Question

某化學興趣小組用化學方法測定一種鋼樣品中鐵的含量．同學們稱取了5.7g鋼樣品，投入裝有10.0g稀鹽酸（足量）的燒杯（燒杯質量也為10.0g）中．在化學反應過程中對燒杯（包括溶液和殘余固體）進行了四次稱量，記錄如下表：

反應時間	t0	t1	t2	t3
燒杯和藥品質量/g	25.7	25.6	25.5	25.5

（1）反應中產生氫氣

0.2

克，這種鋼樣品中鐵的含量是多少？（精確到0.1%）
（2）有同學提出：灼燒可使鋼中的炭變為CO₂揮發掉，灼燒后鋼樣品質量會減輕．可是他們將一定量的鋼樣品灼燒后，發現質量反而增加了很多．原因是

因為碳減少的質量，遠小于鐵轉化為氧化物增加的質量

（3）鋼的類型分為：鋼分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼．假設殘留在燒杯中的黑色固體全部是炭，則這種鋼屬于？寫出計算過程．

Answer 1

分析：（1）表中數據表明，第三次稱得質量和第四次稱得質量相等，此現象說明在第三次稱重時已完全反應，此時所稱得質量為25.5g，與反應前的總質量=5.7g+10g+10g=25.7g相比，少了0.2g；由于反應中只放出氫氣，所以生成氫氣的質量為0.2g；生鐵為鐵和碳的混合物，其中碳不與硫酸反應，所得氫氣質量為鐵與硫酸反應所產生；
（2）根據灼燒時鐵會發生氧化反應生成鐵的氧化物分析解答；
（3）根據“（1）中的這種鋼樣品中鐵的含量”計算出這種鋼樣品中含碳量，對照已知條件就可知道它屬于哪一種鋼．

解答：解：（1）根據質量守恒，反應前后質量差即為氫氣質量，所以生成氫氣的質量=5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g；
設5.7g鋼樣品中含鐵質量為x，則：
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56             2
x           0.2g

56

2

=

x

0.2g

解得，x=5.6g
則這種鋼樣品含鐵：

5.6g

5.7g

×100%≈98.2%；
答：這種鋼樣品中鐵的含量是98.2%；
（2）灼燒時，鐵與氧氣反應生成鐵的氧化物而使剩余固體質量增加，碳與氧氣反應放出二氧化碳而使剩余固體質量減少，但鋼樣中含有較多的鐵而只含少量的碳，因此，將一定量的鋼樣品灼燒后，發現質量反而增加了許多；
（2）鋼的類型分為：含碳質量（C%）0.03%～0.3%為低碳鋼；0.3%～0.6%為中碳鋼；0.6%～2%為高碳鋼．這種鋼樣品中含碳量為：1-98.2%=1.8%，故這種鋼屬于高碳鋼；
故答案是：（1）0.2；這種鋼樣品中鐵的含量是98.2%；（2）因為碳減少的質量，遠小于鐵轉化為氧化物增加的質量；（3）高碳鋼．

點評：運用質量守恒定律，由實驗記錄的數據分析得出反應放出氫氣的質量，為解答本題的基礎，體現出運用知識分析問題的能力．