Question

某化学兴趣小组的同学用化学方法测定一种钢样品（单质铁和单质碳的混合物）中单质碳的质量分数．同学们称取了5.7g钢样品，投入装有10.0g稀盐酸（足量）的烧杯（烧杯质量也为10.0g）中，充分反应后称得烧杯和烧杯内物质的总质量为25.5g（烧杯内发生的化学反应是：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，钢样品中的单质碳，既不溶于水，也不参加化学反应）．
（1）5.7g钢样品与10.0g稀盐酸充分反应后生成氢气的质量为______．
（2）这种钢样品中单质碳的质量分数是多少？（精确到0.01%）
（3）有同学认为：在足量氧气中灼烧这种钢样品可使钢样品中的单质碳变为CO₂而逸出，灼烧后钢样品的质量会减轻．可是他们将一定量的这种钢样品在足量氧气中灼烧后，发现其质量反而增加了很多．原因是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题中所提供的已知量利用质量守恒定律，可计算放出氢气的质量；
（2）根据反应的化学方程式，由产生氢气质量计算钢样中所含铁的质量，求得钢样品中碳的质量分数；
（3）根据在高温条件下铁、碳都可与氧气发生反应，分析变化对固体质量的影响，判断质量反而增加了许多的原因．
解答：解：（1）利用质量守恒定律，放出氢气的质量为5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g
故答案为：0.2g
（2）设5.7g钢样品中单质铁的质量为x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g
，
x═5.6g 
这种钢样品中单质碳的质量分数═×100%═1.75%   
答：这种钢样品中单质碳的质量分数为1.75%
（3）灼烧时，铁与氧气反应生成铁的氧化物而使剩余固体质量增加，碳与氧气反应放出二氧化碳而使剩余固体质量减少，但钢样中含有较多的铁而只含少量的碳，因此，将一定量的钢样品灼烧后，发现质量反而增加了许多；
故答案为：这种钢样品中含碳量低，在足量的氧气中灼烧后，单质碳减少的质量，远小于单质铁转化为四氧化三铁时所增加的质量．
点评：利用质量守恒定律求出反应放出氢气的质量，是进行后面计算的基础，体现出运用知识分析问题的能力．