Question

上海世博会上需要很多的钢材来作为建筑材料，某中学的初三学生在一次社会实践活动中，为了检验所用钢材是否合格，他们到钢材下料场的电锯下获取一包钢材粉末样品．回到实验室，同学们进行了分组实验，实验数据记录如下表，请认真阅读上面的内容，分析所有数据，回答下列问题：（钢的含碳量：0.03%～2%烧杯的质量为25.4g，计算结果精确到0.1%）

	第一组	第二组	第三组
烧杯+稀硫酸	200g	150g	150g
加入的铁样品	8.5g	8.5g	13.5g
充分反应后，烧杯+剩余物	208.2g	158.2g	163.2g

（1）第______组所取的铁样品和稀硫酸恰好完全反应．
（2）假设杂质全部为碳，请通过计算说明这批钢材是否合格？
（3）试计算恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数？

Answer

（1）首先分析第一组和第二组产生的氢气量相同，铁样品质量相同，但第一组中硫酸质量多，说明第一组硫酸过量；在分析第二组和第三组硫酸质量相同，铁样品质量第三组多，而产生的氢气量仍相同，说明第三组铁样品过量．综上分析，所以第二组中铁样品和稀硫酸恰好完全反应．
（2）上面分析已经知道，第二组是恰好完全反应的，所以计算时要用第二组的数据，利用氢气质量得到铁的质量，然后得到铁样品中杂质碳的质量．
（3）用第二组的数据，利用氢气质量得到硫酸亚铁的质量，进而得到硫酸亚铁的质量分数．
【解析】
（1）由以上第一组和第二组分析可知，8.5g铁样品能产生0.3g氢气，第二组和第三组分析可知，124.6g稀硫酸能产生0.3g氢气，所以8.5g铁样品和124.6g稀硫酸能恰好完全反应，即为第二组．
（2）设样品中铁的质量为x，
生成氢气的质量为：150g+8.5g-158.2g=0.3g
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56        152   2
x          y    0.3 g
=
x=8.4g
8.5g铁样品中碳的质量为8.5g-8.4g=0.1g
该钢的含碳量为：×100%=1.2%
因为：0.03%＜1.2%＜2%，所以钢材合格
（3）设生成硫酸亚铁的质量为y，

y=22.8g
8.5g铁样品和稀硫酸能恰好完全反应后溶液的质量为：158.2g-25.4g-0.1g=132.7g
溶液中溶质的质量分数为：×100%=17.2%
答：（1）二
（2）这批钢材合格．
（3）恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为17.2%．