Question

某化學小組的同學到鋼鐵廠做社會調查．他們抽取組成完全相同的質量為2.84g、4.26g、6.23g的三份鐵合金樣品（假設樣中只含鐵和碳），在三份樣品中分別加入94.6g稀硫酸中進行實驗（實驗編號I、Ⅱ、Ⅲ），充分反應后，將得到的實驗數據繪制出如圖象試回答：
（已知生鐵含碳2%～4.3%，鋼含碳0.03%～2%）
（1）實驗I中參加反應的鐵質量為

 

克，該合金是

 

（生鐵或鋼）．
（2）實驗Ⅱ中參加反應的硫酸質量是

 

克．
（3）實驗

 

中稀硫酸完全參加反應，反應后溶液中溶質的質量分數是多少？

Answer 1

分析：（1）由實驗數據圖象，完全反應放出氫氣質量為0.10g，根據氫氣質量計算參加反應鐵的質量，通過計算含碳量判斷樣品的種類；
（2）根據反應放出氫氣質量0.15g，計算參加反應的硫酸的質量；
（3）對比鋼鐵樣品質量與放出氫氣質量的關系，判斷稀硫酸參加反應的情況；并計算稀硫酸完全反應時，生成硫酸亞鐵的質量，計算出生成硫酸亞鐵與所得溶液的質量比．

解答：解：（1）設參加反應的鐵質量為x
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2
x       0.10g
56：2=x：0.10g 解之得 x=2.8g
2.84g鋼鐵樣品中含C量=

2.84g-2.8g

2.84g

×100%≈1.4%＜2%
故答案為：2.8（1分）；鋼（1分）；
（2）設參加反應的硫酸質量為y
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
98  2
y  0.15g
98：2=y：0.15g 解之得 y=7.35g
故答案為：7.35（1分）
（3）2.84g鋼鐵樣品完全反應放出氫氣質量為0.10g，
那么，6.23g鋼鐵樣品完全反應放出氫氣質量=

6.23g

2.84g

×0.10g≈0.22g
而第III次實驗中得到氫氣質量為0.2g＜0.22g，鋼鐵樣品未完全反應，則稀硫酸完全反應；
故答案為：Ⅲ（1分）；
設鐵和硫酸亞鐵的質量分別是x、y
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2    152
x      0.2g     y

56

2

=

x

0.2g

解之得 x=5.6g

2

152

=

0.2g

y

解之得 y=15.2g
反應后溶液中溶質的質量分數=

15.2g

5.6g+94.6g-0.2g

×100%=15.2%
答：反應后溶液中溶質的質量分數為15.2%．

點評：根據質量守恒定律，反應后溶液中溶質的質量=參加反應鐵的質量+參加反應稀硫酸的質量-反應放出氫氣的質量．