Question

为测定某钢样组成，现取某钢样粉末28.12g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL（标准状况）．
（1）计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比．
（2）取三份不同质量的钢样粉末分别加到100mL相同浓度的H₂SO₄溶液中，充分反应后，测得的实验数据如表所示：

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

请计算该硫酸溶液的物质的量浓度（写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）n（CO₂）==0.010 mol，由碳元素守恒计算钢中碳的质量m（C）=0.01mol×12g/mol=0.12 g，
所以n（Fe）：n（C）=：0.01 mol=50：1；
答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为50：1；
（2）由表中数据可知，钢样的质量增大，氢气的体积增大，故实验Ⅰ、实验Ⅱ中硫酸有剩余，生成2.8L氢气需要钢样的质量为×2.812g=7.03g，故实验III中的H₂SO₄完全反应，所以有：n（H₂SO₄）=n（H₂），即：c（H₂SO₄）×0.1 L=，解得c（H₂SO₄）=1.25 mol/L；
答：该硫酸溶液的物质的量浓度1.25 mol/L．
分析：（1）计算二氧化碳的物质的量，利用元素守恒计算钢中碳的质量，钢样质量减去碳的质量等于钢中铁的质量，进而计算铁的物质的量；
（2）由表中数据可知，钢样的质量增大，氢气的体积增大，故实验Ⅰ、实验Ⅱ中硫酸有剩余，根据实验Ⅰ计算生成2.8L氢气需要钢样的质量，据此判断实验Ⅲ中的H₂SO₄完全反应，根据氢元素守恒n（H₂SO₄）=n（H₂），即c（H₂SO₄）?V（H₂SO₄）=n（H₂），据此计算硫酸的浓度．
点评：本题考查物质组成含量的计算、混合物计算、对实验数据的分析处理、物质的量浓度计算等，难度中等，（2）中利用数据判断硫酸是否完全反应是解题的关键．