Question

11．硫酸亚铁用途广泛，可用于水的絮凝净化，以及在污水中除去磷酸盐，以防止水体的富营养化．小敏设计了如下方案用赤铁矿矿石来制备硫酸亚铁（杂质不溶于水，不参与所以反应）．

（1）过程Ⅰ中，X物质是焦炭，过程Ⅰ发生的反应方程式为：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
（2）反应过程中，不计物质损耗，则m=30.4g．
（3）过程Ⅱ理论上需要4.9%稀硫酸溶液多少克？

Answer 1

分析 题目是利用矿石转化得到铁，然后进一步得到硫酸亚铁．所以第一步需要加入还原性物质，而题目提到过程要碾碎，所以应该是都为固体，所以加入的还原性物质为焦炭．题目要求计算硫酸亚铁的质量和消耗的硫酸的量，所以建议使用关系式法计算．这样可以避免先求算铁的质量．

解答 解：由于过程I是铁矿石提炼单质铁，所以加入还原性物质，而题目提到加工方式为碾碎，所以均为固体，则还原性物质应该是焦炭，过程的反应为焦炭和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，即   3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
设生成的硫酸亚铁的质量为x，消耗的4.9%的稀硫酸的质量为y．
根据3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑和Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
可得关系式
2Fe₂O₃～～4Fe～～4H₂SO₄～～4FeSO₄
320                           392        608
20g×80%                   4.9%y       x
$\frac{320}{20g×80%}$=$\frac{392}{4.9%y}$=$\frac{608}{x}$
x=30.4g
y=400g
答：（1）过程Ⅰ中，X物质是 焦炭，过程Ⅰ发生的反应方程式为：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
（2）反应过程中，不计物质损耗，则m=30.4g．
（3）过程Ⅱ理论上需要4.9%稀硫酸溶液400克

点评 计算中要注意整合整个题目，能通过一次性计算的数据尽可能一次求算，另外注意合理选择计算的技巧，本题采用关系式法，减少了一个数据的计算．