Question

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室將5.7g鋼鐵樣品放入燒杯中（燒杯質(zhì)量為15g），加入50g稀硫酸（足量）（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中對(duì)燒杯（包括溶液和殘余固體）進(jìn)行了四次稱量．記錄如表：

反應(yīng)時(shí)間	t	t1	t2	t5
燒杯和藥品質(zhì)量（g）	70.7	70.6	70.5	7.05

（1）你分析后一定能計(jì)算出產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為_(kāi)_____．
（2）請(qǐng)你參與這個(gè)小組，計(jì)算出5.7g鋼鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（結(jié)果精確到0.1%）
（3）鋼的類型分為：含碳量（C%）0.03%～0.3%為低碳鋼；0.3%～0.6%為中碳鋼；0.6%～2%為高碳鋼．假設(shè)殘留在燒杯中的黑色固體全部是炭，則這種鋼屬于______．
（4）有同學(xué)提出：灼燒可使鋼中的炭變?yōu)镃O₂揮發(fā)掉，灼燒后鋼樣品質(zhì)量會(huì)減輕．可是他們將一定量的鋼樣品灼燒后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了很多．原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)四次稱量記錄，可知鋼樣完全反應(yīng)后燒杯和藥品的總質(zhì)量為70.5g，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由反應(yīng)前后質(zhì)量差可求得放出氫氣質(zhì)量；
（2）鋼樣中鐵能與硫酸反應(yīng)放出氫氣，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由完全反應(yīng)放出氫氣質(zhì)量可計(jì)算鋼樣中鐵的質(zhì)量，求得鋼鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）由鋼樣中鐵的質(zhì)量求得其中含碳量，對(duì)比三種碳素鋼的含碳量，判斷鋼樣的類型；
（4）分析灼燒鋼樣時(shí)所發(fā)生的變化，找出使灼燒后固體質(zhì)量發(fā)生改變的原因，對(duì)一定量的鋼樣品灼燒后發(fā)現(xiàn)質(zhì)量反而增加了很多的原因進(jìn)行解釋．
解答：解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，放出氫氣質(zhì)量=5.7g+15g+50g-70.5g=0.2g
（2）設(shè)鋼鐵樣品中鐵的質(zhì)量為x，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.2g
=  x=5.6g
則這種鋼樣品含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=98.2%
（3）鋼樣中含碳量=1-98.2%=1.8%，含碳量在0.6%～2%之間，鋼樣為高碳鋼；
（4）鋼樣灼燒時(shí)，鋼樣中的鐵與氧氣化合成鐵的氧化物而使固體質(zhì)量增大，碳與氧氣化合成二氧化碳而使固體質(zhì)量減小，由于所以碳減少的質(zhì)量，遠(yuǎn)小于鐵轉(zhuǎn)化為氧化物增加的質(zhì)量．
答：（1）產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為0.2g；（2）這種鋼樣品含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.2%；（3）這種鋼屬于高碳鋼；（4）鋼中含碳量少，碳減少的質(zhì)量，遠(yuǎn)小于鐵轉(zhuǎn)化為氧化物增加的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題是借助于數(shù)學(xué)模型，利用圖表的方式來(lái)分析和解決化學(xué)計(jì)算中的有關(guān)問(wèn)題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的識(shí)圖能力和數(shù)據(jù)分析能力．