Question

3．取20g赤铁矿石样品（假设赤铁矿样品中杂质不溶于水，也不与酸反应），加入300g质量分数7.3%的稀盐酸，恰好完全反应．请回答问题：
（1）若用质量分数36.5%的浓盐酸配制300g质量分数7.3%的稀盐酸，所加水的质量为240g．
（2）写出发生反应的化学方程式Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（3）根据已知条件列出求解赤铁矿中氧化铁质量（X）的比例式$\frac{160}{219}$=$\frac{x}{21.9g}$
（4）将反应所得溶液蒸发153.5g水，则最终所得溶液的溶质质量分数为20%．
（5）若用上述赤铁矿石冶炼126t含杂质4%的生铁，冶炼过程中矿石的利用率为90%，则需要上述赤铁矿石的质量为240t．

Answer 1

分析 （1）溶液稀释过程中时加入的水，所以溶质的质量保持不变，计算以此为依据．
（2）氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水；
（3）由于300g质量分数为7.3%的盐酸完全反应，所以可以根据HCl求算氧化铁的质量；
（4）由于反应后的溶质为氯化铁，所以要求算氯化铁的质量，然后求算溶液中的氯化铁的质量分数；
（5）冶炼过程铁元素是有损失，所以过程不能理解为铁元素守恒．

解答 解：
由于稀释溶液过程中溶质的质量保持不变，设配制300g质量分数7.3%的稀盐酸，所需要的36.5%的浓盐酸的质量为a．
36.5%a=300g×7.3%
a=60g
则加入的水的质量为300g-60g=240g．
当300g质量分数为7.3%的稀盐酸完全反应时，需要的氧化铁的质量x，生成的氯化铁的质量为y．
Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
160      219                        325
x       300g×7.3%=21.9g       y
$\frac{160}{219}$=$\frac{x}{21.9g}$    x=16g
$\frac{219}{325}$=$\frac{21.9g}{y}$   y=32.5g
将反应所得溶液蒸发153.5g水，则最终所得溶液的溶质质量分数为$\frac{32.5g}{16g+300g-153.5g}$×100%=20%
矿石样品中氧化铁的质量分数为$\frac{16g}{20g}$×100%=80%
设冶炼126t含杂质4%的生铁，冶炼过程中矿石的利用率为90%，则需要上述赤铁矿石的质量为m．
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                      112
80%m×90%           126t×（1-4%）
$\frac{160}{112}$=$\frac{80%m×90%}{126t×（1-4%）}$
m=240t
故答案为：（1）240．（2）Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．（3）$\frac{160}{219}$=$\frac{x}{21.9g}$（4）20%．（5）240．

点评 本题有两点特别要注意，一是没必要按照给定的12345的顺序去逐一求算，而是要考虑在过程中哪些量需要求算，那些可以借助一个反应求算出来；第二是本题中最后一问有损失，在计算中尤其要注意，其实这就是化学问题的实际化，生产过程是每一个转化过程都有损失的．