Question

一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．該小組查閱資料知：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．實驗探究：
（1）取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為72.4g，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．
回答：（保留小數(shù)點后1位小數(shù)）
（1）計算該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)？
（2）經(jīng)有關部門精確測定，該樣品中Fe₃C的質(zhì)量分數(shù)為2%．假設沒有與硫酸反應的鐵都以Fe₃C形式存在，則樣品生鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為多少？

Answer 1

分析：（1）燒杯中前后減少的質(zhì)量是氫氣的質(zhì)量，利用鐵和硫酸反應的化學方程式，根據(jù)氫氣的質(zhì)量求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量，再根據(jù)

單質(zhì)鐵的質(zhì)量

生鐵樣品的質(zhì)量

×100%求出生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)．
（2）樣品中的鐵元素包括單質(zhì)的鐵與Fe₃C中的鐵，依據(jù)（1）的結(jié)論及（2）的條件計算出鐵元素的總質(zhì)量，再利用鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為：

鐵元素的總質(zhì)量

樣品的質(zhì)量

×100%求解即可．

解答：解：（1）生成H₂的質(zhì)量：102.4 g+247.3 g-348.7 g=1.0 g，樣品的質(zhì)量是102.4g-72.4g=30g
設生鐵樣品中含鐵的質(zhì)量為x．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56                2
x                1.0 g

56

2

=

x

1.0g

x=

56×1.0g

2

=28.0g
則鐵的質(zhì)量分數(shù)是

28g

102.4g-72.4g

×100%=93.3%
（2）樣品中的鐵元素包括單質(zhì)的鐵與Fe₃C中的鐵，鐵元素的總質(zhì)量=28.0g+30g×2%×

3×56

3×56+12

=28.56g，
生鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為：

鐵元素的總質(zhì)量

樣品的質(zhì)量

=

28.56g

30g

×100%=95.2%
答：（1）該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)是93.3%
（2）樣品生鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為95.2%

點評：該題是對物質(zhì)中某種元素或單質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的考查，解題的關鍵是對反應前后質(zhì)量變化的應用，屬于一道基本計算綜合題．