Question

社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，課外興趣小組對(duì)某鋼鐵廠的鐵礦石樣品和鋼樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析、計(jì)算，了解了該鋼鐵廠生產(chǎn)原料、產(chǎn)品的相關(guān)信息。下面請(qǐng)你根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)幫助計(jì)算回答：
取該廠的某鋼樣粉末28.36 g（假設(shè)只含F(xiàn)e和C），在氧氣流中充分反應(yīng)，將產(chǎn)生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到3 g白色沉淀。
（1）計(jì)算此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比。
（2）再取三份不同質(zhì)量的鋼樣粉末分別加到50　g質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的硫酸中，充分反應(yīng)后，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2 g H₂的體積為22.4　L）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質(zhì)量 / g	2.836	5.672	8.508
生成氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）/ L	1.12	2.24	2.80

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算硫酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
（3）若在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中繼續(xù)加入m g鋼樣粉末，計(jì)算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為多少? （用含m的代數(shù)式表示）

Answer 1

（1）CO₂＋Ca(OH)₂=CaCO₃＋H₂O
44             100
m               3g
解得m＝1.32g
所以碳原子的質(zhì)量是1.32g×12/44＝0.36g
所以鐵的質(zhì)量是28.36g－0.36g＝28.00g
因此鋼樣粉末中鐵和碳的質(zhì)量之比28.00︰0.36＝700 : 9
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ中硫酸過(guò)量，但在Ⅲ中生成的氫氣不是3.36L，說(shuō)明硫酸不足。所以產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量是2.80÷2.24×2g＝0.25g，則稀硫酸中溶質(zhì)是0.25g×98/2＝12.25g。所以硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是12.25÷50×100％＝24.5%
（3）根據(jù)以上分析可知，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中剩余硫酸的質(zhì)量是12.25g－9.8g＝2.45g
根據(jù)方程式Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑可知
溶解鐵的質(zhì)量是2.45g×56/98＝1.4g
則對(duì)應(yīng)樣品質(zhì)量是1.4g×709/700＝1.418g
所以如果當(dāng)m＞1.418 g，則硫酸不足
所以剩余固體質(zhì)量為：(m＋5.672－12.25×56/98)g＝（m―1.328) g
當(dāng)m≤1.418 g，硫酸過(guò)量，所以剩余固體是碳，質(zhì)量為：(5.672 + m)×9/709 g

解析