Question

10．取某钢样粉末28.12g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，得到1g白色沉淀．
①计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比．
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的稀H₂SO₄中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：（标准状况下，2gH₂的体积为22.4L）

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量/g	2.812	5.624	8.436
生成气体的体积/L（标准状况）	1.120	2.240	2.800

请根据表中数据计算稀硫酸中H₂SO₄的质量分数．
③若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（用含m的代数式表示）

Answer 1

分析 ①钢样中的C元素燃烧后生成二氧化碳，二氧化碳通入澄清石灰水生成了碳酸钙沉淀，根据化学变化中元素质量不变，碳酸钙中所含C元素质量即钢样中C元素质量；由此可完成此钢样粉末中铁和碳的质量之比的计算；
②分析表中所记录实验数据，可得知在第III次实验中稀硫酸完全反应，根据反应的化学方程式．由生成氢气质量计算50g稀硫酸中硫酸的质量，解决硫酸中H₂SO₄的质量分数．
③要分类讨论：当Fe完全反应；当Fe过量时．

解答 解：①根据题意知，该白色沉淀是CaCO₃，所以C的质量=$\frac{12}{100}$×100%×1g=0.12g；
故此钢样粉末中铁的质量=28.12g-0.12g=28g；
所以此钢样粉末中铁和碳的质量之比=28：0.12=700：3；
②设50g稀硫酸中溶质的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
     98         2
     x         $\frac{2.800L}{2.24L}×2g$=0.25g     
$\frac{98}{x}$=$\frac{2}{0.25g}$
x=12.25g
稀硫酸中H₂SO₄的质量分数为：$\frac{12.25g}{50g}$×100%=24.5%
③当钢样粉末中的铁末全部溶解时（m＞1.406g），剩余的固体质量为：（5.624g+mg）-0.125mol×56g•mol^-1=（m-1.376）g
当钢样粉末中的铁全部溶解时（m≤1.406g），
剩余的固体质量为：（5.624+m）g×$\frac{012g}{28.12g}$；
答：①此钢样粉末中铁和碳的质量之比是700：3；
 ②稀硫酸中H₂SO₄的质量分数是24.5%；
③当m＞1.406 g，剩余固体质量为：（m-1.376）g；
当 m≤1.406 g，剩余固体质量为：（5.624+m）×$\frac{0.12}{28.12}$g．

点评 本题考查了根据化学方程式的计算，完成此题，关键是分析明确表格提供的数据，根据数据依据方程式进行计算．