Question

20．某化學(xué)興趣小組用化學(xué)方法測定一種鋼樣品中鐵的含量．同學(xué)們稱取了5.7g鋼樣品，投入裝有10.0g稀鹽酸（足量）的燒杯（燒杯質(zhì)量也為10.0g）中．在化學(xué)反應(yīng)過程中對燒杯（包括溶液和殘余固體）進行了四次稱量，記錄如表：

反應(yīng)時間	t0	t1	t2	t3
燒杯和藥品質(zhì)量/g	25.7	25.6	25.5	25.5

（1）反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣0.2g克，這種鋼樣品中鐵的含量是多少？（精確到0.1%）
（2）鋼的類型分為：含碳質(zhì)量（C%）0.03%～0.3%為低碳鋼；0.3%～0.6%為中碳鋼；0.6%～2%為高碳鋼．假設(shè)殘留在燒杯中的黑色固體全部是炭，則這種鋼屬于高碳鋼．
（3）有同學(xué)提出：灼燒可使鋼中的炭變?yōu)镃O₂揮發(fā)掉，灼燒后鋼樣品質(zhì)量會減輕．可是他們將一定量的鋼樣品灼燒后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了很多．原因是鋼中含碳量少，碳減少的質(zhì)量遠小于鐵轉(zhuǎn)化為氧化物增加的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）表中數(shù)據(jù)表明，第三次稱得質(zhì)量和第四次稱得質(zhì)量相等，說明在第三次稱重時已完全反應(yīng)，此時所稱得質(zhì)量為25.5g，與反應(yīng)前的總質(zhì)量=5.7g+10g+10g=25.7g相比，少了0.2g；由于反應(yīng)中只放出氫氣，所以生成氫氣的質(zhì)量為0.2g；生鐵為鐵和碳的混合物，其中碳不與鹽酸反應(yīng)，所得氫氣質(zhì)量為鐵與鹽酸反應(yīng)所產(chǎn)生，根據(jù)鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，已知氫氣的質(zhì)量可求出鐵的質(zhì)量，從而求出鐵的含量．
（2）根據(jù)“（1）中的這種鋼樣品中鐵的含量”計算出這種鋼樣品中含碳量，對照已知條件就可知道它屬于哪一種鋼
（3）根據(jù)碳和鐵都與氧氣反應(yīng)的生成物質(zhì)量的大小來判斷

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后質(zhì)量差即為氫氣質(zhì)量，生成氫氣的質(zhì)量=5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g；
設(shè)5.7g鋼樣品中鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
解得，x=5.6g
則這種鋼樣品鐵的含量為：$\frac{5.6g}{5.7g}$×100%≈98.2%；
答：這種鋼樣品中鐵的含量是98.2%；
（2）這種鋼樣品中含碳量為：1-98.2%=1.8%，0.6%＜1.8%＜2%，故這種鋼屬于高碳鋼；
故答案是：高碳鋼
（3）鋼樣灼燒時，鋼樣中的鐵與氧氣化合成鐵的氧化物而使固體質(zhì)量增大，碳與氧氣化合成二氧化碳而使固體質(zhì)量減小，由于碳減少的質(zhì)量遠小于鐵轉(zhuǎn)化為氧化物增加的質(zhì)量．
故答案為：
（1）0.2g （2）高碳鋼
（3）鋼中含碳量少，碳減少的質(zhì)量遠小于鐵轉(zhuǎn)化為氧化物增加的質(zhì)量

點評 本題是表格型的數(shù)據(jù)處理題，解題關(guān)鍵是通過四次稱重的質(zhì)量變化特點，判斷出放入稀鹽酸中的生鐵樣品完成反應(yīng)，利用質(zhì)量守恒定律，求出氫氣質(zhì)量