Question

11．钢铁工业是一个国家的支柱产业之一．如图1是工业炼铁的基本生产流程示意图．请回答下列问题：

（1）写出图1中设备A 的名称：高炉．
（2）同学采集了一些生铁样品（含杂质，
杂质不溶于水，不与稀硫酸反应）采用如图2所示装置进行分析．分别称得锥形瓶与棉花的质量为44.1g，生铁样品的质量为9.0g．在锥形瓶中加入足量稀硫酸后，立即开始记录电子天平的示数，记录数据如图3请认真分析数据，回答下列问题：
（1）小军数据处理的图象中正确的是B．

（2）计算样品中铁的质量分数（请写明过程）．
（3）计算反应后所得溶液中硫酸亚铁的质量分数（请写明过程）．

Answer 1

分析 （1）工业炼铁又称为高炉炼铁，因为工业炼铁使用的设备为高炉；
（2）根据反应记录数据，完全反应放出氢气质量=159.0g-158.7g=0.3g，加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g；结合反应的化学方程式，由生成氢气的质量计算生铁中铁的质量、反应生成硫酸亚铁的质量等，完成分析和计算

解答 解：（1）工业炼铁所使用的设备为高炉，炼铁过程是在高炉内完成的；
故答案为：高炉；
（2）①由于生铁样品中的杂质不溶于水且不与酸发生反应，因此反应停止后样品的质量不为0；所以图A所示的分析错误；
随着生铁不断与稀硫酸反应，放出氢气质量逐渐增大，至完全反应，放出氢气的质量=159.0g-158.7g=0.3g；所以图B的分析正确；
加入稀硫酸的质量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，反应使溶液的质量逐渐增大，直到反应停止溶液质量不再改变；所以图C的分析错误；
故答案为：B；
②③设反应的铁的质量为x，生成的硫酸亚铁的质量为y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152   2
x          y   0.3g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.3g}$
解得 x=8.4g
$\frac{152}{y}$=$\frac{2}{0.3g}$
解得 y=22.8g
铁的质量分数=$\frac{8.4g}{9g}$×100%=93.3%
硫酸亚铁的溶质质量分数=$\frac{22.8g}{159.0-9.0-44.1g+8.4g-0.3g}$×100%=20%
答：样品中铁的质量分数为93.3%，硫酸亚铁的溶质质量分数为20%．

点评 根据质量守恒定律，反应后所得溶液的质量=所加稀盐酸的质量+参加反应铁的质量-放出氢气的质量