Question

附加题：
社会实践活动中，课外兴趣小组对某钢铁厂的铁矿石样品和钢样进行实验、分析、计算，了解了该钢铁厂生产原料、产品的相关信息．下面请你根据他们的实验帮助计算回答：
取该厂的某钢样粉末28.36g（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3g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质量分数相同的硫酸中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：（标准状况下，2g H₂的体积为22.4 L）

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量/g	2.836	5.672	8.508
生成气体的体积（标准状况）/L	1.12	2.24	2.80

请根据表中数据计算硫酸中H₂SO₄的质量分数．
（3）若在实验Ⅱ中继续加入m g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

根据题干提供的信息进行分析，碳能与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，铁能与硫酸反应生成氢气，根据表格提供的数据可知，每2.836g钢样粉末能生成氢气1.12L，第三次加入8.508g钢样只生成氢气2.80L，则此时硫酸全部参加反应，钢样有剩余，所以可知50g硫酸共生成氢气2.80L，此时可以根据氢气的量求得硫酸的质量分数，加入的m钢样粉末只有铁参加反应，求得参加反应的铁的质量，即可求得剩余固体的质量．
【解析】
（1）C+O2CO2  ①
CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O  ②
根据方程式①②可得  C-CaCO3
设生成3g碳酸钙沉淀需要碳的质量为x，则有
C-CaCO3

12      100
x        3g

  x=0.36g
所以28.36g钢样中含有铁的质量为28.36g-0.36g=28g
钢样粉末中铁和碳的质量之比为：28g：0.36g=700：9
（2）根据表格提供的数据可知，每2.836g钢样粉末能生成氢气1.12L，第三次加入8.508g钢样只生成氢气2.80L，则此时硫酸全部参加反应，钢样有剩余，所以可知50g硫酸共生成氢气2.80L，氢气的质量为：2.80L×=0.25g，设硫酸的质量分数为y，则有
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
    98          2
    50g×y    0.25g

         y=24.5%
（3）设生成0.25g氢气需要铁的质量为z
    Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
     56             2
     z              0.25g

        z=7g
含铁7g的钢样中含有碳的质量为：0.09g，
7.09g-5.672g=1.418g
当m＞1.418 g，硫酸全部参加反应，加入的mg钢样生成氢气的体积为2.80L-2.24L=0.56L，所以氢气的质量为0.56L×=0.05g，设需要铁的质量为a
 Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
 56             2
 a             0.05g

   a=1.4g
此时mg中参加反应剩余固体质量为：（m-1.4）g，同时5.672g钢样中含碳的质量为5.672g×=0.072g．所以最后得到的固体为（m-1.4g）+0.072g=m-1.328g．
当 m≤1.418 g，钢样中的铁全部参加反应，剩余的固体就是钢样中含有的碳，所以剩余固体质量为：（5.672+m）×g
答：（1）此钢样粉末中铁和碳的质量之比为700：9，
（2）硫酸中H2SO4的质量分数为24.5%，
（3）当m＞1.418 g，剩余固体质量为：（m-1.328）g；当 m≤1.418 g，剩余固体质量为：（5.672+m）× g．