Question

钢铁工业是国家工业的基础．2008年我国粗钢产量近5亿吨，居世界首位，某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研，对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识．请你回答下列社会实践活动小组感兴趣的问题：
（1）将6.62g铁矿石样品投入适量的盐酸中（充分反应），过滤，然后在滤液中加过量的NaOH 溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得4.80g Fe₂O₃．现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素损失4%，计算每生产1.00t生铁（含铁96%），至少需要这种铁矿石多少吨？（保留两位小数）
（2）取某钢样粉末28.12g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，得到1g白色沉淀．
①计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比．
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的稀H₂SO₄中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：（标准状况下，2gH₂的体积为22.4L）

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量/g	2.812	5.624	8.436
生成气体的体积/L（标准状况）	1.120	2.240	2.800

请根据表中数据计算稀硫酸中H₂SO₄的质量分数．
③若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（用含m的代数式表示）

Answer

（1）根据Fe2O3的分子式计算出铁元素的质量分数，然后求得6.62g铁矿石中铁的质量；再根据已知条件“若生产过程中铁元素损失4%，计算每生产1.00t生铁（含铁96%）”计算生产1.00t生铁需铁矿石的质量；
（2）①钢样中的C元素燃烧后生成二氧化碳，二氧化碳通入澄清石灰水生成了碳酸钙沉淀，根据化学变化中元素质量不变，碳酸钙中所含C元素质量即钢样中C元素质量；由此可完成此钢样粉末中铁和碳的质量之比的计算；
②分析表中所记录实验数据，可得知在第III次实验中稀硫酸完全反应，根据反应的化学方程式．由生成氢气质量计算50g稀硫酸中硫酸的质量，解决硫酸中H2SO4的质量分数．
③要分类讨论：当Fe完全反应；当Fe过量时．
【解析】
（1）【解析】
6.62g铁矿石中铁的质量为mFe=4.80g×=3.36g
生产1.00t生铁需铁矿石的质量为：m铁矿石=≈1.97t
答：至少需要这种铁矿石1.97t

（2）①根据题意知，该白色沉淀是CaCO3，所以C的质量=×100%×1g=0.12g；
故此钢样粉末中铁的质量=28.12g-0.12g=28g；
所以此钢样粉末中铁和碳的质量之比=28：0.12=700：3；
②设50g稀硫酸中溶质的质量为x
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
     98         2
     x         ×2g

x=12.25g
稀硫酸中H2SO4的质量分数为：×100%=24.5%
③当钢样粉末中的铁末全部溶解时（m＞1.406g），剩余的固体质量为：（5.624g+mg）-0.125mol×56g•mol-1=（m-1.376）g
当钢样粉末中的铁全部溶解时（m≤1.406g），
剩余的固体质量为：（5.624+m）g×；
答：①此钢样粉末中铁和碳的质量之比是700：3；
 ②稀硫酸中H2SO4的质量分数是24.5%（2分）；
③当m＞1.406 g，剩余固体质量为：（m-1.376）g （2分）
当 m≤1.406 g，剩余固体质量为：（5.624+m）×g （2分）