某校化学兴趣小组的同学准备对某生铁样品中铁的含量进行探究.请你按要求帮助他们完成下列探究报告.

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  • 解题思路:[数据处理]生铁样品中单质铁与稀硫酸反应生成氢气,而其它成分不能与稀硫酸发生反应,因此,反应前后烧杯和剩余物质的总质量的差即为反应产生氢气的质量;利用氢气的质量,根据反应的化学方程式,可计算参加反应铁的质量及生铁样品中铁单质铁的质量分数;

    [交流讨论](1)称量时,根据“左物右码”的原则称量物应放在天平的左盘;

    (2)只有生铁中单质铁完全反应时,由产生氢气的质量计算所得铁的质量才是正确的结果,因此,实验中为确保单质铁完全反应,需要加入过量的稀硫酸;

    (3)含Fe2+离子的溶液为浅绿色溶液,由生铁放入硫酸后观察到溶液由无色变为浅绿色,可判断溶液中含有硫酸亚铁;

    (4)样品中铁元素的总质量包括单质铁的质量和化合物Fe3C中铁元素的质量;而生铁样品中铁单质的质量则不包括生铁中化合物Fe3C中的铁元素;

    [实验结论]生铁和钢都是铁的合金,生铁为含碳2%~4.3%的铁合金.

    [数据处理]反应前后烧杯和剩余物质的总质量差即生成氢气的质量=102.4g+247.3g-348.7g=1g;

    设参加反应单质铁的质量为x

    Fe+H2SO4=FeSO4+H2

    562

    x 1g

    [56/x=

    2

    1g] x=28g

    生铁样品中铁单质的质量分数=

    28g

    102.4g−70.4g×100%=87.5%

    故答案为:87.5;

    [交流讨论](1)使用天平称量物品的质量时,要遵循左物右码的使用原则,因此称量物应放在天平的左盘;

    故答案为:左;

    (2)生铁样品中铁单质的质量分数需要使单质与稀硫酸完全反应,为确保铁完全反应可通过加入过量的稀硫酸进行控制;

    故答案为:确保生铁样品中铁单质与稀硫酸完全反应;

    (3)铁与稀硫酸发生置换反应,生成硫酸亚铁和氢气,硫酸亚铁溶液呈浅绿色;

    故答案为:硫酸亚铁;

    (4)根据资料: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);生铁样品中铁元素质量为单质铁的质量与Fe3C中铁元素质量之和;所以,该样品中铁元素的总质量分数为95.2%大于样品中铁单质的质量分数87.5%;

    故答案为:生铁中的铁元素除了以单质形式存在还以Fe3C形式存在,所以铁单质的质量分数会小于铁元素的总质量分数;

    [实验结论]生铁为含碳2%~4.3%的铁合金,而非纯次的单质铁;

    故答案为:合金.

    点评:

    本题考点: 实验探究物质的组成成分以及含量;称量器-托盘天平;生铁和钢;物质组成的综合计算;反应现象和本质的联系;质量守恒定律及其应用;根据化学反应方程式的计算.

    考点点评: 由于生铁中铁元素以游离铁和化合铁两种形态存在,因而出现了生铁中铁单质的质量分数会小于铁元素的总质量分数.