Question

取某钢样粉末28.12g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL（标准状况）．
（1）计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比．
（2）再取三份不同质量的上述钢样粉末，分别加到100mL相同浓度的H₂SO₄溶液中，充分反应后，测得的实验数据如表所示：

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

①计算硫酸溶液的物质的量浓度．
②若在实验Ⅱ中继续加入m g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

考点：有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算,物质的量浓度的相关计算

专题：计算题

分析：（1）根据n=

V

Vm

计算二氧化碳的物质的量，利用元素守恒计算钢中碳的质量，钢样质量减去碳的质量等于钢中铁的质量，根据n=

m

M

计算铁的物质的量；
（2）由表中数据可知，钢样的质量增大，氢气的体积增大，故实验Ⅰ、实验Ⅱ中硫酸有剩余，根据实验Ⅰ计算生成2.8L氢气需要钢样的质量，据此判断实验Ⅲ中的H₂SO₄完全反应，根据氢元素守恒n（H₂SO₄）=n（H₂），即c（H₂SO₄）?V（H₂SO₄）=n（H₂），据此计算硫酸的浓度；根据钢样粉末中的铁是否完全溶解计算；

解答： 解：（1）n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.010 mol，由碳元素守恒计算钢中碳的质量m（C）=0.01mol×12g/mol=0.12 g，
所以n（Fe）：n（C）=

28.12g-0.12g

56g/mol

：0.01 mol=50：1；
答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为50：1．
（2）①由表中数据可知，钢样的质量增大，氢气的体积增大，故实验Ⅰ、实验Ⅱ中硫酸有剩余，生成2.8L氢气需要钢样的质量为

2.8L

1.12L

×2.812g=7.03g，故实验Ⅲ中的H₂SO₄完全反应，
根据实验Ⅲ可得：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
1 mol 22.4L
n（H₂SO₄） 2.800L
所以n（H₂SO₄）=

2.8000L×1mol

22.4L

=0.125mol
c（H₂SO₄）=

0.125mol

0.1L

=1.25 mol/L，
答：该硫酸溶液的物质的量浓度1.25 mol/L．
②当钢样粉末中的铁未全部溶解时（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×

0.12g

28.12g

答：当铁未完全溶解时，剩余固体的质量为（m-1.376）g；当铁完全溶解时，剩余固体的质量为

(5.624+m)×0.12

28.12

g，或

16.872+3m

703

g．

点评：本题考查物质组成含量的计算、混合物计算、对实验数据的分析处理方法、物质的量浓度计算等，难度不大，注意利用守恒计算进行解答，掌握有关物质的量浓度的简单计算方法．