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	t	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）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______
（3）钢的类型分为：钢分为低碳钢、中碳钢、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？写出计算过程．

Answer 1

【答案】分析：（1）表中数据表明，第三次称得质量和第四次称得质量相等，此现象说明在第三次称重时已完全反应，此时所称得质量为25.5g，与反应前的总质量=5.7g+10g+10g=25.7g相比，少了0.2g；由于反应中只放出氢气，所以生成氢气的质量为0.2g；生铁为铁和碳的混合物，其中碳不与硫酸反应，所得氢气质量为铁与硫酸反应所产生；
（2）根据灼烧时铁会发生氧化反应生成铁的氧化物分析解答；
（3）根据“（1）中的这种钢样品中铁的含量”计算出这种钢样品中含碳量，对照已知条件就可知道它属于哪一种钢．
解答：解：（1）根据质量守恒，反应前后质量差即为氢气质量，所以生成氢气的质量=5.7g+10g+10g-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
=解得，x=5.6g
则这种钢样品含铁：×100%≈98.2%；
答：这种钢样品中铁的含量是98.2%；
（2）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；
（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．这种钢样品中含碳量为：1-98.2%=1.8%，故这种钢属于高碳钢；
故答案是：（1）0.2；这种钢样品中铁的含量是98.2%；（2）因为碳减少的质量，远小于铁转化为氧化物增加的质量；（3）高碳钢．
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．