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

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=×100%≈1.4%＜2%
故答案為：2.8；鋼；
（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
（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=×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；
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
解之得 x=5.6g
解之得 y=15.2g
反應后溶液中溶質的質量分數=×100%=15.2%
答：反應后溶液中溶質的質量分數為15.2%．
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．
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．