Question

某化学小组的同学到钢铁厂做社会调查．他们抽取组成完全相同的质量为2.84g、4.26g、6.23g的三份铁合金样品（假设样中只含铁和碳），在三份样品中分别加入94.6g稀硫酸中进行实验（实验编号I、Ⅱ、Ⅲ），充分反应后，将得到的实验数据绘制出如图象试回答：
（已知生铁含碳2%～4.3%，钢含碳0.03%～2%）
（1）实验I中参加反应的铁质量为

 

克，该合金是

 

（生铁或钢）．
（2）实验Ⅱ中参加反应的硫酸质量是

 

克．
（3）实验

 

中稀硫酸完全参加反应，反应后溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析：（1）由实验数据图象，完全反应放出氢气质量为0.10g，根据氢气质量计算参加反应铁的质量，通过计算含碳量判断样品的种类；
（2）根据反应放出氢气质量0.15g，计算参加反应的硫酸的质量；
（3）对比钢铁样品质量与放出氢气质量的关系，判断稀硫酸参加反应的情况；并计算稀硫酸完全反应时，生成硫酸亚铁的质量，计算出生成硫酸亚铁与所得溶液的质量比．

解答：解：（1）设参加反应的铁质量为x
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2
x       0.10g
56：2=x：0.10g 解之得 x=2.8g
2.84g钢铁样品中含C量=

2.84g-2.8g

2.84g

×100%≈1.4%＜2%
故答案为：2.8（1分）；钢（1分）；
（2）设参加反应的硫酸质量为y
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
98  2
y  0.15g
98：2=y：0.15g 解之得 y=7.35g
故答案为：7.35（1分）
（3）2.84g钢铁样品完全反应放出氢气质量为0.10g，
那么，6.23g钢铁样品完全反应放出氢气质量=

6.23g

2.84g

×0.10g≈0.22g
而第III次实验中得到氢气质量为0.2g＜0.22g，钢铁样品未完全反应，则稀硫酸完全反应；
故答案为：Ⅲ（1分）；
设铁和硫酸亚铁的质量分别是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
反应后溶液中溶质的质量分数=

15.2g

5.6g+94.6g-0.2g

×100%=15.2%
答：反应后溶液中溶质的质量分数为15.2%．

点评：根据质量守恒定律，反应后溶液中溶质的质量=参加反应铁的质量+参加反应稀硫酸的质量-反应放出氢气的质量．