Question

15．湿法冶金是我国古代劳动人民智慧的结晶，若向ag含杂质的铁粉中（假设物质不溶于水，也不与其他物质反应）加入160g溶质的质量分数为10%的硫酸铜溶液，恰好完全反应后，过滤得到6.8g干燥固体，同时得到一种不饱和溶液（滤液损失忽略不计）．请回答下列问题：
（1）写出上述反应的化学方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）根据硫酸铜质量列出求解样品中铁的质量（x）的比例式$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$；
（3）a的数值为6．
（4）若向反应后的滤液中加入40.8g水，则所得溶液中溶质的质量分数为7.6%；
（5）工业上若要得到120t上述铁粉，需要含杂质（杂质不含铁元素）20%的赤铁矿的质量是200t．

Answer 1

分析 （1）发生反应：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）溶液中硫酸铜的质量为160g×10%，由方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，可知反应中Fe与硫酸铜的质量之比为56：160；
（3）利用差量法计算反应后固体增重质量，a的值=反应后固体质量-固体质量增重；
（4）n（FeSO₄）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，根据m=nM计算溶液中m（FeSO₄），反应后溶液质量=160g-固体质量增重，计算加入水后溶液总质量，进而计算硫酸亚铁的质量分数；
（5）由方程式可知n（Fe）=n（CuSO₄），根据m=nM计算铁粉中Fe的质量，再计算铁粉中Fe的质量分数，根据铁元素质量相等计算．

解答 解：（1）上述反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，
故答案为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）溶液中硫酸铜的质量为160g×10%，样品中铁的质量为x，则：
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56   160
x    160g×10%
所以$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$
故答案为：$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$；
（3）设反应后固体质量增重为m，则：
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu  固体增重
   160             64-56=8
   160g×10%         m
所以160：8=160g×10%：m
解得m=0.8
所以a的数值为6.8=0.8=6，
故答案为：6；
（4）n（FeSO₄）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，则溶液中m（FeSO₄）=0.1mol×152g/mol=15.2g，反应后溶液质量为160g-0.8g=159.2g，若向反应后的滤液中加入40.8g水，则溶液总质量=159.2g+40.8g=200g，则所得溶液中溶质的质量分数为$\frac{15.2g}{200g}$×100%=7.6%，
故答案为：7.6%；
（5）样品中n（Fe）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，则Fe的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g，故铁粉中Fe的质量分数为$\frac{5.6g}{6g}$×100%，
设需要含杂质（杂质不含铁元素）20%的赤铁矿的质量是y，由铁元素质量相等可得：
y×（1-20%）×$\frac{112}{160}$=120t×$\frac{5.6g}{6g}$×100%
解得y=200t，
故答案为：200t．

点评 本题考查混合物有关计算、化学方程式计算等，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．