Question

10．鋼鐵是使用最多的金屬材料．某興趣小組同學對一廢鋼成分進行了探究．
問題1：這種鋼屬于哪種類型的鋼？
【查閱資料】含碳量0.03%～0.3%，為低碳鋼；含碳量0.3%～0.6%，為中碳鋼；含碳量0.6%～2%，高碳鋼．
【實驗】將11.4g去銹后的廢鋼樣品加入盛有20.0g稀鹽酸（足量）的燒杯（燒杯質量為120g）中．化學反應過程中對燒杯及其中的剩余物進行稱量，記錄如下表：

反應時間	t1	t2	t3
燒杯和藥品質量/g	151.3	151.0	151.0

【結論】通過計算分析：（最后結果保留一位小數(shù)）
（1）反應中產生氫氣的質量是0.4 g．
（2）假設殘留在燒杯中的黑色固體全部是碳單質，則該樣品屬于哪種類型的鋼？（寫出計算過程）
問題2：回收金屬對節(jié)約金屬資源的意義．
【拓展】（3）若該樣品為高碳鋼（假設含碳量為2%），鋼鐵廠冶煉100kg這種鋼，需要含F(xiàn)e₂O₃ 76%的赤鐵礦石的質量是多少？

Answer 1

分析 【結論】（1）根據質量守恒定律分析生成的氫氣的質量；
（2）根據碳的質量分數(shù)計算分析判斷；
【拓展】根據反應中鋼的質量和碳的質量，可計算出鐵的質量；結合赤鐵礦中主要成分的含量，可計算赤鐵礦石的質量．

解答 解：【結論】（1）由質量守恒定律可知，生成氫氣的質量為：11.4g+20.0g+120g-151.0g=0.4g
（2）設鋼樣品中含鐵的質量為x．
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56                      2
 x                     0.4g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.4g}$    解得：x=11.2g
碳的質量分數(shù)數(shù)是：$\frac{11.4-11.2g}{11.4g}×100%$=0.175%，含碳量在0.03%～0.3%之間，為低碳鋼．
（3）設需要含F(xiàn)e₂O₃ 76%的赤鐵礦石的質量是y
Fe₂O₃+3CO $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
  160                      112
   y×76%            100kg（1-2%）    
$\frac{160}{112}=\frac{y×76%}{100kg（1-2%）}$  解得：y≈184.2kg．
故答為：【結論】（1）0.4．（2）是低碳鋼；【拓展】（3）需要含F(xiàn)e₂O₃ 76%的赤鐵礦石的質量是174.2kg．

點評 本題主要考查學生利用化學方程式進行計算的能力．解題的關鍵是根據質量守恒定律求出生成氣體的質量，為解答打開突破口，余下的問題就可迎刃而解．