社会实践活动中,课外兴趣小组对某钢铁厂的铁矿石样品和钢样进行实验、分析、计算,了解了该钢铁厂生产原料、产品的相关信息。下面请你根据他们的实验帮助计算回答:
取该厂的某钢样粉末28.36 g(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3 g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50 g质量分数相同的硫酸中,充分反应后,测得的实验数据如下表所示:(标准状况下,2 g H2的体积为22.4 L)
实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
加入钢样粉末的质量 / g | 2.836 | 5.672 | 8.508 |
生成气体的体积(标准状况)/ L | 1.12 | 2.24 | 2.80 |
(3)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)
(1)CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
44 100
m 3g
解得m=1.32g
所以碳原子的质量是1.32g×12/44=0.36g
所以铁的质量是28.36g-0.36g=28.00g
因此钢样粉末中铁和碳的质量之比28.00︰0.36=700 : 9
(2)根据实验数据可知,实验I、Ⅱ中硫酸过量,但在Ⅲ中生成的氢气不是3.36L,说明硫酸不足。所以产生的氢气质量是2.80÷2.24×2g=0.25g,则稀硫酸中溶质是0.25g×98/2=12.25g。所以硫酸的质量分数是12.25÷50×100%=24.5%
(3)根据以上分析可知,实验Ⅱ中剩余硫酸的质量是12.25g-9.8g=2.45g
根据方程式Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑可知
溶解铁的质量是2.45g×56/98=1.4g
则对应样品质量是1.4g×709/700=1.418g
所以如果当m>1.418 g,则硫酸不足
所以剩余固体质量为:(m+5.672-12.25×56/98)g=(m―1.328) g
当m≤1.418 g,硫酸过量,所以剩余固体是碳,质量为:(5.672 + m)×9/709 g
考查根据方程式进行的有关计算。