Question

社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，課外興趣小組對(duì)某鋼鐵廠的鐵礦石樣品和鋼樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析、計(jì)算，了解了該鋼鐵廠生產(chǎn)原料、產(chǎn)品的相關(guān)信息．下面請(qǐng)你根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)幫助計(jì)算回答：

取該廠的某鋼樣粉末28.36g（假設(shè)只含F(xiàn)e和C），在氧氣流中充分反應(yīng)，將產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到3g白色沉淀．

（1）計(jì)算此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比．

（2）再取三份不同質(zhì)量的鋼樣粉末分別加到50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的硫酸中，充分反應(yīng)后，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2g H₂的體積為22.4　L）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質(zhì)量/g	2.836	5.672	8.508
生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）/L	1.12	2.24	2.80

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（3）若在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中繼續(xù)加入m g鋼樣粉末，計(jì)算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為多少？（用含m的代數(shù)式表示）

Answer 1

【考點(diǎn)】生鐵和鋼；質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算．

【專題】有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算．

【分析】根據(jù)題干提供的信息進(jìn)行分析，碳能與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，鐵能與硫酸反應(yīng)生成氫氣，根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可知，每2.836g鋼樣粉末能生成氫氣1.12L，第三次加入8.508g鋼樣只生成氫氣2.80L，則此時(shí)硫酸全部參加反應(yīng)，鋼樣有剩余，所以可知50g硫酸共生成氫氣2.80L，此時(shí)可以根據(jù)氫氣的量求得硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，加入的m鋼樣粉末只有鐵參加反應(yīng)，求得參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，即可求得剩余固體的質(zhì)量．

【解答】解：（1）C+O₂CO₂  ①

CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O  ②

根據(jù)方程式①②可得  C﹣CaCO₃設(shè)生成3g碳酸鈣沉淀需要碳的質(zhì)量為x，則有

C﹣CaCO₃

12      100

x        3g

  x=0.36g

所以28.36g鋼樣中含有鐵的質(zhì)量為28.36g﹣0.36g=28g

鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比為：28g：0.36g=700：9

（2）根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可知，每2.836g鋼樣粉末能生成氫氣1.12L，第三次加入8.508g鋼樣只生成氫氣2.80L，則此時(shí)硫酸全部參加反應(yīng)，鋼樣有剩余，所以可知50g硫酸共生成氫氣2.80L，氫氣的質(zhì)量為：2.80L×=0.25g，設(shè)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，則有

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

    98          2

    50g×y    0.25g

         y=24.5%

（3）設(shè)生成0.25g氫氣需要鐵的質(zhì)量為z

    Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

     56             2

     z              0.25g

        z=7g

含鐵7g的鋼樣中含有碳的質(zhì)量為：0.09g，

7.09g﹣5.672g=1.418g

當(dāng)m＞1.418 g，硫酸全部參加反應(yīng)，加入的mg鋼樣生成氫氣的體積為2.80L﹣2.24L=0.56L，所以氫氣的質(zhì)量為0.56L×=0.05g，設(shè)需要鐵的質(zhì)量為a

 Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

 56             2

 a             0.05g

   a=1.4g

此時(shí)mg中參加反應(yīng)剩余固體質(zhì)量為：（m﹣1.4）g，同時(shí)5.672g鋼樣中含碳的質(zhì)量為5.672g×=0.072g．所以最后得到的固體為（m﹣1.4g）+0.072g=m﹣1.328g．

當(dāng) m≤1.418 g，鋼樣中的鐵全部參加反應(yīng)，剩余的固體就是鋼樣中含有的碳，所以剩余固體質(zhì)量為：（5.672+m）×g

答：（1）此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比為700：9，

（2）硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%，

（3）當(dāng)m＞1.418 g，剩余固體質(zhì)量為：（m﹣1.328）g；當(dāng) m≤1.418 g，剩余固體質(zhì)量為：（5.672+m）×g．

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，完成此題，關(guān)鍵是分析明確表格提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)依據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算．