Question

1．初三（1）化學(xué)興趣小組到馬鋼新區(qū)進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，興趣小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下對(duì)鋼鐵廠的鐵礦石樣品和鋼樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析、計(jì)算，了解該鋼鐵廠生產(chǎn)原料、產(chǎn)品的相關(guān)信息．下面請(qǐng)你根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算回答（要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）：
取該廠的某鋼樣粉末56.72g（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6g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100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀硫酸中，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	5.672	11.344	17.016
生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）/L	2.24	4.48	5.60

請(qǐng)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m g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 根據(jù)題干提供的信息進(jìn)行分析，碳能與氧氣反應(yīng)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(yīng)生成氫氣，根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可知，每5.672g鋼樣粉末能生成氫氣2.24L，第三次加入17.016g鋼樣只生成氫氣5.60L，則此時(shí)硫酸全部參加反應(yīng)，鋼樣有剩余，所以可知100g硫酸共生成氫氣5.60L，此時(shí)可以根據(jù)氫氣的量求得硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，加入的m鋼樣粉末只有鐵參加反應(yīng)，求得參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，即可求得剩余固體的質(zhì)量．

解答 解：（1）C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂  ①
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O  ②
根據(jù)方程式①②可得  C-CaCO₃
設(shè)生成3g碳酸鈣沉淀需要碳的質(zhì)量為x，則有
C-CaCO₃
12  100
x    6g
$\frac{12}{x}$=$\frac{100}{6g}$
x=0.72g
所以56.72g鋼樣中含有鐵的質(zhì)量為56.72g-0.72g=56g
鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比為：56g：0.72g=700：9；
（2）根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)可知，每5.672g鋼樣粉末能生成氫氣2.24L，第三次加入17.016g鋼樣只生成氫氣25.60L，則此時(shí)硫酸全部參加反應(yīng)，鋼樣有剩余，所以可知100g硫酸共生成氫氣5.60L，氫氣的質(zhì)量為：25.60L×$\frac{2g}{22.4L}$=0.5g，設(shè)硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，則有
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98          2
    100g×y    0.5g
  $\frac{98}{100g×y}$=$\frac{2}{0.5g}$
   y=24.5%
（3）設(shè)生成0.5g氫氣需要鐵的質(zhì)量為z
    Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
     56             2
     z              0.5g
     $\frac{56}{z}$=$\frac{2}{0.5g}$
     z=14g
含鐵14g的鋼樣中含有碳的質(zhì)量為：0.18g，
14.18g-11.344g=2.836g
當(dāng)m＞2.836g，硫酸全部參加反應(yīng)，加入的mg鋼樣生成氫氣的體積為5.60L-4.48L=1.12L，所以氫氣的質(zhì)量為1.12L×$\frac{2g}{22.4L}$=0.1g，設(shè)需要鐵的質(zhì)量為a
 Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
 56             2
 a             0.1g
$\frac{56}{a}$=$\frac{2}{0.1g}$
a=2.8g
此時(shí)mg中參加反應(yīng)剩余固體質(zhì)量為：（m-2.8）g，同時(shí)11.344g鋼樣中含碳的質(zhì)量為11.344g×$\frac{9}{709}$=0.144g．所以最后得到的固體為（m-2.8g）+0.144g=m-2.656g，
當(dāng) m≤2.836 g，鋼樣中的鐵全部參加反應(yīng)，剩余的固體就是鋼樣中含有的碳，所以剩余固體質(zhì)量為：（11.344+m）×$\frac{9}{709}$g
答：（1）此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比為700：9；
（2）硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%；
（3）當(dāng)m＞1.418 g，剩余固體質(zhì)量為：（m-1.328）g；當(dāng) m≤1.418 g，剩余固體質(zhì)量為：（5.672+m）×$\frac{9}{709}$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．