Question

某化学兴趣小组用化学方法测定一种钢样品中铁的含量．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．在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量，记录如下表：

反应时间	t0	t1	t2	t3
烧杯和药品质量/g	25.7	25.6	25.5	25.5

（1）反应中产生氢气

 

克，这种钢样品中铁的含量是多少？（精确到0.1%）

 

（2）钢的类型分为：含碳质量（C%）0.03%～0.3%为低碳钢；0.3%～0.6%为中碳钢；0.6%～2%为高碳钢．假设残留在烧杯中的黑色固体全部是炭，则这种钢属于

 

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（3）有同学提出：灼烧可使钢中的炭变为CO₂挥发掉，灼烧后钢样品质量会减轻．可是他们将一定量的钢样品灼烧后，发现质量反而增加了很多．原因是

 

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Answer 1

分析：（1）随钢样中铁不断与稀盐酸反应放出氢气，剩余物质的质量不断减小，待质量不再改变时完全反应；根据质量守恒定律，由完全反应时质量差，求得放出氢气质量；根据反应的化学方程式，由产生氢气质量计算钢样中所含量铁的质量，并计算中这种钢样品中铁的含量即质量分数；
（2）根据钢样中铁的含量推算出含碳量，并与分类标准进行对比，判断钢的类别；
（3）根据燃烧时碳生成二氧化碳使质量减小，同时铁与氧气生成铁的氧化物而使质量增大，对比二者变化量，解释质量反而增加了很多的原因．

解答：解：（1）根据质量守恒定律，反应中产生氢气质量=5.7g+10.0g+10.0g-25.5g=0.2g
设5.7g钢样品中含铁质量为x，则：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x              0.2g

56

x

=

2

0.2g

  x=5.6g
则这种钢样品铁的含量=

5.6g

5.7g

×100%=98.2%
（2）该钢样中含碳量=1-98.2%=1.8%，0.6%＜1.8%＜2%，∴属于高碳钢；
（3）灼烧后钢样品时，碳生成二氧化碳使质量减小，同时铁与氧气生成铁的氧化物而使质量增大；钢中含碳量少，所以碳减少的质量，远小于铁转化为氧化物增加的质量；
故答案为：
（1）0.2；98.2%；（2）高碳钢；（3）钢中含碳量少，所以碳减少的质量，远小于铁转化为氧化物增加的质量．

点评：运用质量守恒定律，由实验记录的数据分析得出反应放出氢气的质量，为解答本题的基础，体现出运用知识分析问题的能力．