Question

12．（1）用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？方程式为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．（结果精确到0.1）
（2）某化学小组在实验室用CO和Fe₂O₃在密闭容器中隔绝空气加强热模拟炼铁过程，一段时间后收集到如表数据：

物质	CO	Fe2O3	Fe	M	CO2
反应前质量（g）	2.8	16	0	0	0
反应后质量（g）	0	0	0	a	b

①预期看到的实验现象应该是红色固体变成黑色固体；
②实验过程中看到的实验现象与预期的现象相符．但查阅资料可知：CO还原Fe₂O₃时在一定条件下可生成铁的其它氧化物FeO和Fe₃O₄，二者也均为黑色固体，发生的化学反应方程式分别为Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+CO₂、3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂．
③表中b的值为4.4；物质M的化学式为FeO．

Answer 1

分析 （1）由赤铁矿石的质量、氧化铁的质量分数、生铁中铁的质量分数，根据赤铁矿炼铁的化学方程式可以列式计算出炼出生铁的质量．
（2）
①根据碳与氧化铁的反应分析反应的现象；
②根据碳与氧化铁反应生成了四氧化三铁和二氧化碳写出反应的化学方程式．
③根据元素质量守恒和化学的意义分析计算回答．

解答 解：（1）设理论上可炼出含铁96%的生铁质量为x．
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                     112
1000t×80%        96%x 
$\frac{160}{1000t×80%}=\frac{112}{96%}$
x=583.3t．
（2）①由于碳与氧化铁在高温时反应生成了铁和二氧化碳，预期看到的实验现象应该是：红色固体变成黑色固体；
（2）CO还原Fe₂O₃时在一定条件下可生成Fe₃O₄和二氧化碳，发生的化学反应方程式是：3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂．
（3）设生成的二氧化碳的质量为x，由元素质量守恒可知：
CO～CO₂
28     44
2.8g    x
$\frac{28}{2.8g}=\frac{44}{x}$
x=4.4g
Fe₂O₃中铁元素的质量为16g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}$×100%=11.2g
生成的M中氧元素的质量为：16g×$\frac{56×2}{56×2+16×3}$×100%-（4.4g-2.8g）=3.2g．
生成的M中铁原子、氧原子的个数比为：$\frac{\frac{11.2g}{56}}{\frac{3.2g}{16}}$=$\frac{1}{1}$
所以，物质M的化学式为FeO．
答案：
（1）理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为583.3t．
（2）①红色固体变成黑色固体；②3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂；③4.4；FeO．

点评 本题难度不大，考查含杂质物质的化学方程式的计算，注意代入方程式计算的必须是纯物质的质量是正确解答此类题的关键．