Question

18．某化學興趣小組的同學為了分析某鐵礦石【主要成分為鐵的氧化物（Fe_xO_y）】的成分，進行了以下實驗：（雜質不參加反應，也不溶于水）
①取29g該鐵礦石樣本在充足的CO氣流中充分加熱，將反應后的氣體用充足的燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g
②取出實驗①反應后剩余的固體逐漸加入稀硫酸充分反應，測得所加稀硫酸質量與反應后生成的氣體質量如表：

稀硫酸的質量/g	20	40	60	80
氣體的質量/g	0.2	0.4	0.6	0.6

請根據實驗數據回答下列問題：
（1）在實驗過程①中生成氣體的質量17.6g．
（2）試求所用稀硫酸溶液的溶質質量分數（寫出計算過程），并在圖中畫出產生氫氣的曲線圖．

（3）在29g鐵礦石含鐵的氧化物中，鐵元素的質量為16.8g，氧元素的質量為6.4g．
（4）該鐵的氧化物化學式中，x、y的最簡整數比x：y=3：4．

Answer 1

分析 （1）根據CO具有還原性，能與鐵的氧化物反應而使鐵的氧化物還原成鐵，同時放出二氧化碳，將反應后的氣體用燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g，
增重為反應生成二氧化碳的質量，生成的鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，根據圖示可以看出產生氣體的質量；
（2）根據氫氣的質量利用反應的化學方程式求出所用稀硫酸溶液的溶質質量；
（3）根據二氧化碳的質量利用反應的化學方程式求出29g鐵礦粉所含鐵的氧化物的質量，從而求出氧元素的質量；
（4）根據鐵元素和氧元素的質量比解答．

解答 解：
（1）CO具有還原性，能與鐵的氧化物反應而使鐵的氧化物還原成鐵，同時放出二氧化碳，將反應后的氣體用燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g，增重為反應生成二氧化碳的質量，過程①中生成氣體的質量為17.6g．
生成的鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，過程②中固體充分反應后，產生氣體的質量為0.6g；
（2）設所用稀硫酸溶液的溶質質量為x，鐵的質量為y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56   98                   2
y     x                    0.6g
則$\frac{56}{y}=\frac{98}{x}=\frac{2}{0.6g}$，解得y=16.8g，x=29.4g，
所用稀硫酸溶液的溶質質量分數為：$\frac{29.4g}{60g}×$100%=49%
（4）Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂；
                                   56x        44y
                                   16.8g  17.6g
則$\frac{56x}{44y}=\frac{16.8g}{17.6g}$，解得x：y=3：4．
（3）則：該鐵的氧化物化學式中，x、y的最簡整數比x：y=3：4
29g鐵礦粉所含鐵的氧化物中，氧元素的質量為16.8g×$\frac{16×4}{56×3}$=6.4g，
故答案為：
（1）17.6；0.6；（2）49%；（3）16.8；6.4；（4）3：4．

點評 本題難度不大，掌握根據化學方程式的計算即可正確解答本題，解題時要注意解題的規范性．本題考查了常規性的冶煉鐵的原理及實驗的注意事項等，并在此基礎上通過對鐵冶煉原理的知識遷移，理解該題的實驗過程及目的，考查了知識的運用及實驗分析的能力．