Question

一化學(xué)興趣小組對(duì)某生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行探究．該小組查閱資料知：生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素．碳在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），另一種是化合碳（如Fe₃C等）；硅、錳、磷、硫存在形式較為復(fù)雜；這些物質(zhì)通常都不與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)探究：
（1）取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為72.4g，加入一定量生鐵樣品碎屑，稱得燒杯和樣品的總質(zhì)量為102.4g；
（2）向盛有生鐵樣品的燒杯中加入稀硫酸，邊加邊攪拌，直到燒杯中不再產(chǎn)生氣泡，再加入少量稀硫酸以確保過(guò)量，測(cè)得共用去稀硫酸247.3g；
（3）靜置，稱量．稱得燒杯和剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為348.7g．
回答：（保留小數(shù)點(diǎn)后1位小數(shù)）
（1）計(jì)算該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
（2）經(jīng)有關(guān)部門(mén)精確測(cè)定，該樣品中Fe₃C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%．假設(shè)沒(méi)有與硫酸反應(yīng)的鐵都以Fe₃C形式存在，則樣品生鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

Answer 1

分析：（1）燒杯中前后減少的質(zhì)量是氫氣的質(zhì)量，利用鐵和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)氫氣的質(zhì)量求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量，再根據(jù)

單質(zhì)鐵的質(zhì)量

生鐵樣品的質(zhì)量

×100%求出生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）樣品中的鐵元素包括單質(zhì)的鐵與Fe₃C中的鐵，依據(jù)（1）的結(jié)論及（2）的條件計(jì)算出鐵元素的總質(zhì)量，再利用鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

鐵元素的總質(zhì)量

樣品的質(zhì)量

×100%求解即可．

解答：解：（1）生成H₂的質(zhì)量：102.4 g+247.3 g-348.7 g=1.0 g，樣品的質(zhì)量是102.4g-72.4g=30g
設(shè)生鐵樣品中含鐵的質(zhì)量為x．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56                2
x                1.0 g

56

2

=

x

1.0g

x=

56×1.0g

2

=28.0g
則鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

28g

102.4g-72.4g

×100%=93.3%
（2）樣品中的鐵元素包括單質(zhì)的鐵與Fe₃C中的鐵，鐵元素的總質(zhì)量=28.0g+30g×2%×

3×56

3×56+12

=28.56g，
生鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

鐵元素的總質(zhì)量

樣品的質(zhì)量

=

28.56g

30g

×100%=95.2%
答：（1）該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是93.3%
（2）樣品生鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.2%

點(diǎn)評(píng)：該題是對(duì)物質(zhì)中某種元素或單質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的考查，解題的關(guān)鍵是對(duì)反應(yīng)前后質(zhì)量變化的應(yīng)用，屬于一道基本計(jì)算綜合題．