Question

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．

[提出问题]生铁是纯铁吗？若不是纯铁则该生铁样品中铁单质的质量分数是多少？

[查阅资料]

生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰等元素．

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（如等）；硅、锰等存在形式较为复杂．

含有硅、锰等元素的物质通常都不与稀硫酸发生化学反应．

[制定方案]使生铁样品与过量的稀硫酸反应，称量反应前后物质的质量差．

[实验过程]

取一只烧杯，称得其质量为，加入一定量生铁样品碎屑，称得烧杯和样品的总质量为；

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，再加入稀硫酸以确保过量，测得共用去稀硫酸；

静置，称量．称得烧杯和剩余物质的总质量为．

[数据处理]通过对以上数据的分析和计算，该生铁样品中铁单质的质量分数为________．

[交流讨论]

实验称量时称量物应放在托盘天平的________盘（选填“左”或“右”）．

实验过程中稀硫酸要过量的原因是________．

反应过程中可看到有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色，由此得知反应一定生成了氢气和________（写名称）．

经质检部门精确测定，该样品中铁元素的总质量分数为．对此有同学产生了疑问，请你帮他________．

[实验结论]经过以上探究，同学们知道了生铁不是纯铁，实际上它属于铁的重要________．

Answer

；左；确保生铁样品中铁单质与稀硫酸完全反应；硫酸亚铁生铁中的铁元素除了以单质形式存在还以形式存在，所以铁单质的质量分数会小于铁元素的总质量分数合金

【解析】

[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↑

56            2

x             1g

 56/2=x/1g，解得x=28g

生铁样品中铁单质的质量分数=28g/(102.4g-70.4g)×100%=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；

（2）为了测定铁的质量分数需要铁和稀硫酸完全反应，为确保铁完全反应可通过加入过量的稀硫酸进行控制。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；

（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%；

[实验结论]生铁为含碳2%～4.3%的铁合金；