Question

14．某化学兴趣小组用化学方法测定一种钢样品中铁的含量．同学们称取了5.8g生铁样品，投入装有10.0g稀硫酸（足量）的烧杯（烧杯质量也为10.0g）中．在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量，记录如表：

反应时间	T0	T1	T2	T3
烧杯和药品的质量（克）	25.8	25.7	25.6	25.6

（1）反应中产生氢气0.2克，这种生铁样品中铁的质量分数是多少？
（2）求生产100t这种生铁，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量．

Answer 1

分析 （1）表中数据表明，第三次称得质量和第四次称得质量相等，此现象说明在第三次称重时已完全反应，此时所称得质量为25.5g，与反应前的总质量=5.8g+10g+10g=25.8g相比，少了0.2g；由于反应中只放出氢气，所以生成氢气的质量为0.2g；
生铁为铁和碳的混合物，其中碳不与硫酸反应，所得氢气质量为铁与硫酸反应所产生；
（2）由样品质量和杂质质量可以计算出样品中铁的质量分数，再结合生铁的质量100t可以计算出生铁中铁元素的质量，由于化学反应中元素质量守恒，根据氧化铁的化学式可以计算出氧化铁的质量，最后再结合赤铁矿中氧化铁的质量分数，就可以计算出赤铁矿的质量．

解答 解：（1）根据质量守恒，反应前后质量差即为氢气质量，所以，生成氢气的质量=5.8g+10g+10g-25.6g=0.2g；
（2）设5.8g钢样品中含铁质量为X，则：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x            0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
解之得x=5.6g
这种生铁样品中铁的质量分数是=$\frac{5.6g}{5.8g}×$100%≈93%
设赤铁矿的质量为y
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
   160         112
   y×80%     100t×93%
$\frac{160}{y×80%}=\frac{112}{100t×93%}$
y≈1659t
答案：
（1）0.2；这种生铁样品中铁的质量分数是93%；
（2）生产100t这种生铁，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为1659t．

点评 本题主要考查含杂质的物质的化学方程式计算，难度较大．