Question

10．工業(yè)煉鐵的設(shè)備是高爐．所需的原料有焦炭、石灰石、鐵礦石和氧氣．小強為了探究某冶煉廠赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計了如圖所示的裝置進行實驗，得到如下兩組數(shù)據(jù)（樣品質(zhì)量為10g，雜質(zhì)不參加反應(yīng)）

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
A組	玻璃管和赤鐵礦石樣品的質(zhì)量13.461g	玻璃管和固體物質(zhì)的 質(zhì)量12.5g
B組	燒杯和石灰水的質(zhì)量253g	燒杯和燒杯中物質(zhì)的 質(zhì)量27.84g

你認為他應(yīng)該選用了A （填“A”或“B”）組數(shù)據(jù)來計算
根據(jù)你所選擇的數(shù)據(jù)計算赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)？
結(jié)合裝置圖回答他不選用另一組數(shù)據(jù)計算的原因未能將生成的二氧化碳完全吸收．

Answer 1

分析 根據(jù)煉鐵的設(shè)備和原料分析回答有關(guān)的問題；
根據(jù)CO還原氧化鐵的反應(yīng)化學(xué)方程式可得知，反應(yīng)前氧化鐵中鐵元素全部被還原成生鐵中的鐵，因此，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式由減少的質(zhì)量求出氧化鐵的質(zhì)量，然后再求出赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)；
A組實驗前后的質(zhì)量差為被還原的氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，由此數(shù)據(jù)可準確計算出鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)；而B組實驗前后的質(zhì)量差為石灰水吸收二氧化碳的質(zhì)量，由于氫氧化鈣微溶于水，未能將生成的二氧化碳完全吸收出現(xiàn)較大偏差而影響計算結(jié)果．

解答 解：工業(yè)煉鐵的設(shè)備是高爐．所需的原料有焦炭、石灰石、鐵礦石和氧氣；
A組實驗中反應(yīng)前后的質(zhì)量差為被還原的氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，由A組實驗數(shù)據(jù)可準確計算出鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)；而B組實驗中如果澄清石灰水吸收了空氣中的二氧化碳，可使得反應(yīng)前后質(zhì)量差增大，影響根據(jù)二氧化碳質(zhì)量所計算的氧化鐵的質(zhì)量及其質(zhì)量分數(shù)，故不宜使用該組數(shù)據(jù)進行計算；
設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x，則
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3CO₂+2Fe    固體減少
         160                        112    160-112=48
           x                                  13.461g-12.5g=0.961g
$\frac{160}{48}=\frac{x}{0.961g}$  解得：x≈3.2g
則赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{3.2g}{10g}$×100%=32%
不選用另一組數(shù)據(jù)計算的原因未能將生成的二氧化碳完全吸收．
故填：高爐，氧氣；A；80%；未能將生成的二氧化碳完全吸收．

點評 根據(jù)化學(xué)方程式進行計算時，所使用物質(zhì)的質(zhì)量應(yīng)為純凈物的質(zhì)量，含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量不能直接代入方程式進行計算．