Question

鋼鐵工業(yè)是一個國家的支柱產業(yè)之一．如圖1是工業(yè)煉鐵的基本生產流程示意圖．請回答下列問題：
（1）寫出圖1中設備A 的名稱：

 

；
（2）寫出以赤鐵礦為原料在高溫下制取鐵的化學方程式

 

；
（3）石灰石的主要作用是造渣．寫出在高溫條件下石灰石分解的化學反應方程式：

 

；
（4）小軍同學采集了一些生鐵樣品（含雜質，雜質不溶于水，不與稀硫酸反應）采用如圖2所示裝置進行分析．分別稱得錐形瓶與棉花的質量為44.1g，生鐵樣品的質量為9.0g．在錐形瓶中加入足量稀硫酸后，立即開始記錄電子天平的示數，記錄數據如圖3．

請認真分析數據，回答下列問題：
①小軍數據處理的圖象中正確的是（　　）

②計算樣品中鐵的質量分數（請寫明過程）
③計算反應后所得溶液中硫酸亞鐵的質量分數（請寫明過程）

Answer 1

分析：（1）工業(yè)煉鐵又稱為高爐煉鐵，因為工業(yè)煉鐵使用的設備為高爐；
（2）赤鐵礦石中的氧化鐵在高溫下與一氧化碳反應，生成鐵和二氧化碳；
（3）碳酸鈣高溫鍛燒可分解生成氧化鈣和二氧化碳；
（4）根據反應記錄數據，完全反應放出氫氣質量=159.0g-158.7g=0.3g，加入稀硫酸的質量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g；結合反應的化學方程式，由生成氫氣的質量計算生鐵中鐵的質量、反應生成硫酸亞鐵的質量等，完成分析和計算．

解答：解：（1）工業(yè)煉鐵所使用的設備為高爐，煉鐵過程是在高爐內完成的；
故答案為：高爐；
（2）赤鐵礦中的氧化鐵在高溫下與一氧化碳發(fā)生氧化還原反應，生成單質鐵和氣體二氧化碳；
故答案為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；
（3）石灰石的主要成分碳酸鈣在高溫鍛燒時分解生成氧化鈣和二氧化碳；
故答案為：CaCO₃

高溫  .

CaO十CO₂↑；
（4）①由于生鐵樣品中的雜質不溶于水且不與酸發(fā)生反應，因此反應停止后樣品的質量不為0；所以圖A所示的分析錯誤；
隨著生鐵不斷與稀硫酸反應，放出氫氣質量逐漸增大，至完全反應，放出氫氣的質量=159.0g-158.7g=0.3g；所以圖B的分析正確；
加入稀硫酸的質量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，反應使溶液的質量逐漸增大，直到反應停止溶液質量不再改變；所以圖C的分析錯誤；
故答案為：B；
②③設反應的鐵的質量為x，生成的硫酸亞鐵的質量為y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152   2
x          y   0.3g

56

x

=

2

0.3g

 解得 x=8.4g

152

y

=

2

0.3g

  解得 y=22.8g
鐵的質量分數=

8.4g

9g

×100%=93.3%
硫酸亞鐵的溶質質量分數=

22.8g

159.0g-9.0g-44.1g+8.4g-0.3g

×100%=20%
答：樣品中鐵的質量分數為93.3%，硫酸亞鐵的溶質質量分數為20%．

點評：根據質量守恒定律，反應后所得溶液的質量=所加稀鹽酸的質量+參加反應鐵的質量-放出氫氣的質量．