Question

4．某鐵礦粉，主要成分為鐵的氧化物（Fe_xO_y），某學生利用實驗作進一步分析，過程及數據如下：（注：鐵礦粉中雜質不參與下列過程中的反應） 
A．取29g該鐵礦粉在CO氣流中充分加熱，將反應后的氣體用燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g
B．將上述加熱后的固體取出后，再向固體逐滴加入稀硫酸，測得產生氣體與滴入稀硫酸的質量關系如圖：
通過分析與計算回答下列問題：
（1）過程A中生成氣體的質量為17.6g，
（2）29g鐵礦粉中，鐵元素的質量為16.8g；
（3）該鐵的氧化物的化學式為Fe₃O₄；
（4）所用稀硫酸溶液的溶質質量分數為多少．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據CO具有還原性，能與鐵的氧化物反應而使鐵的氧化物還原成鐵，同時放出二氧化碳，將反應后的氣體用燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g，增重為反應生成二氧化碳的質量，生成的鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，由圖示可以看出產生氣體的質量；
（2）根據氫氣的質量利用反應的化學方程式求出所用稀硫酸溶液的溶質質量和參加反應的鐵元素的質量；
（3）根據二氧化碳的質量利用反應的化學方程式求出29g鐵礦粉所含鐵的氧化物的質量，從而求出氧元素的質量，根據鐵元素和氧元素的質量比解答；
（4）根據參加反應的硫酸的質量和稀硫酸的質量進行計算．

解答 解：（1）CO具有還原性，能與鐵的氧化物反應而使鐵的氧化物還原成鐵，同時放出二氧化碳，將反應后的氣體用燒堿溶液充分吸收，燒堿溶液增重17.6g，
增重的質量為反應生成二氧化碳的質量，過程A中生成氣體的質量為17.6g；
生成的鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，過程B中固體充分反應后，產生氣體的質量為0.6g；
（2）設所用稀硫酸溶液的溶質質量為a，鐵的質量為b
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56     98                  2
b        a                 0.6g
$\frac{56}$=$\frac{98}{a}$=$\frac{2}{0.6g}$
b=16.8g
a=29.4g
（3）Fe_xO_y+yCO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$xFe+yCO₂；
                                 56x     44y
                                16.8g  17.6g
             $\frac{56x}{16.8g}$=$\frac{44y}{17.6g}$
      x：y=3：4
所以該鐵的氧化物的化學式為：Fe₃O₄；
（4）所用稀硫酸溶液的溶質質量分數為：$\frac{29.4g}{60g}$×100%=49%．
故答案為：（1）17.6；
（2）16.8；
（3）Fe₃O₄；
（4）49%．

點評 本題難度不大，掌握根據化學方程式的計算即可正確解答本題，解題時要注意解題的規(guī)范性．本題考查了常規(guī)性的冶煉鐵的原理及實驗的注意事項等，并在此基礎上通過對鐵冶煉原理的知識遷移，理解該題的實驗過程及目的，考查了知識的運用及實驗分析的能力．