Question

4．某铁矿粉，主要成分为铁的氧化物（Fe_xO_y），某学生利用实验作进一步分析，过程及数据如下：（注：铁矿粉中杂质不参与下列过程中的反应） 
A．取29g该铁矿粉在CO气流中充分加热，将反应后的气体用烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g
B．将上述加热后的固体取出后，再向固体逐滴加入稀硫酸，测得产生气体与滴入稀硫酸的质量关系如图：
通过分析与计算回答下列问题：
（1）过程A中生成气体的质量为17.6g，
（2）29g铁矿粉中，铁元素的质量为16.8g；
（3）该铁的氧化物的化学式为Fe₃O₄；
（4）所用稀硫酸溶液的溶质质量分数为多少．（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据CO具有还原性，能与铁的氧化物反应而使铁的氧化物还原成铁，同时放出二氧化碳，将反应后的气体用烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g，增重为反应生成二氧化碳的质量，生成的铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，由图示可以看出产生气体的质量；
（2）根据氢气的质量利用反应的化学方程式求出所用稀硫酸溶液的溶质质量和参加反应的铁元素的质量；
（3）根据二氧化碳的质量利用反应的化学方程式求出29g铁矿粉所含铁的氧化物的质量，从而求出氧元素的质量，根据铁元素和氧元素的质量比解答；
（4）根据参加反应的硫酸的质量和稀硫酸的质量进行计算．

解答 解：（1）CO具有还原性，能与铁的氧化物反应而使铁的氧化物还原成铁，同时放出二氧化碳，将反应后的气体用烧碱溶液充分吸收，烧碱溶液增重17.6g，
增重的质量为反应生成二氧化碳的质量，过程A中生成气体的质量为17.6g；
生成的铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过程B中固体充分反应后，产生气体的质量为0.6g；
（2）设所用稀硫酸溶液的溶质质量为a，铁的质量为b
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56     98                  2
b        a                 0.6g
$\frac{56}{b}$=$\frac{98}{a}$=$\frac{2}{0.6g}$
b=16.8g
a=29.4g
（3）Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$xFe+yCO₂；
                                 56x     44y
                                16.8g  17.6g
             $\frac{56x}{16.8g}$=$\frac{44y}{17.6g}$
      x：y=3：4
所以该铁的氧化物的化学式为：Fe₃O₄；
（4）所用稀硫酸溶液的溶质质量分数为：$\frac{29.4g}{60g}$×100%=49%．
故答案为：（1）17.6；
（2）16.8；
（3）Fe₃O₄；
（4）49%．

点评 本题难度不大，掌握根据化学方程式的计算即可正确解答本题，解题时要注意解题的规范性．本题考查了常规性的冶炼铁的原理及实验的注意事项等，并在此基础上通过对铁冶炼原理的知识迁移，理解该题的实验过程及目的，考查了知识的运用及实验分析的能力．