Question

為測定某鋼樣組成，現取某鋼樣粉末28.12g（假設只含Fe和C），在氧氣流中充分反應，得到CO₂氣體224mL（標準狀況）．
（1）計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比．
（2）取三份不同質量的鋼樣粉末分別加到100mL相同濃度的H₂SO₄溶液中，充分反應后，測得的實驗數據如表所示：

實驗序號	I	II	III
加入鋼樣粉末的質量/g	2.812	5.624	8.436
生成氣體的體積/L（標準狀況）	1.120	2.240	2.800

請計算該硫酸溶液的物質的量濃度（寫出計算過程）．

Answer 1

解：（1）n（CO₂）==0.010 mol，由碳元素守恒計算鋼中碳的質量m（C）=0.01mol×12g/mol=0.12 g，
所以n（Fe）：n（C）=：0.01 mol=50：1；
答：此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比為50：1；
（2）由表中數據可知，鋼樣的質量增大，氫氣的體積增大，故實驗Ⅰ、實驗Ⅱ中硫酸有剩余，生成2.8L氫氣需要鋼樣的質量為×2.812g=7.03g，故實驗III中的H₂SO₄完全反應，所以有：n（H₂SO₄）=n（H₂），即：c（H₂SO₄）×0.1 L=，解得c（H₂SO₄）=1.25 mol/L；
答：該硫酸溶液的物質的量濃度1.25 mol/L．
分析：（1）計算二氧化碳的物質的量，利用元素守恒計算鋼中碳的質量，鋼樣質量減去碳的質量等于鋼中鐵的質量，進而計算鐵的物質的量；
（2）由表中數據可知，鋼樣的質量增大，氫氣的體積增大，故實驗Ⅰ、實驗Ⅱ中硫酸有剩余，根據實驗Ⅰ計算生成2.8L氫氣需要鋼樣的質量，據此判斷實驗Ⅲ中的H₂SO₄完全反應，根據氫元素守恒n（H₂SO₄）=n（H₂），即c（H₂SO₄）?V（H₂SO₄）=n（H₂），據此計算硫酸的濃度．
點評：本題考查物質組成含量的計算、混合物計算、對實驗數據的分析處理、物質的量濃度計算等，難度中等，（2）中利用數據判斷硫酸是否完全反應是解題的關鍵．