某工厂用含氧化铁75%(质量分数)的赤铁矿和一氧化碳为原料炼铁(假设杂质不参加反应).在炼铁过程中,为了使赤矿石充分反应,通入了过量的一氧化碳.这些这量的一氧化碳也可以看成是“不参加反应的杂质”.若反应后排出的气体中一氧化碳的质量分数为10%.试计算:
(1)氧化铁(Fe 2O 3)的式量
(2)该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比
(3)为了得到生铁,炼铁过程需要除去矿石中的部分杂质.如果不除去杂质,反应后所得的产品中杂质的质量分数将会是多少?(结果可用分式表示)
(1)Fe2O3的(式量)相对分子质量=56×2+16×3=160
(2)设赤铁矿石的质量为x
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2 高温 .
160 84 112 132
75%x
依题意得,反应后排出的气体中一氧化碳的质量为
×10% 1-10%
=132×75%x 160 11x 160
则炼铁过程中所用一氧化碳的总质量为
+84×75%x 160
=11x 160 74x 160
所以该炼铁过程中所用的原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为x:
=80:3774x 160
(3)如果不除去杂质,反应后所得的产品中杂质的质量分数反应为
×100%=32.3%(1-75%)x (1-75%)x+ 112×75%x 160
解法二:
(2)设赤铁矿石的质量为160t,参加反应的CO的质量为x,生成的Fe的质量为y,CO2的质量为z.
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2 高温 .
84 160 112 132
x 160t×75% y z
=84 x
=160 160t×75%
=112 y 132 z
x=63t,y=84t,z=99t
依题意得,反应后排出的气体中一氧化碳的质量=99t×
=11t10% 1-10%
故炼铁过程中所用一氧化碳的总质量=63t+11t=74t
所以该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为160t:74t=80:37
(3)如果不除去杂质,反应后所得的产品中杂质的质量分数应为
×100%=32.3%160t×(1-75%) 160t×(1-75%)+84t
答:(1)氧化铁的式量为160;
(2)该炼铁过程中所用原料赤铁矿石和一氧化碳的质量比为80:37;
(3)如果不除去杂质,反应后所得的产品中杂质的质量分数将会是32.3%.