Question

某工厂用含氧化铁75%（质量分数）的赤铁矿和一氧化碳为原料炼铁（假设杂质不参加反应）．在炼铁过程中，为了使赤矿石充分反应，通入了过量的一氧化碳．这些这量的一氧化碳也可以看成是“不参加反应的杂质”．若反应后排出的气体中一氧化碳的质量分数为10%．试计算：
（1）氧化铁（Fe ₂O ₃）的式量
（2）该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比
（3）为了得到生铁，炼铁过程需要除去矿石中的部分杂质．如果不除去杂质，反应后所得的产品中杂质的质量分数将会是多少？（结果可用分式表示）

Answer 1

（1）Fe₂O₃的（式量）相对分子质量=56×2+16×3=160
（2）设赤铁矿石的质量为x
Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂
160   84       112  132
75%x
依题意得，反应后排出的气体中一氧化碳的质量为

10%

1-10%

×

132×75%x

160

=

11x

160

则炼铁过程中所用一氧化碳的总质量为

84×75%x

160

+

11x

160

=

74x

160

所以该炼铁过程中所用的原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为x：

74x

160

=80：37
（3）如果不除去杂质，反应后所得的产品中杂质的质量分数反应为

(1-75%)x

(1-75%)x+ 112×75%x 160

×100%=32.3%
解法二：
（2）设赤铁矿石的质量为160t，参加反应的CO的质量为x，生成的Fe的质量为y，CO₂的质量为z．
3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂
84   160       112 132
x  160t×75%      y   z

84

x

=

160

160t×75%

=

112

y

=

132

z

x=63t，y=84t，z=99t
依题意得，反应后排出的气体中一氧化碳的质量=99t×

10%

1-10%

=11t
故炼铁过程中所用一氧化碳的总质量=63t+11t=74t
所以该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为160t：74t=80：37
（3）如果不除去杂质，反应后所得的产品中杂质的质量分数应为

160t×(1-75%)

160t×(1-75%)+84t

×100%=32.3%
答：（1）氧化铁的式量为160；
（2）该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为80：37；
（3）如果不除去杂质，反应后所得的产品中杂质的质量分数将会是32.3%．