Question

14．某化學興趣小組用化學方法測定一種鋼樣品中鐵的含量．同學們稱取了5.8g生鐵樣品，投入裝有10.0g稀硫酸（足量）的燒杯（燒杯質量也為10.0g）中．在化學反應過程中對燒杯（包括溶液和殘余固體）進行了四次稱量，記錄如表：

反應時間	T0	T1	T2	T3
燒杯和藥品的質量（克）	25.8	25.7	25.6	25.6

（1）反應中產生氫氣0.2克，這種生鐵樣品中鐵的質量分數是多少？
（2）求生產100t這種生鐵，至少需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質量．

Answer 1

分析 （1）表中數據表明，第三次稱得質量和第四次稱得質量相等，此現象說明在第三次稱重時已完全反應，此時所稱得質量為25.5g，與反應前的總質量=5.8g+10g+10g=25.8g相比，少了0.2g；由于反應中只放出氫氣，所以生成氫氣的質量為0.2g；
生鐵為鐵和碳的混合物，其中碳不與硫酸反應，所得氫氣質量為鐵與硫酸反應所產生；
（2）由樣品質量和雜質質量可以計算出樣品中鐵的質量分數，再結合生鐵的質量100t可以計算出生鐵中鐵元素的質量，由于化學反應中元素質量守恒，根據氧化鐵的化學式可以計算出氧化鐵的質量，最后再結合赤鐵礦中氧化鐵的質量分數，就可以計算出赤鐵礦的質量．

解答 解：（1）根據質量守恒，反應前后質量差即為氫氣質量，所以，生成氫氣的質量=5.8g+10g+10g-25.6g=0.2g；
（2）設5.8g鋼樣品中含鐵質量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x            0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
解之得x=5.6g
這種生鐵樣品中鐵的質量分數是=$\frac{5.6g}{5.8g}×$100%≈93%
設赤鐵礦的質量為y
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
   160         112
   y×80%     100t×93%
$\frac{160}{y×80%}=\frac{112}{100t×93%}$
y≈1659t
答案：
（1）0.2；這種生鐵樣品中鐵的質量分數是93%；
（2）生產100t這種生鐵，至少需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質量為1659t．

點評 本題主要考查含雜質的物質的化學方程式計算，難度較大．