Question

15．濕法冶金是我國古代勞動人民智慧的結晶，若向ag含雜質的鐵粉中（假設物質不溶于水，也不與其他物質反應）加入160g溶質的質量分數為10%的硫酸銅溶液，恰好完全反應后，過濾得到6.8g干燥固體，同時得到一種不飽和溶液（濾液損失忽略不計）．請回答下列問題：
（1）寫出上述反應的化學方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）根據硫酸銅質量列出求解樣品中鐵的質量（x）的比例式$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$；
（3）a的數值為6．
（4）若向反應后的濾液中加入40.8g水，則所得溶液中溶質的質量分數為7.6%；
（5）工業(yè)上若要得到120t上述鐵粉，需要含雜質（雜質不含鐵元素）20%的赤鐵礦的質量是200t．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）溶液中硫酸銅的質量為160g×10%，由方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，可知反應中Fe與硫酸銅的質量之比為56：160；
（3）利用差量法計算反應后固體增重質量，a的值=反應后固體質量-固體質量增重；
（4）n（FeSO₄）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，根據m=nM計算溶液中m（FeSO₄），反應后溶液質量=160g-固體質量增重，計算加入水后溶液總質量，進而計算硫酸亞鐵的質量分數；
（5）由方程式可知n（Fe）=n（CuSO₄），根據m=nM計算鐵粉中Fe的質量，再計算鐵粉中Fe的質量分數，根據鐵元素質量相等計算．

解答 解：（1）上述反應的化學方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，
故答案為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（2）溶液中硫酸銅的質量為160g×10%，樣品中鐵的質量為x，則：
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56   160
x    160g×10%
所以$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$
故答案為：$\frac{56}{x}$=$\frac{160}{160g×10%}$；
（3）設反應后固體質量增重為m，則：
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu  固體增重
   160             64-56=8
   160g×10%         m
所以160：8=160g×10%：m
解得m=0.8
所以a的數值為6.8=0.8=6，
故答案為：6；
（4）n（FeSO₄）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，則溶液中m（FeSO₄）=0.1mol×152g/mol=15.2g，反應后溶液質量為160g-0.8g=159.2g，若向反應后的濾液中加入40.8g水，則溶液總質量=159.2g+40.8g=200g，則所得溶液中溶質的質量分數為$\frac{15.2g}{200g}$×100%=7.6%，
故答案為：7.6%；
（5）樣品中n（Fe）=n（CuSO₄）=$\frac{160g×10%}{160g/mol}$=0.1mol，則Fe的質量為0.1mol×56g/mol=5.6g，故鐵粉中Fe的質量分數為$\frac{5.6g}{6g}$×100%，
設需要含雜質（雜質不含鐵元素）20%的赤鐵礦的質量是y，由鐵元素質量相等可得：
y×（1-20%）×$\frac{112}{160}$=120t×$\frac{5.6g}{6g}$×100%
解得y=200t，
故答案為：200t．

點評 本題考查混合物有關計算、化學方程式計算等，側重考查學生分析計算能力，難度中等．