Question

（8分）某化學(xué)興趣小組想對某次高爐煉鐵得到的生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行探究，請按要求完成下列探究報告。
【實驗?zāi)康摹繙y定生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
【資料支撐】
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：一種是單質(zhì)碳(石墨)，另一種是化合碳(如Fe₃C等)；硅、錳、磷、硫存在形式較為復(fù)雜；這些物質(zhì)通常都不與稀硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
【實驗過程】
①取一只燒杯，稱得其質(zhì)量為70.4g，加入一定量生鐵的樣品碎屑，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。
【數(shù)據(jù)處理】計算該生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?(寫出計算過程)（4分）
【交流討論】
(1)實驗過程中稀硫酸要過量的原因是：_____________________________________；
(2)經(jīng)質(zhì)檢部門精確測定，該樣品中鐵元素的總含量為95.2％。假設(shè)沒有與稀硫酸反應(yīng)的鐵都以Fe₃C形式存在，則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為________(計算結(jié)果保留一位小數(shù))；（2分）
(3)該小組的同學(xué)還查閱到：一氧化碳具有可燃性，點燃一氧化碳與空氣的混合物有可能爆炸。
由此我們得到啟示：在點燃或加熱一氧化碳前，一定要先_________；

Answer 1

[數(shù)據(jù)處理]
解：設(shè)鐵樣中Fe的質(zhì)量為x
Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑
56                 2
X                (102.4+247.3)-348.7=1g
56／2=x／1g      X=28g      
∴該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：28g／(102.4g-70.4g)×100%=87.5%
[交流討論]
(1)原因是：將生鐵樣品中Fe完全反應(yīng)；
(2)則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為 2.6g (計算結(jié)果保留一位小數(shù))；
(3)驗純。

設(shè)計思路：要測定生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可根據(jù)鐵能和酸反應(yīng)生成氫氣，其他雜質(zhì)和酸不反應(yīng)，可根據(jù)氫氣的質(zhì)量計算出鐵的質(zhì)量，進(jìn)而算出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故答案為：將生鐵樣品與過量稀硫酸反應(yīng)，并測定反應(yīng)前后燒杯和燒杯內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量差得出氫氣的質(zhì)量，再計算出鐵的質(zhì)量；
數(shù)據(jù)處理：
解：氫氣的質(zhì)量=102.4g+247.3g-348.7g=1g
設(shè)鐵的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56              2
x               1g
56/2=x/1g  解得x=28g
鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=28g/（102.4g-70.4g）×100%=87.5%
答：生鐵樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是87.5%；
交流討論：（1）實驗過程中稀硫酸要過量的原因是保證將單質(zhì)鐵全部反應(yīng)，使后面的實驗結(jié)果更精確；
（2）生鐵的樣品的質(zhì)量為102.4g-70.4g=32g，該樣品中鐵元素的總含量為32g×95.2%=30.464g，其中純鐵的質(zhì)量為32g×87.5%=28g，則樣品中Fe₃C的質(zhì)量為（30.464g-28g）÷=2.6g；
（3）在點燃或加熱一氧化碳前，一定要先檢驗氣體的純度，防止發(fā)生爆炸。