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．请按要求完成下列探究报告．
【实验目的】
测定某生铁样品中单质铁的质量分数．
【资料支撑】
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．
【实验方案】
生铁样品与过量的稀硫酸反应，测定反应前后可称量物质的质量差．
【实验过程】
（1）取一只烧杯，称得其质量为70.4g，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．
【数据处理】计算该生铁样品中单质铁的质量分数是多少？（写出计算过程）
【交流讨论】
（1）实验称量时称量物应放在托盘天平的

 

盘（选填“左”或“右”）；
（2）实验过程中稀硫酸要过量的原因是

 

；
（3）经质检部门精确测定，该样品中铁元素的总含量为95.2%．假设没有与硫酸反应的铁都以Fe₃C形式存在，则样品中Fe₃C的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：烧杯中减少的质量是生成氢气的质量，根据铁与稀硫酸反应的化学方程式可以计算出样品中单质铁的质量．进而计算出样品中单质铁的质量分数．
由样品质量和样品中铁元素的质量分数，可以计算出样品中铁元素的总质量，去掉单质铁的质量，就是没有与稀硫酸反应的铁元素的质量，根据物质中某元素的质量分数的计算公式可以计算出样品中Fe₃C的质量，进而计算出样品中Fe₃C的质量分数．

解答：解：生成氢气的质量为102.4g+247.3g-348.7g=1g
设样品中单质铁的质量为x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
x              1g

56

2

=

x

1g

，x=28g
样品中单质铁的质量分数为

28g

102.4g-70.4g

×100%=87.5%
称量是物品放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘．
（3）设样品质量为100g，则样品中铁元素的总质量为
100g×95.2%=95.2g．
铁单质的质量为100g×87.5%=87.5g
样品中Fe₃C的铁元素质量为95.2g-87.5g=7.7g
7.7g÷（

56×3

180

×100%）=8.25g
样品中Fe₃C的质量分数为

8.25g

100g

×100%=8.25%
答：生铁样品中单质铁的质量分数为87.5%
（1）左；（2）确保生铁样品中铁单质与稀硫酸完全反应；（3）8.25%．

点评：本题主要考查有关化学方程式的计算和化学式的计算，难度较大．