Question

某化學興趣小組的同學用化學方法測定一種鋼樣品（單質鐵和單質碳的混合物）中單質碳的質量分數．同學們稱取了5.7g鋼樣品，投入裝有10.0g稀鹽酸（足量）的燒杯（燒杯質量也為10.0g）中，充分反應后稱得燒杯和燒杯內物質的總質量為25.5g（燒杯內發生的化學反應是：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，鋼樣品中的單質碳，既不溶于水，也不參加化學反應）．
（1）5.7g鋼樣品與10.0g稀鹽酸充分反應后生成氫氣的質量為______．
（2）這種鋼樣品中單質碳的質量分數是多少？（精確到0.01%）
（3）有同學認為：在足量氧氣中灼燒這種鋼樣品可使鋼樣品中的單質碳變為CO₂而逸出，灼燒后鋼樣品的質量會減輕．可是他們將一定量的這種鋼樣品在足量氧氣中灼燒后，發現其質量反而增加了很多．原因是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題中所提供的已知量利用質量守恒定律，可計算放出氫氣的質量；
（2）根據反應的化學方程式，由產生氫氣質量計算鋼樣中所含鐵的質量，求得鋼樣品中碳的質量分數；
（3）根據在高溫條件下鐵、碳都可與氧氣發生反應，分析變化對固體質量的影響，判斷質量反而增加了許多的原因．
解答：解：（1）利用質量守恒定律，放出氫氣的質量為5.7g+10g+10g-25.5g=0.2g
故答案為：0.2g
（2）設5.7g鋼樣品中單質鐵的質量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g
，
x═5.6g 
這種鋼樣品中單質碳的質量分數═×100%═1.75%   
答：這種鋼樣品中單質碳的質量分數為1.75%
（3）灼燒時，鐵與氧氣反應生成鐵的氧化物而使剩余固體質量增加，碳與氧氣反應放出二氧化碳而使剩余固體質量減少，但鋼樣中含有較多的鐵而只含少量的碳，因此，將一定量的鋼樣品灼燒后，發現質量反而增加了許多；
故答案為：這種鋼樣品中含碳量低，在足量的氧氣中灼燒后，單質碳減少的質量，遠小于單質鐵轉化為四氧化三鐵時所增加的質量．
點評：利用質量守恒定律求出反應放出氫氣的質量，是進行后面計算的基礎，體現出運用知識分析問題的能力．