Question

为测定生铁中铁元素的含量，现将一定质量的生铁样品和lOOg 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为1.4g．若用密度为1.25g/cm³80%的浓硫酸，配制lOOg 9.8%的稀硫酸，请回答下列问题：
（1）在量筒中画出量取浓硫酸的体积数的图形；
（2）写出上述反应的化学方程式

 

．
（3）求解生铁样品中参加反应物质质量（x）的比例是

 

．
（4）该生铁中含铁的质量分数为

 

．
（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），则最终溶液中溶质的质量分数为

 

．
（6）若工业上用含氧化铁80%的赤铁矿lOt，能练出上述生铁的质量为

 

t（假设炼制过程中铁矿石的利用率为90%）．

Answer 1

分析：（1）使用80%的浓硫酸配制9.8%的硫酸，需要加水稀释，根据加水稀释前后溶液中溶质质量不变，由稀释后所得稀硫酸可计算所需要浓硫酸的体积，并根据量筒量取液体的方法，在量筒中画出量取浓硫酸的体积数的图形；
（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=

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）配制lOOg 9.8%的稀硫酸，需要密度为1.25g/cm³80%的浓硫酸的体积=

100g×9.8%

80%×1.25g/cm3

=9.8mL；在画出量取浓硫酸的体积数的图形时，量筒的刻度是从下向上逐渐增大，因此，凹液面的最低处应在9mL上方的第8个刻度线处；
（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

56

98

=

x

9.8g

（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=

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

98

9.8g

=

152

y

=

2

z

解得y=15.2g，z=0.2g
最终溶液中溶质的质量分数=

15.2g

5.6g+100g-0.2g-5.4g

×100%=15.2%；
（6）生铁的质量=

10t×80%× 112 160 ×100%×90%

80%

=6.3t

故答案为：
（1）

（2）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；（3）

56

98

=

x

9.8g

；（4）80%；（5）15.2%；（6）6.3．

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．