Question

鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)．某中學(xué)社會實踐活動小組利用假期對當(dāng)?shù)劁撹F廠進行了調(diào)研，請您對社會實踐活動小組感興趣的問題進行計算：
（1）將6.72g鐵礦石樣品投入適量的鹽酸中（充分反應(yīng)），過濾，濾渣中不含鐵元素，然后在濾液中加過量的中NaOH溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、灼燒得4.80g Fe₂O₃．計算該鐵礦石鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？
（2）取某鋼樣粉末28.12g（假設(shè)只含F(xiàn)e和C），在氧氣流中充分反應(yīng)，得到CO₂ 224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
①計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比．
②再取三份不同質(zhì)量的鋼樣粉末分別加到100mL相同濃度的H₂SO₄溶液中，充分反應(yīng)后，測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質(zhì)量/g	2.812	5.624	8.436
生成氣體的體積/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	1.120	2.240	2.800

計算硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度．
③若在實驗Ⅱ中繼續(xù)加入mg鋼樣粉末，計算反應(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

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：

分析：（1）根據(jù)n=

m

M

計算氧化鐵的物質(zhì)的量，根據(jù)Fe元素守恒計算Fe的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算Fe元素質(zhì)量，進而計算鐵礦石中Fe元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）①根據(jù)碳元素守恒計算碳的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計算碳的質(zhì)量，再計算Fe的物質(zhì)的量，進而計算Fe、碳物質(zhì)的量之比；
②由表中數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅱ中加入鋼樣中Fe完全反應(yīng)，8.436g鋼樣中Fe完全反應(yīng)生成氫氣為1.12L×

8.436g

2.812g

=3.36L＞2.8L，故實驗Ⅲ中硫酸完全反應(yīng)，鋼樣中Fe有剩余，根據(jù)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，計算硫酸的物質(zhì)的量，進而計算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
③硫酸恰好完全反應(yīng)時，需要鋼樣的質(zhì)量為2.812g×

2.8L

1.12L

=7.03g，此時加入的鋼樣質(zhì)量為7.03g-5.624g=1.406g，
當(dāng)鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時，即m＞1.406g，當(dāng)鋼樣粉末中的鐵全部溶解時，即m≤1.406g，據(jù)此討論計算．

解答： 解：（1）4.80g Fe₂O₃的物質(zhì)的量為

4.8g

160g/mol

=0.03mol，故Fe元素質(zhì)量為0.03mol×2×56g/mol=3.36g，則該鐵礦石鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

3.36g

6.72g

×1005=50%，
答：該鐵礦石鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%；
（2）①n（C）=n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.010mol，m（C）=0.010mol×l2g/mol=0.12g，故Fe的物質(zhì)的量為質(zhì)量為

28.12g-0.12g

56g/mol

=0.5mol，故鋼樣中Fe與碳的物質(zhì)的量之比為0.5mol：0.01mol=50：1，
答：此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為50：1；
②由表中數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅱ中加入鋼樣中Fe完全反應(yīng)，8.436g鋼樣中Fe完全反應(yīng)生成氫氣為1.12L×

8.436g

2.812g

=3.36L＞2.8L，故實驗Ⅲ中硫酸完全反應(yīng)，鋼樣中Fe有剩余，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
1 mol       22.4L
n（H₂SO₄）  2.800L
n（H₂SO₄）=

1mol×2.800L

22.4L

=0.125mol
c（H₂SO₄）=

0.125mol

0.1L

=1.25mol/L，
答：硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為1.25mol/L；
③硫酸恰好完全反應(yīng)時，需要鋼樣的質(zhì)量為2.812g×

2.8L

1.12L

=7.03g，此時加入的鋼樣質(zhì)量為7.03g-5.624g=1.406g，
當(dāng)鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時，即m＞1.406g，由方程式可知，參加反應(yīng)的Fe為0.125mol，故剩余的固體質(zhì)量為：（5.624g+mg）-0.125mol×56g/mol=（m-1.376）g，
當(dāng)鋼樣粉末中的鐵全部溶解時，即m≤1.406g，剩余的固體質(zhì)量為：（5.624+m）g×

0.12g

28.12g

=

0.12×(5.624+m)

28.12

g，
答：當(dāng)鐵未完全溶解時，剩余固體的質(zhì)量為（m-1.376）g；當(dāng)鐵完全溶解時，剩余固體的質(zhì)量為

0.12×(5.624+m)

28.12

g．

點評：本題考查混合物計算，（2）中關(guān)鍵根據(jù)題目中數(shù)據(jù)判斷硫酸反應(yīng)情況，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問題能力，題目把理論和實際生產(chǎn)相聯(lián)系，體現(xiàn)化學(xué)社會性，難度中等．