Question

2．为了测定某赤铁矿样品中铁的含量（杂质中不含铁元素，杂质不溶于水，也不与其他物质反应），某化学小组进行了如下实验：
（1）配制上述质量分数为9.8%的稀硫酸300g，需要质量分数为98%的浓硫酸的质量是30g；
（2）发生反应的化学方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（3）根据已知条件列出求解20g该赤铁矿样品中氧化铁的质量（x）的比例式为$\frac{160}{294}$=$\frac{x}{29.4g}$；
（4）该赤铁矿样品中铁的质量分数为56%；
（5）向过滤后所得滤液中加入84g水，则最终所得溶液（不饱和）中溶质的质量分数10%；
（6）现用250t此种赤铁矿炼制生铁，最终可炼得含铁90%的生铁样品的质量为140t，则炼制过程铁元素的损失率为10%．

Answer 1

分析 （1）溶液稀释过程中时加入的水，所以溶质的质量保持不变，计算以此为依据．
（2）氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水；
（3）（4）由于300g质量分数为9.8%%的硫酸完全反应，所以可以根据硫酸求算氧化铁的质量，最后求算出铁元素在样品中的质量分数；
（5）由于反应后的溶质为硫酸铁，所以要求算硫酸铁的质量，然后求算溶液中的硫酸铁的质量分数；
（6）冶炼过程铁元素是有损失，所以过程不能理解为铁元素守恒．

解答 解：溶液稀释过程中时加入的水，所以溶质的质量保持不变
设配制上述质量分数为9.8%的稀硫酸300g，需要质量分数为98%的浓硫酸的质量是a．
98%a=300g×9.8%
a=30g
设质量分数为9.8%的稀硫酸300g完全反应需要的氧化铁的质量为x，生成的硫酸铁的质量为y．
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
160       294                           400
x   300g×9.8%=29.4g                  y
$\frac{160}{294}$=$\frac{x}{29.4g}$   x=16g
$\frac{294}{400}$=$\frac{29.4g}{y}$   y=40g
该赤铁矿样品中铁（不是氧化铁，要注意）的质量分数为$\frac{16g×\frac{56×2}{56×2+16×3}×100%}{20g}×100%$=56%
向过滤后所得滤液中加入84g水，则最终所得溶液（不饱和）中溶质的质量分数    $\frac{40g}{16g+300g+84g}×100%$=10%
设：现用250t此种赤铁矿炼制生铁，最终可炼得含铁90%的生铁样品的质量为140t，则炼制过程铁元素的转化率为m．
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                                 112
250t×$\frac{16g}{20g}×$100% m   140t×90%
$\frac{160}{112}$=$\frac{250t×\frac{16g}{20g}×100%m}{140t×90%}$
m=90%
炼制过程铁元素的损失率为1-90%=10%．
故答案为：（1）30；（2）Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；（3）$\frac{160}{294}$=$\frac{x}{29.4g}$；（4）56%；（5）10%；（6）10%．

点评 本题有两点特别要注意，一是没必要按照给定的123456的顺序去逐一求算，而是要考虑在过程中哪些量需要求算，那些可以借助一个反应求算出来；第二是本题中最后一问有损失，在计算中尤其要注意，其实这就是化学问题的实际化，生产过程是每一个转化过程都有损失的．