Question

10．取某鋼樣粉末28.12g（假設(shè)只含F(xiàn)e和C），在氧氣流中充分反應(yīng)，將產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到1g白色沉淀．
①計(jì)算此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比．
②再取三份不同質(zhì)量的鋼樣粉末分別加到50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀H₂SO₄中，充分反應(yīng)后，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2gH₂的體積為22.4L）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質(zhì)量/g	2.812	5.624	8.436
生成氣體的體積/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	1.120	2.240	2.800

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算稀硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
③若在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中繼續(xù)加入mg鋼樣粉末，計(jì)算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為多少？（用含m的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 ①鋼樣中的C元素燃燒后生成二氧化碳，二氧化碳通入澄清石灰水生成了碳酸鈣沉淀，根據(jù)化學(xué)變化中元素質(zhì)量不變，碳酸鈣中所含C元素質(zhì)量即鋼樣中C元素質(zhì)量；由此可完成此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比的計(jì)算；
②分析表中所記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得知在第III次實(shí)驗(yàn)中稀硫酸完全反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式．由生成氫氣質(zhì)量計(jì)算50g稀硫酸中硫酸的質(zhì)量，解決硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
③要分類討論：當(dāng)Fe完全反應(yīng)；當(dāng)Fe過量時(shí)．

解答 解：①根據(jù)題意知，該白色沉淀是CaCO₃，所以C的質(zhì)量=$\frac{12}{100}$×100%×1g=0.12g；
故此鋼樣粉末中鐵的質(zhì)量=28.12g-0.12g=28g；
所以此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比=28：0.12=700：3；
②設(shè)50g稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
     98         2
     x         $\frac{2.800L}{2.24L}×2g$=0.25g     
$\frac{98}{x}$=$\frac{2}{0.25g}$
x=12.25g
稀硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{12.25g}{50g}$×100%=24.5%
③當(dāng)鋼樣粉末中的鐵末全部溶解時(shí)（m＞1.406g），剩余的固體質(zhì)量為：（5.624g+mg）-0.125mol×56g•mol^-1=（m-1.376）g
當(dāng)鋼樣粉末中的鐵全部溶解時(shí)（m≤1.406g），
剩余的固體質(zhì)量為：（5.624+m）g×$\frac{012g}{28.12g}$；
答：①此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比是700：3；
 ②稀硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24.5%；
③當(dāng)m＞1.406 g，剩余固體質(zhì)量為：（m-1.376）g；
當(dāng) m≤1.406 g，剩余固體質(zhì)量為：（5.624+m）×$\frac{0.12}{28.12}$g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，完成此題，關(guān)鍵是分析明確表格提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)依據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算．