Question

8．為測定生鐵中鐵元素的含量，現將一定質量的生鐵樣品與100g質量分數9.8%的稀硫酸恰好完全反應（雜質不溶于水，也不與酸反應），過濾，將所得的固體洗滌、干燥后稱量固體質量為1.4g．請回答下列問題：
（1）若用98%的濃硫酸配制100g質量分數9.8%的稀硫酸，需要加水的質量90g；
（2）寫出上述反應的化學方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）求解生鐵樣品中參加反應的物質質量（x）的比例式$\frac{56}{98}$=$\frac{x}{98g}$；
（4）該生鐵中鐵的含量為80%；
（5）將反應后得到的濾液中加入94.6g水，則最終所得溶液中溶質的質量分數為7.6%．

Answer 1

分析 （1）根據稀釋前后溶液中溶質的質量不變結合密度公式可以完成解答；
（2）根據鐵與硫酸反應的生成硫酸亞鐵及氫氣的特點，寫出鐵與硫酸反應的化學方程式；
（3）根據反應的化學方程式，由反應中鐵與硫酸的質量關系，列出參加反應鐵的質量的計算比例式；
（4）利用生成中所含鐵的質量，計算該生鐵中含鐵的質量分數；
（5）反應后所得溶液為硫酸亞鐵溶液，最終溶液中溶質的質量分數=$\frac{反應生成硫酸亞鐵的質量}{反應后所得溶液的質量+加入水的質量}$×100%，根據反應的化學方程式計算生成硫酸亞鐵的質量，根據質量守恒定律計算反應后所得溶液的質量；
（6）鐵礦石的利用率為90%即鐵礦石中鐵元素質量的90%被轉化為生鐵，根據生鐵中所含鐵元素的質量即鐵礦石中所含鐵元素質量的90%，由鐵礦石計算所得生鐵質量．

解答 解：
（1）設需要濃度為98%的硫酸質量是x
x×98%=100g×9.8%
x=10g
需要水的質量=100g-10g=90g，
（2）鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，化學方程式為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（3）lOOg 9.8%的稀硫酸中含硫酸的質量=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，即生鐵樣品中含鐵5.6g
該生鐵中含鐵的質量分數=$\frac{5.6g}{5.6g+1.4g}$×100%=80%；
（5）設恰好完全反應時，生成硫酸亞鐵的質量為y，生成氫氣的質量為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
最終溶液中溶質的質量分數=$\frac{15.2g}{5.6g+100g-0.2g+94.6g}$×100%=7.6%；
本題答案為：
（1）90 g
（2）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑   
（3）$\frac{56}{98}$=$\frac{x}{98g}$
（4）80% 
（5）7.6%

點評 根據反應的化學方程式能表示反應中各物質的質量比，由反應中某物質的質量可計算出反應中其它物質的質量．