Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用化學(xué)方法測(cè)定一種鋼樣品（單質(zhì)鐵和單質(zhì)碳的混合物）中單質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．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，充分反應(yīng)后稱得燒杯和燒杯內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量為25.5g（燒杯內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，鋼樣品中的單質(zhì)碳，既不溶于水，也不參加化學(xué)反應(yīng)）．
（1）5.7g鋼樣品與10.0g稀鹽酸充分反應(yīng)后生成氫氣的質(zhì)量為

0.2g

．
（2）這種鋼樣品中單質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（精確到0.01%）
（3）有同學(xué)認(rèn)為：在足量氧氣中灼燒這種鋼樣品可使鋼樣品中的單質(zhì)碳變?yōu)镃O₂而逸出，灼燒后鋼樣品的質(zhì)量會(huì)減輕．可是他們將一定量的這種鋼樣品在足量氧氣中灼燒后，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量反而增加了很多．原因是：

這種鋼樣品中含碳量低，在足量的氧氣中灼燒后，單質(zhì)碳減少的質(zhì)量，遠(yuǎn)小于單質(zhì)鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵時(shí)所增加的質(zhì)量．

．

Answer 1

分析：（1）由題中所提供的已知量利用質(zhì)量守恒定律，可計(jì)算放出氫氣的質(zhì)量；
（2）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由產(chǎn)生氫氣質(zhì)量計(jì)算鋼樣中所含鐵的質(zhì)量，求得鋼樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)在高溫條件下鐵、碳都可與氧氣發(fā)生反應(yīng)，分析變化對(duì)固體質(zhì)量的影響，判斷質(zhì)量反而增加了許多的原因．

解答：解：（1）利用質(zhì)量守恒定律，放出氫氣的質(zhì)量為5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g
故答案為：0.2g
（2）設(shè)5.7g鋼樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g

56

x

═

2

0.2g

，
x═5.6g 
這種鋼樣品中單質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)═

5.7g-5.6g

5.7g

×100%═1.75%   
答：這種鋼樣品中單質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.75%
（3）灼燒時(shí)，鐵與氧氣反應(yīng)生成鐵的氧化物而使剩余固體質(zhì)量增加，碳與氧氣反應(yīng)放出二氧化碳而使剩余固體質(zhì)量減少，但鋼樣中含有較多的鐵而只含少量的碳，因此，將一定量的鋼樣品灼燒后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了許多；
故答案為：這種鋼樣品中含碳量低，在足量的氧氣中灼燒后，單質(zhì)碳減少的質(zhì)量，遠(yuǎn)小于單質(zhì)鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵時(shí)所增加的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng)：利用質(zhì)量守恒定律求出反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量，是進(jìn)行后面計(jì)算的基礎(chǔ)，體現(xiàn)出運(yùn)用知識(shí)分析問題的能力．