Question

18．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物．它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細的$\frac{1}{20}$．雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響．像鋼鐵冶煉廠等會產生大量的可吸入顆粒物，某社會實踐活動小組對某鋼鐵廠進行了參觀，有一同學對工廠中的鐵礦石樣品和鋼樣進行實驗、分析、計算，了解了該鋼鐵廠生產原料、產品的相關信息．下面請你根據他們的實驗計算回答：
取該廠的某鋼樣粉末28.36g（假設只含Fe和C），在氧氣流中充分反應，將產生的氣體通入足量的澄清石灰水中，得到3g白色沉淀．
（1）計算此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比．
（2）再取三份不同質量的鋼樣粉末分別加到50g質量分數相同的稀硫酸中，充分反應后，測得的實驗數據如下表所示：

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質量/g	2.836	5.672	8.508
生成氣體的質量/g	0.1	0.2	0.25

請根據表中數據計算稀硫酸中H₂SO₄的質量分數．

Answer 1

分析 （1）鋼樣中的C元素燃燒后生成二氧化碳，二氧化碳通入澄清石灰水生成了碳酸鈣沉淀，根據化學變化中元素質量不變，碳酸鈣中所含C元素質量即鋼樣中C元素質量；由此可完成此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比的計算；
（2）分析表中所記錄實驗數據，可得知在第III次實驗中稀硫酸完全反應，根據反應的化學方程式．由生成氫氣質量計算50g稀硫酸中硫酸的質量，解決硫酸中H₂SO₄的質量分數．

解答 解：（1）由質量守恒定律可知，3g碳酸鈣中所含碳元素的質量與鋼樣中碳元素質量相等．
3g碳酸鈣中含碳質量為：3g×$\frac{12}{100}$=0.36g
鋼樣中鐵的質量為：28.36g-0.36g=28g
此鋼樣粉末中鐵和碳的質量比為：28g：0.36g=700：9；
（2）設50g稀硫酸中溶質的質量為x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
     98         2
     x         0.25g
$\frac{98}{x}$=$\frac{2}{0.25g}$
x=12.25g
稀硫酸中H₂SO₄的質量分數為：$\frac{12.25g}{50g}$×100%=24.5%．
答：（1）此鋼樣粉末中鐵和碳的質量之比為700：9；
（2）稀硫酸中H₂SO₄的質量分數為24.5%．

點評 根據實驗數據中鋼樣質量的增加值與反應產生氫氣的質量增加值的關系，判斷實驗III中稀硫酸完全反應是計算稀硫酸溶質質量分數的根本．