Question

【題目】社會實踐活動中，課外興趣小組對某鋼鐵廠的鐵礦石樣品和鋼樣進行實驗、分析、計算，了解了該鋼鐵廠生產原料、產品的相關信息。下面請你根據他們的實驗幫助計算回答：
取該廠的某鋼樣粉末28.36 g（假設只含Fe和C），在氧氣流中充分反應，將產生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到3 g白色沉淀。
（1）計算此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比。
（2）再取三份不同質量的鋼樣粉末分別加到50　g質量分數相同的硫酸中，充分反應后，測得的實驗數據如下表所示：（標準狀況下，2 g H2的體積為22.4　L）

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質量 / g	2.836	5.672	8.508
生成氣體的體積（標準狀況）/ L	1.12	2.24	2.80

請根據表中數據計算硫酸中H2SO4的質量分數。
（3）若在實驗Ⅱ中繼續加入m g鋼樣粉末，計算反應結束后剩余的固體質量為多少? （用含m的代數式表示）

Answer 1

【答案】
（1）700 : 9
（2）24.5%
（3）（m-1.328) g或(5.672 + m)×9/709 g
【解析】（1）
解得m＝1.32g
所以碳原子的質量是1.32g×12/44＝0.36g
所以鐵的質量是28.36g－0.36g＝28.00g
因此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比28.00︰0.36＝700 : 9
（2）根據實驗數據可知，實驗I、Ⅱ中硫酸過量，但在Ⅲ中生成的氫氣不是3.36L，說明硫酸不足。所以產生的氫氣質量是2.80÷2.24×2g＝0.25g，則稀硫酸中溶質是0.25g×98/2＝12.25g。所以硫酸的質量分數是12.25÷50×100％＝24.5%
（3） 根據以上分析可知，實驗Ⅱ中剩余硫酸的質量是12.25g－9.8g＝2.45g
根據方程式Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑可知
溶解鐵的質量是2.45g×56/98＝1.4g
則對應樣品質量是1.4g×709/700＝1.418g
所以如果當m＞1.418 g，則硫酸不足
所以剩余固體質量為：(m＋5.672－12.25×56/98)g＝（m-1.328) g
當 m≤1.418 g，硫酸過量，所以剩余固體是碳，質量為：(5.672 + m)×9/709 g
所以答案是：（1）700 : 9；（2）24.5%；（3）（m-1.328) g或(5.672 + m)×9/709 g