钢铁工业是国家工业的基础.2008年我国粗钢产量近5亿吨,居世界首位,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全面的感性认识.请你回答下列社会实践活动小组感兴趣的问题:
(1)将6.62g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4.80g 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1.00t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28.12g(假设只含Fe和C),在氧气流中充分反应,将产生的气体通入足量的澄清石灰水中,得到1g白色沉淀.
①计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比.
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的稀H2SO4中,充分反应后,测得的实验数据如下表所示:(标准状况下,2gH2的体积为22.4L)
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 |
③若在实验Ⅱ中继续加入mg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)
(1)6.62g铁矿石中铁的质量为mFe=4.80g×
=3.36g 2×56 2×56+16×3
生产1.00t生铁需铁矿石的质量为:m铁矿石=
≈1.97t1.00t×96%× 6.62g 3.36g 1-4%
答:至少需要这种铁矿石1.97t
(2)①根据题意知,该白色沉淀是CaCO3,所以C的质量=
×100%×1g=0.12g;12 100
故此钢样粉末中铁的质量=28.12g-0.12g=28g;
所以此钢样粉末中铁和碳的质量之比=28:0.12=700:3;
②设50g稀硫酸中溶质的质量为x
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
98 2
x
×2g2.800 22.4
=98 2 x 0.25g
x=12.25g
稀硫酸中H2SO4的质量分数为:
×100%=24.5%12.25g 50g
③当钢样粉末中的铁末全部溶解时(m>1.406g),剩余的固体质量为:(5.624g+mg)-0.125mol×56g•mol-1=(m-1.376)g
当钢样粉末中的铁全部溶解时(m≤1.406g),
剩余的固体质量为:(5.624+m)g×
;0.12g 28.12g
答:①此钢样粉末中铁和碳的质量之比是700:3;
②稀硫酸中H2SO4的质量分数是24.5%(2分);
③当m>1.406 g,剩余固体质量为:(m-1.376)g (2分)
当 m≤1.406 g,剩余固体质量为:(5.624+m)×
g (2分)0.12 28.12