Question

某化学兴趣小组在实验室将5.7g钢铁样品放入烧杯中（烧杯质量为15g），加入50g稀硫酸（足量）（杂质不参加反应），在化学反应的过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量．记录如表：

反应时间	t	t1	t2	t5
烧杯和药品质量（g）	70.7	70.6	70.5	7.05

（1）你分析后一定能计算出产生氢气的质量为______．
（2）请你参与这个小组，计算出5.7g钢铁样品中铁的质量分数是多少？（结果精确到0.1%）
（3）钢的类型分为：含碳量（C%）0.03%～0.3%为低碳钢；0.3%～0.6%为中碳钢；0.6%～2%为高碳钢．假设残留在烧杯中的黑色固体全部是炭，则这种钢属于______．
（4）有同学提出：灼烧可使钢中的炭变为CO₂挥发掉，灼烧后钢样品质量会减轻．可是他们将一定量的钢样品灼烧后，发现质量反而增加了很多．原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据四次称量记录，可知钢样完全反应后烧杯和药品的总质量为70.5g，根据质量守恒定律，由反应前后质量差可求得放出氢气质量；
（2）钢样中铁能与硫酸反应放出氢气，根据反应的化学方程式，由完全反应放出氢气质量可计算钢样中铁的质量，求得钢铁样品中铁的质量分数；
（3）由钢样中铁的质量求得其中含碳量，对比三种碳素钢的含碳量，判断钢样的类型；
（4）分析灼烧钢样时所发生的变化，找出使灼烧后固体质量发生改变的原因，对一定量的钢样品灼烧后发现质量反而增加了很多的原因进行解释．
解答：解：（1）根据质量守恒定律，放出氢气质量=5.7g+15g+50g-70.5g=0.2g
（2）设钢铁样品中铁的质量为x，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x            0.2g
=  x=5.6g
则这种钢样品含铁的质量分数=×100%=98.2%
（3）钢样中含碳量=1-98.2%=1.8%，含碳量在0.6%～2%之间，钢样为高碳钢；
（4）钢样灼烧时，钢样中的铁与氧气化合成铁的氧化物而使固体质量增大，碳与氧气化合成二氧化碳而使固体质量减小，由于所以碳减少的质量，远小于铁转化为氧化物增加的质量．
答：（1）产生氢气的质量为0.2g；（2）这种钢样品含铁的质量分数为98.2%；（3）这种钢属于高碳钢；（4）钢中含碳量少，碳减少的质量，远小于铁转化为氧化物增加的质量．
点评：本题是借助于数学模型，利用图表的方式来分析和解决化学计算中的有关问题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力．