Question

化学兴趣小组对某生铁样品中铁的质量分数进行探究。请按要求完成下列探究报告。（６分）

[实验目的]

测定某生铁样品中单质铁的质量分数。

[资料支撑]

生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。

碳在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），另一种是化合碳（如Fe₃C等）；硅、锰、磷、硫存在形式较为复杂；这些物质通常都不与稀硫酸发生化学反应。

[实验方案]

生铁样品与过量的稀硫酸反应，测定反应前后可称量物质的质量差。

[实验过程]

(1)取一只烧杯，称得其质量为70.4g，加入一定量生铁样品碎屑，称得烧杯和样品的总质量为102.4g；

(2)向盛有生铁样品的烧杯中加入稀硫酸，边加边搅拌，直到烧杯中不再产生气泡，

再加入少量稀硫酸以确保过量，测得共用去稀硫酸247.3g；

(3)静置，称量。称得烧杯和剩余物质的总质量为348.7g。

[数据处理]

计算该生铁样品中单质铁的质量分数：(写出计算过程)

[交流讨论]

(1)实验称量时称量物应放在托盘天平的    盘（选填“左”或“右”）；

(2)实验过程中稀硫酸要过量的原因是                             ；

(3)经质检部门精确测定，该样品中铁元素的总含量为95.2%。假设没有与硫酸反应的铁都以Fe₃C形式存在，则样品中Fe₃C的质量分数为    。

 

Answer 1

【答案】

⑴左    ⑵确保生铁样品中铁单质与稀硫酸完全反应  ⑶8.25%

【解析】

试题分析：（1）根据天平的使用可知，称量时物品放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘；

（2）为了确保生铁样品中铁单质与稀硫酸能够完全反应，故稀硫酸要过量；

（3）根据质量守恒定律可知，烧杯中减少的质量就是生成氢气的质量，即生成H₂的质量=102.4g+247.3g-348.7g=1g；则根据铁与稀硫酸反应的化学方程式可以计算出样品中单质铁的质量，进而计算出样品中单质铁的质量分数；再由样品质量和样品中铁元素的质量分数，可以计算出样品中铁元素的总质量，去掉单质铁的质量，就是没有与稀硫酸反应的铁元素的质量；最后根据物质中某元素的质量分数的计算公式可以计算出样品中Fe₃C的质量，进而计算出样品中Fe₃C的质量分数。

解：设生铁样品中含铁的质量为x

Fe+H₂SO₄ == FeSO₄+H₂↑

56              2

x               1g

56:2=x：1g

解得x=28g   

则生铁样品中铁单质的质量分数为×100%="87.5%"

根据题意，该样品质量为102.4g-70.4g=32g，

则样品中铁元素的总质量为32g×95.2%=30.464g，

所以样品中Fe₃C的铁元素质量=30.464g-28g=2.464g，

则样品中Fe₃C的质量=2.464g÷×100%=2.64g，

所以样品中Fe₃C的质量分数=×100%=8.25%

考点：根据化学反应方程式的计算，实验探究物质的组成成分以及含量

点评：本题主要考查含杂质物质的化学方程式计算，要想解答好这类题目，就要理解和熟记根据化学反应方程式的计算步骤、格式以及与之相关的知识等，此外还要能够利用质量守恒定律分析反应前后质量变化，从而得到反应生成氢气的质量，这也是解答本题的关键。