Question

附加題：
社會實踐活動中，課外興趣小組對某鋼鐵廠的鐵礦石樣品和鋼樣進行實驗、分析、計算，了解了該鋼鐵廠生產原料、產品的相關信息．下面請你根據他們的實驗幫助計算回答：
取該廠的某鋼樣粉末28.36g（假設只含Fe和C），在氧氣流中充分反應，將產生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到3g白色沉淀．
（1）計算此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比．
（2）再取三份不同質量的鋼樣粉末分別加到50g質量分數相同的硫酸中，充分反應后，測得的實驗數據如下表所示：（標準狀況下，2g H₂的體積為22.4 L）

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質量/g	2.836	5.672	8.508
生成氣體的體積（標準狀況）/L	1.12	2.24	2.80

請根據表中數據計算硫酸中H₂SO₄的質量分數．
（3）若在實驗Ⅱ中繼續加入m g鋼樣粉末，計算反應結束后剩余的固體質量為多少？（用含m的代數式表示）

Answer 1

【答案】分析：根據題干提供的信息進行分析，碳能與氧氣反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，鐵能與硫酸反應生成氫氣，根據表格提供的數據可知，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，則此時硫酸全部參加反應，鋼樣有剩余，所以可知50g硫酸共生成氫氣2.80L，此時可以根據氫氣的量求得硫酸的質量分數，加入的m鋼樣粉末只有鐵參加反應，求得參加反應的鐵的質量，即可求得剩余固體的質量．
解答：解：（1）C+O₂CO₂  ①
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O  ②
根據方程式①②可得  C-CaCO₃
設生成3g碳酸鈣沉淀需要碳的質量為x，則有
C-CaCO₃

12      100
x        3g

  x=0.36g
所以28.36g鋼樣中含有鐵的質量為28.36g-0.36g=28g
鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比為：28g：0.36g=700：9
（2）根據表格提供的數據可知，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，則此時硫酸全部參加反應，鋼樣有剩余，所以可知50g硫酸共生成氫氣2.80L，氫氣的質量為：2.80L×=0.25g，設硫酸的質量分數為y，則有
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98          2
    50g×y    0.25g
 
         y=24.5%
（3）設生成0.25g氫氣需要鐵的質量為z
    Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
     56             2
     z              0.25g
     
        z=7g
含鐵7g的鋼樣中含有碳的質量為：0.09g，
7.09g-5.672g=1.418g
當m＞1.418 g，硫酸全部參加反應，加入的mg鋼樣生成氫氣的體積為2.80L-2.24L=0.56L，所以氫氣的質量為0.56L×=0.05g，設需要鐵的質量為a
 Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
 56             2
 a             0.05g

   a=1.4g
此時mg中參加反應剩余固體質量為：（m-1.4）g，同時5.672g鋼樣中含碳的質量為5.672g×=0.072g．所以最后得到的固體為（m-1.4g）+0.072g=m-1.328g．
當 m≤1.418 g，鋼樣中的鐵全部參加反應，剩余的固體就是鋼樣中含有的碳，所以剩余固體質量為：（5.672+m）×g
答：（1）此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比為700：9，
（2）硫酸中H₂SO₄的質量分數為24.5%，
（3）當m＞1.418 g，剩余固體質量為：（m-1.328）g；當 m≤1.418 g，剩余固體質量為：（5.672+m）× g．
點評：本題考查了根據化學方程式的計算，完成此題，關鍵是分析明確表格提供的數據，根據數據依據方程式進行計算．