Question

10．钢铁是使用最多的金属材料．某兴趣小组同学对一废钢成分进行了探究．
问题1：这种钢属于哪种类型的钢？
【查阅资料】含碳量0.03%～0.3%，为低碳钢；含碳量0.3%～0.6%，为中碳钢；含碳量0.6%～2%，高碳钢．
【实验】将11.4g去锈后的废钢样品加入盛有20.0g稀盐酸（足量）的烧杯（烧杯质量为120g）中．化学反应过程中对烧杯及其中的剩余物进行称量，记录如下表：

反应时间	t1	t2	t3
烧杯和药品质量/g	151.3	151.0	151.0

【结论】通过计算分析：（最后结果保留一位小数）
（1）反应中产生氢气的质量是0.4 g．
（2）假设残留在烧杯中的黑色固体全部是碳单质，则该样品属于哪种类型的钢？（写出计算过程）
问题2：回收金属对节约金属资源的意义．
【拓展】（3）若该样品为高碳钢（假设含碳量为2%），钢铁厂冶炼100kg这种钢，需要含Fe₂O₃ 76%的赤铁矿石的质量是多少？

Answer 1

分析 【结论】（1）根据质量守恒定律分析生成的氢气的质量；
（2）根据碳的质量分数计算分析判断；
【拓展】根据反应中钢的质量和碳的质量，可计算出铁的质量；结合赤铁矿中主要成分的含量，可计算赤铁矿石的质量．

解答 解：【结论】（1）由质量守恒定律可知，生成氢气的质量为：11.4g+20.0g+120g-151.0g=0.4g
（2）设钢样品中含铁的质量为x．
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56                      2
 x                     0.4g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.4g}$    解得：x=11.2g
碳的质量分数数是：$\frac{11.4-11.2g}{11.4g}×100%$=0.175%，含碳量在0.03%～0.3%之间，为低碳钢．
（3）设需要含Fe₂O₃ 76%的赤铁矿石的质量是y
Fe₂O₃+3CO $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
  160                      112
   y×76%            100kg（1-2%）    
$\frac{160}{112}=\frac{y×76%}{100kg（1-2%）}$  解得：y≈184.2kg．
故答为：【结论】（1）0.4．（2）是低碳钢；【拓展】（3）需要含Fe₂O₃ 76%的赤铁矿石的质量是174.2kg．

点评 本题主要考查学生利用化学方程式进行计算的能力．解题的关键是根据质量守恒定律求出生成气体的质量，为解答打开突破口，余下的问题就可迎刃而解．