Question

某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研，对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了较全面的感性认识。请你参与计算该社会实践活动小组感兴趣的问题：

(1)将6.62 g铁矿石样品投入适量的盐酸中(充分反应)，过滤，然后在滤液中加过量的NaOH溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得4.80 g Fe₂O₃。现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素损失4％，计算每生产1.00 t生铁(含铁96％)，至少需要这种铁矿石多少吨?(保留两位小数)

(2)取某钢样粉末28.12 g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO₂气体224 mL(标准状况)。

① 计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。

② 再取三份不同质量的钢样粉末分别加到100 mL相同浓度的H₂SO₄溶液中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量/g	2.812	5.624	8.436
生成气体的体积/L(标准状况)	1.120	2.240	2.800

计算硫酸溶液的物质的量浓度为多少？

③若在实验Ⅱ中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少?(用含m的代数式表示)

Answer 1

(1)解：6.62 g铁矿石中铁的质量为m(Fe)=4.80 g×=3.36 g

生产1.00 t生铁至少需铁矿石的质量为：

m(铁矿石)=≈1.97 t

(2)①n(C)==0.010 mol

m(C)=0.010 mol×12 g·mol^-1=0.12 g

=50：1

即此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为50：1

②根据实验Ⅲ可得：

Fe+H₂SO₄FeSO₄+H₂↑

     1 mol                        22.4 L

     n(H₂SO₄)                2.800 L

n(H₂SO₄)=0.125 mol

c(H₂SO₄)==1.25 mol·L^-1

③当钢样粉末中的铁未全部溶解时(m＞1.406 g)，剩余的固体质量为：

(5.624+m) g－0.125 mol×56 g·mol^-1=(m-1.376)g

当钢样粉末中的铁全部溶解时(m≤1.406 g)，剩余的固体质量为：

(5.624+m)g× g