题目内容
（2012?闵行区二模）硫铁矿石（主要成分FeS2）用于工业制硫酸，其排出的矿渣在一定条件下以磁性氧化铁为主．经磁选获得精矿，可直接用于高炉炼铁．已知某精矿的主要成分是磁性氧化铁（ Fe3O4）和Fe2O3及杂质（杂质不含铁、硫、氧元素，且杂质不耗氧）．请回答下列问题：
（1）某硫铁矿石中（杂质不含铁、硫）含硫的质量分数是0.360，则该硫铁矿石中含铁元素的质量分数是
（2）如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98.0%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），则炼铁厂（不计选矿及炼铁时铁的损耗）最多可生产含碳4.00%的生铁
（3）煅烧硫铁矿常用富氧空气．从沸腾炉排出的气体成分如下表．如果精矿中铁、氧的物质的量之比为n （Fe）：n（O）=5：7，则富氧空气中O2和N2的体积比（最简单的整数比）为
（4）炼铁厂生产的生铁常用于炼钢．取某钢样粉末28.12g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，得到CO2气体224mL（标准状况下）．
A计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为
B再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：
则该硫酸溶液的物质的量浓度为
C若在上述实验II中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（写出必要的步骤，答案保留3位小数）．
（1）某硫铁矿石中（杂质不含铁、硫）含硫的质量分数是0.360，则该硫铁矿石中含铁元素的质量分数是
0.315
0.315
（答案用小数表示，保留3位小数）．（2）如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98.0%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），则炼铁厂（不计选矿及炼铁时铁的损耗）最多可生产含碳4.00%的生铁
0.560
0.560
吨（答案保留3位小数）．（3）煅烧硫铁矿常用富氧空气．从沸腾炉排出的气体成分如下表．如果精矿中铁、氧的物质的量之比为n （Fe）：n（O）=5：7，则富氧空气中O2和N2的体积比（最简单的整数比）为
39：116
39：116
．| 气体 | SO2 | N2 | O2 |
| 物质的量 | 10 | 58 | 6 |
A计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为
50：1
50：1
（最简单的整数比）．B再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：
| 实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
| 加入钢样粉末的质量（g） | 2.812 | 5.624 | 8.436 |
| 生成气体的体积（L）（标准状况） | 1.120 | 2.240 | 2.800 |
1.25 mol/L
1.25 mol/L
．C若在上述实验II中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（写出必要的步骤，答案保留3位小数）．
分析：（1）依据硫铁矿石（主要成分FeS2）中铁元素和硫元素质量之比计算；
（2）依据硫元素守恒得到矿石中铁元素的质量，结合生铁中铁元素含量为1-4%计算得到；
（3）依据反应和图表数据计算消耗氧气的量，依据气体体积之比等于物质的量之比计算得到；
（4））A根据n=
计算二氧化碳的物质的量，利用碳元素守恒计算n（C），再根据m=nM计算碳的质量，进而计算Fe的质量，再根据n=
计算Fe的物质的量，据此解答；
②硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，生成气体的体积都增大，故第Ⅰ、Ⅱ组样品完全反应，酸有剩余，8.436g样品完全反应可以生成气体
×1.12L=3.36L＞2.8Lg，故第Ⅲ组硫酸不足，样品完全反应．根据第Ⅲ组氢气的体积计算硫酸的物质的量，再根据c=
计算硫酸的浓度；
③根据铁是否完全溶解推论计算，剩余固体为碳与剩余铁的质量．
（2）依据硫元素守恒得到矿石中铁元素的质量，结合生铁中铁元素含量为1-4%计算得到；
（3）依据反应和图表数据计算消耗氧气的量，依据气体体积之比等于物质的量之比计算得到；
（4））A根据n=
| V |
| Vm |
| m |
| M |
②硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，生成气体的体积都增大，故第Ⅰ、Ⅱ组样品完全反应，酸有剩余，8.436g样品完全反应可以生成气体
| 8.436g |
| 2.812g |
| n |
| V |
③根据铁是否完全溶解推论计算，剩余固体为碳与剩余铁的质量．
