Question

20．某化学兴趣小组用化学方法测定一种钢样品中铁的含量．同学们称取了5.7g钢样品，投入装有10.0g稀盐酸（足量）的烧杯（烧杯质量也为10.0g）中．在化学反应过程中对烧杯（包括溶液和残余固体）进行了四次称量，记录如表：

反应时间	t0	t1	t2	t3
烧杯和药品质量/g	25.7	25.6	25.5	25.5

（1）反应中产生氢气0.2g克，这种钢样品中铁的含量是多少？（精确到0.1%）
（2）钢的类型分为：含碳质量（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，则这种钢属于高碳钢．
（3）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．

Answer 1

分析 （1）表中数据表明，第三次称得质量和第四次称得质量相等，说明在第三次称重时已完全反应，此时所称得质量为25.5g，与反应前的总质量=5.7g+10g+10g=25.7g相比，少了0.2g；由于反应中只放出氢气，所以生成氢气的质量为0.2g；生铁为铁和碳的混合物，其中碳不与盐酸反应，所得氢气质量为铁与盐酸反应所产生，根据铁与盐酸反应的化学方程式，已知氢气的质量可求出铁的质量，从而求出铁的含量．
（2）根据“（1）中的这种钢样品中铁的含量”计算出这种钢样品中含碳量，对照已知条件就可知道它属于哪一种钢
（3）根据碳和铁都与氧气反应的生成物质量的大小来判断

解答 解：（1）根据质量守恒，反应前后质量差即为氢气质量，生成氢气的质量=5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g；
设5.7g钢样品中铁的质量为x
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.2g}$
解得，x=5.6g
则这种钢样品铁的含量为：$\frac{5.6g}{5.7g}$×100%≈98.2%；
答：这种钢样品中铁的含量是98.2%；
（2）这种钢样品中含碳量为：1-98.2%=1.8%，0.6%＜1.8%＜2%，故这种钢属于高碳钢；
故答案是：高碳钢
（3）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，由于碳减少的质量远小于铁转化为氧化物增加的质量．
故答案为：
（1）0.2g （2）高碳钢
（3）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 本题是表格型的数据处理题，解题关键是通过四次称重的质量变化特点，判断出放入稀盐酸中的生铁样品完成反应，利用质量守恒定律，求出氢气质量