Question

化學興趣小組對某生鐵樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)進行探究。請按要求完成下列探究報告。（６分）

[實驗目的]

測定某生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)。

[資料支撐]

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、硫存在形式較為復雜；這些物質(zhì)通常都不與稀硫酸發(fā)生化學反應。

[實驗方案]

生鐵樣品與過量的稀硫酸反應，測定反應前后可稱量物質(zhì)的質(zhì)量差。

[實驗過程]

(1)取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為70.4g，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量，測得共用去稀硫酸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。

[數(shù)據(jù)處理]

計算該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)：(寫出計算過程)

[交流討論]

(1)實驗稱量時稱量物應放在托盤天平的    盤（選填“左”或“右”）；

(2)實驗過程中稀硫酸要過量的原因是                             ；

(3)經(jīng)質(zhì)檢部門精確測定，該樣品中鐵元素的總含量為95.2%。假設沒有與硫酸反應的鐵都以Fe₃C形式存在，則樣品中Fe₃C的質(zhì)量分數(shù)為    。

 

Answer 1

【答案】

⑴左    ⑵確保生鐵樣品中鐵單質(zhì)與稀硫酸完全反應  ⑶8.25%

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)天平的使用可知，稱量時物品放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤；

（2）為了確保生鐵樣品中鐵單質(zhì)與稀硫酸能夠完全反應，故稀硫酸要過量；

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，燒杯中減少的質(zhì)量就是生成氫氣的質(zhì)量，即生成H₂的質(zhì)量=102.4g+247.3g-348.7g=1g；則根據(jù)鐵與稀硫酸反應的化學方程式可以計算出樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量，進而計算出樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)；再由樣品質(zhì)量和樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，可以計算出樣品中鐵元素的總質(zhì)量，去掉單質(zhì)鐵的質(zhì)量，就是沒有與稀硫酸反應的鐵元素的質(zhì)量；最后根據(jù)物質(zhì)中某元素的質(zhì)量分數(shù)的計算公式可以計算出樣品中Fe₃C的質(zhì)量，進而計算出樣品中Fe₃C的質(zhì)量分數(shù)。

解：設生鐵樣品中含鐵的質(zhì)量為x

Fe+H₂SO₄ == FeSO₄+H₂↑

56              2

x               1g

56:2=x：1g

解得x=28g   

則生鐵樣品中鐵單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為×100%="87.5%"

根據(jù)題意，該樣品質(zhì)量為102.4g-70.4g=32g，

則樣品中鐵元素的總質(zhì)量為32g×95.2%=30.464g，

所以樣品中Fe₃C的鐵元素質(zhì)量=30.464g-28g=2.464g，

則樣品中Fe₃C的質(zhì)量=2.464g÷×100%=2.64g，

所以樣品中Fe₃C的質(zhì)量分數(shù)=×100%=8.25%

考點：根據(jù)化學反應方程式的計算，實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量

點評：本題主要考查含雜質(zhì)物質(zhì)的化學方程式計算，要想解答好這類題目，就要理解和熟記根據(jù)化學反應方程式的計算步驟、格式以及與之相關的知識等，此外還要能夠利用質(zhì)量守恒定律分析反應前后質(zhì)量變化，從而得到反應生成氫氣的質(zhì)量，這也是解答本題的關鍵。