Question

一化学兴趣小组对某生铁样品中铁的质量分数进行探究．该小组查阅资料知：生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素．碳在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），另一种是化合碳（如Fe₃C等）；硅、锰、磷、硫存在形式较为复杂；这些物质通常都不与稀硫酸发生化学反应．实验探究：
（1）取一只烧杯，称得其质量为72.4g，加入一定量生铁样品碎屑，称得烧杯和样品的总质量为102.4g；
（2）向盛有生铁样品的烧杯中加入稀硫酸，边加边搅拌，直到烧杯中不再产生气泡，再加入少量稀硫酸以确保过量，测得共用去稀硫酸247.3g；
（3）静置，称量．称得烧杯和剩余物质的总质量为348.7g．
回答：（保留小数点后1位小数）
（1）计算该生铁样品中单质铁的质量分数？
（2）经有关部门精确测定，该样品中Fe₃C的质量分数为2%．假设没有与硫酸反应的铁都以Fe₃C形式存在，则样品生铁中铁元素的质量分数为多少？

Answer

（1）烧杯中前后减少的质量是氢气的质量，利用铁和硫酸反应的化学方程式，根据氢气的质量求出单质铁的质量，再根据 %求出生铁样品中单质铁的质量分数．
（2）样品中的铁元素包括单质的铁与Fe3C中的铁，依据（1）的结论及（2）的条件计算出铁元素的总质量，再利用铁元素的质量分数为：×100%求解即可．
【解析】
（1）生成H2的质量：102.4 g+247.3 g-348.7 g=1.0 g，样品的质量是102.4g-72.4g=30g
设生铁样品中含铁的质量为x．
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56                2
x                1.0 g

x==28.0g
则铁的质量分数是×100%=93.3%
（2）样品中的铁元素包括单质的铁与Fe3C中的铁，铁元素的总质量=28.0g+30g×2%×=28.56g，
生铁中铁元素的质量分数为：=×100%=95.2%
答：（1）该生铁样品中单质铁的质量分数是93.3%
（2）样品生铁中铁元素的质量分数为95.2%