解答：解：（1）硫铁矿石（主要成分FeS2）中铁元素和硫元素质量之比=56：64，质量之比等于质量分数之比得到，铁元素的质量分数=
=0.315，故答案为：0.315；
（2）如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98.0%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），依据工业生产流程和元素守恒得到：设铁元素质量为X
Fe～FeS2～2H2SO4
56 2×98
X 98.0%×1.92t
X=0.5376t
生产含碳4.00%的生铁中铁元素含量为96.00%
生铁的质量=
=0.560t，
故答案为：0.560；
（3）假设生成5molFe的氧化物，同时生成10molSO2，消耗O2的物质的量为
+10=
mol 于是原有O2：
+6=
mol，原有N2：58mol，
则所求富氧空气中O2和N2的体积比=
：58=39：116，
故答案为：39：116；
（4））A、二氧化碳的物质的量为
=0.01mol，根据碳元素守恒n（C）=0.01mol，故m（C）=0.01mol×12g/mol=0.12g，故Fe的质量为28.12g-0.12g=28g，Fe的物质的量为
=0.5mol，故此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为0.5mol：0.01mol=50：1，
故答案为：50：1；
B、硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，生成气体的体积都增大，故第Ⅰ、Ⅱ组样品完全反应，酸有剩余，8.436g样品完全反应可以生成气体
×1.12L=3.36L＞2.8Lg，故第Ⅲ组硫酸不足，样品完全反应．氢气的物质的量为
=0.125mol，由氢原子守恒可知硫酸的物质的量为0.125mol，故硫酸的浓度为
=1.25mol/L，
故答案为：1.25mol/L；
C、令Ⅱ组中生成氢气为
=0.1mol，根据电子注意守恒可知n（Fe）=0.1mol，则n（C）=
=0.002mol，
a．当钢样粉末中的铁全部溶解时，样品中Fe的总物质的量小于或等于0.125mol，故加入的Fe的物质的量小于或等于0.125mol-0.1mol=0.025mol，则m≤
×5.624=1.406g，此时属于固体碳的质量为（m+5.624）×
g；
b．当钢样粉末中的铁未全部溶解时，即m＞1.406g，反应结束后剩余固体的质量为m+5.624-0.125×56=（m-1.376）g，
故答案为：0＜m≤1.406g时，（m+5.624）×
g；m＞1.406g时，（m-1.376）g．
| 0.360×56 |
| 64 |
（2）如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98.0%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），依据工业生产流程和元素守恒得到：设铁元素质量为X
Fe～FeS2～2H2SO4
56 2×98
X 98.0%×1.92t
X=0.5376t
生产含碳4.00%的生铁中铁元素含量为96.00%
生铁的质量=
| 0.5376t |
| 1-4.00% |
故答案为：0.560；
（3）假设生成5molFe的氧化物，同时生成10molSO2，消耗O2的物质的量为
| 7 |
| 2 |
| 27 |
| 2 |
| 27 |
| 2 |
| 39 |
| 2 |
则所求富氧空气中O2和N2的体积比=
| 39 |
| 2 |
故答案为：39：116；
（4））A、二氧化碳的物质的量为
| 0.224L |
| 22.4L/mol |
| 28g |
| 56g/mol |
故答案为：50：1；
B、硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，生成气体的体积都增大，故第Ⅰ、Ⅱ组样品完全反应，酸有剩余，8.436g样品完全反应可以生成气体
| 8.436g |
| 2.812g |
| 2.8L |
| 22.4L/mol |
| 0.125mol |
| 0.1L |
故答案为：1.25mol/L；
C、令Ⅱ组中生成氢气为
| 2.24L |
| 22.4L/mol |
| 0.1mol |
| 50 |
a．当钢样粉末中的铁全部溶解时，样品中Fe的总物质的量小于或等于0.125mol，故加入的Fe的物质的量小于或等于0.125mol-0.1mol=0.025mol，则m≤
| 0.025mol |
| 0.1mol |
| 0.12 |
| 28.12 |
b．当钢样粉末中的铁未全部溶解时，即m＞1.406g，反应结束后剩余固体的质量为m+5.624-0.125×56=（m-1.376）g，
故答案为：0＜m≤1.406g时，（m+5.624）×
| 0.12 |
| 28.12 |
点评：本题考查混合物的有关计算，为拼合型题目，题量大，计算量大，过程复杂，为易错题目，对学生的心理素质有很高要求，是对学生综合能力的考查，注意（4）中需要讨论计算．
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