写出图1中设备A 的名称：______；
（2）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式______；
（3）石灰石的主要作用是造渣．写出在高温条件下石灰石分解的化学反应方程式：______；
（4）小军同学采集了一些生铁样品（含杂质，杂质不溶于水，不与稀硫酸反应）采用如图2所示装置进行分析．分别称得锥形瓶与棉花的质量为44.1g，生铁样品的质量为9.0g．在锥形瓶中加入足量稀硫酸后，立即开始记录电子天平的示数，记录数据如图3．

请认真分析数据，回答下列问题：
①小军数据处理的图象中正确的是

②计算样品中铁的质量分数（请写明过程）
③计算反应后所得溶液中硫酸亚铁的质量分数（请写明过程）

Answer 1

解：（1）工业炼铁所使用的设备为高炉，炼铁过程是在高炉内完成的；
故答案为：高炉；
（2）赤铁矿中的氧化铁在高温下与一氧化碳发生氧化还原反应，生成单质铁和气体二氧化碳；
故答案为：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；
（3）石灰石的主要成分碳酸钙在高温锻烧时分解生成氧化钙和二氧化碳；
故答案为：CaCO₃CaO十CO₂↑；
（4）①由于生铁样品中的杂质不溶于水且不与酸发生反应，因此反应停止后样品的质量不为0；所以图A所示的分析错误；
随着生铁不断与稀硫酸反应，放出氢气质量逐渐增大，至完全反应，放出氢气的质量=159.0g-158.7g=0.3g；所以图B的分析正确；
加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，反应使溶液的质量逐渐增大，直到反应停止溶液质量不再改变；所以图C的分析错误；
故答案为：B；
②③设反应的铁的质量为x，生成的硫酸亚铁的质量为y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56 152 2
x y 0.3g
解得 x=8.4g
解得 y=22.8g
铁的质量分数=×100%=93.3%
硫酸亚铁的溶质质量分数=×100%=20%
答：样品中铁的质量分数为93.3%，硫酸亚铁的溶质质量分数为20%．
分析：（1）工业炼铁又称为高炉炼铁，因为工业炼铁使用的设备为高炉；
（2）赤铁矿石中的氧化铁在高温下与一氧化碳反应，生成铁和二氧化碳；
（3）碳酸钙高温锻烧可分解生成氧化钙和二氧化碳；
（4）根据反应记录数据，完全反应放出氢气质量=159.0g-158.7g=0.3g，加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g；结合反应的化学方程式，由生成氢气的质量计算生铁中铁的质量、反应生成硫酸亚铁的质量等，完成分析和计算．
点评：根据质量守恒定律，反应后所得溶液的质量=所加稀盐酸的质量+参加反应铁的质量-放出氢气的质量．