问题 计算题

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
加入钢样粉末的质量 / g2.8365.6728.508
生成气体的体积(标准状况)/ L1.122.242.80
请根据表中数据计算硫酸中H2SO4的质量分数。

(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)

答案

(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

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。

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