Question

8．为测定生铁中铁元素的含量，现将一定质量的生铁样品与100g质量分数9.8%的稀硫酸恰好完全反应（杂质不溶于水，也不与酸反应），过滤，将所得的固体洗涤、干燥后称量固体质量为1.4g．请回答下列问题：
（1）若用98%的浓硫酸配制100g质量分数9.8%的稀硫酸，需要加水的质量90g；
（2）写出上述反应的化学方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）求解生铁样品中参加反应的物质质量（x）的比例式$\frac{56}{98}$=$\frac{x}{98g}$；
（4）该生铁中铁的含量为80%；
（5）将反应后得到的滤液中加入94.6g水，则最终所得溶液中溶质的质量分数为7.6%．

Answer 1

分析 （1）根据稀释前后溶液中溶质的质量不变结合密度公式可以完成解答；
（2）根据铁与硫酸反应的生成硫酸亚铁及氢气的特点，写出铁与硫酸反应的化学方程式；
（3）根据反应的化学方程式，由反应中铁与硫酸的质量关系，列出参加反应铁的质量的计算比例式；
（4）利用生成中所含铁的质量，计算该生铁中含铁的质量分数；
（5）反应后所得溶液为硫酸亚铁溶液，最终溶液中溶质的质量分数=$\frac{反应生成硫酸亚铁的质量}{反应后所得溶液的质量+加入水的质量}$×100%，根据反应的化学方程式计算生成硫酸亚铁的质量，根据质量守恒定律计算反应后所得溶液的质量；
（6）铁矿石的利用率为90%即铁矿石中铁元素质量的90%被转化为生铁，根据生铁中所含铁元素的质量即铁矿石中所含铁元素质量的90%，由铁矿石计算所得生铁质量．

解答 解：
（1）设需要浓度为98%的硫酸质量是x
x×98%=100g×9.8%
x=10g
需要水的质量=100g-10g=90g，
（2）铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，化学方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）lOOg 9.8%的稀硫酸中含硫酸的质量=100g×9.8%=9.8g
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56   98
x    9.8g
$\frac{56}{98}$=$\frac{x}{98g}$
x=5.6g
（4）解得x=5.6g，即生铁样品中含铁5.6g
该生铁中含铁的质量分数=$\frac{5.6g}{5.6g+1.4g}$×100%=80%；
（5）设恰好完全反应时，生成硫酸亚铁的质量为y，生成氢气的质量为z
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
     98           152    2
     9.8g          y      z
$\frac{98}{9.8g}$=$\frac{152}{y}$=$\frac{2}{z}$
解得y=15.2g，z=0.2g
最终溶液中溶质的质量分数=$\frac{15.2g}{5.6g+100g-0.2g+94.6g}$×100%=7.6%；
本题答案为：
（1）90 g
（2）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑   
（3）$\frac{56}{98}$=$\frac{x}{98g}$
（4）80% 
（5）7.6%

点评 根据反应的化学方程式能表示反应中各物质的质量比，由反应中某物质的质量可计算出反应中其它物质的质量．