Question

（8分）某化學(xué)興趣小組想對(duì)某次高爐煉鐵得到的生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行探究，請(qǐng)按要求完成下列探究報(bào)告。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?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：一種是單質(zhì)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)過(guò)程】

①取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為70.4g，加入一定量生鐵的樣品碎屑，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。

【數(shù)據(jù)處理】計(jì)算該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?(寫出計(jì)算過(guò)程)（4分）

【交流討論】

(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中稀硫酸要過(guò)量的原因是：_____________________________________；

(2)經(jīng)質(zhì)檢部門精確測(cè)定，該樣品中鐵元素的總含量為95.2％。假設(shè)沒(méi)有與稀硫酸反應(yīng)的鐵都以Fe₃C形式存在，則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為_(kāi)_______(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))；（2分）

(3)該小組的同學(xué)還查閱到：一氧化碳具有可燃性，點(diǎn)燃一氧化碳與空氣的混合物有可能爆炸。

由此我們得到啟示：在點(diǎn)燃或加熱一氧化碳前，一定要先_________；

 

Answer 1

【答案】

[數(shù)據(jù)處理]

解：設(shè)鐵樣中Fe的質(zhì)量為x

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑

56                 2

X                (102.4+247.3)-348.7=1g

56／2=x／1g      X=28g      

∴該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：28g／(102.4g-70.4g)×100%=87.5%

[交流討論]

(1)原因是：將生鐵樣品中Fe完全反應(yīng)；

(2)則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為 2.6g (計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))；

(3)驗(yàn)純 。

【解析】設(shè)計(jì)思路：要測(cè)定生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可根據(jù)鐵能和酸反應(yīng)生成氫氣，其他雜質(zhì)和酸不反應(yīng)，可根據(jù)氫氣的質(zhì)量計(jì)算出鐵的質(zhì)量，進(jìn)而算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故答案為：將生鐵樣品與過(guò)量稀硫酸反應(yīng)，并測(cè)定反應(yīng)前后燒杯和燒杯內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量差得出氫氣的質(zhì)量，再計(jì)算出鐵的質(zhì)量；

數(shù)據(jù)處理：

解：氫氣的質(zhì)量=102.4g+247.3g-348.7g=1g

設(shè)鐵的質(zhì)量為x

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑

56              2

x               1g

56/2=x/1g   解得x=28g

鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=28g/（102.4g-70.4g）×100%=87.5%

答：生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是87.5%；

交流討論：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中稀硫酸要過(guò)量的原因是保證將單質(zhì)鐵全部反應(yīng)，使后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確；

（2）生鐵的樣品的質(zhì)量為102.4g-70.4g=32g，該樣品中鐵元素的總含量為32g×95.2%=30.464g，其中純鐵的質(zhì)量為32g×87.5%=28g，則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為（30.464g-28g）÷=2.6g；

（3）在點(diǎn)燃或加熱一氧化碳前，一定要先檢驗(yàn)氣體的純度，防止發(fā)生爆炸。