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5. 已知 A、B 是两种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。它们之间在一定条件下存在如下转化关系：$\ce{A + 甲\xrightarrow{一定条件} B + 乙}$。请回答下列问题：
（1）若 A、B 都是金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（2）若 A 是金属单质，B 是非金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（3）若 A 是非金属单质，B 是金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（4）根据反应形式，上述化学反应的基本反应类型均为________，这类反应的主要特征是________。
（1）若 A、B 都是金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（2）若 A 是金属单质，B 是非金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（3）若 A 是非金属单质，B 是金属单质，则写出一个符合上述条件的反应的化学方程式：______。
（4）根据反应形式，上述化学反应的基本反应类型均为________，这类反应的主要特征是________。
答案
（1）$\ce{Fe + CuSO_{4}=Cu + FeSO_{4}}$(合理答案均可)
（2）$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$(合理答案均可)
（3）$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$(合理答案均可)
（4）置换反应 反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物
〔解析〕A、B都是单质，甲、乙是化合物，则反应：$\ce{A + 甲\xrightarrow{一定条件}B + 乙}$一定是置换反应。判断反应是否为置换反应，要抓住置换反应的本质特征。初中阶段常见的置换反应主要有下列几种形式：金属与酸溶液、金属与金属化合物溶液、碳还原金属氧化物、氢气还原金属氧化物以及碳在高温条件下与水的反应。
（2）$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$(合理答案均可)
（3）$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$(合理答案均可)
（4）置换反应 反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物
〔解析〕A、B都是单质，甲、乙是化合物，则反应：$\ce{A + 甲\xrightarrow{一定条件}B + 乙}$一定是置换反应。判断反应是否为置换反应，要抓住置换反应的本质特征。初中阶段常见的置换反应主要有下列几种形式：金属与酸溶液、金属与金属化合物溶液、碳还原金属氧化物、氢气还原金属氧化物以及碳在高温条件下与水的反应。
解析
【分析】
首先从给定的反应通式入手：反应物是单质A和化合物甲，生成物是单质B和化合物乙，先明确该反应的核心属性属于置换反应，再结合每个小问的限定条件，对应匹配初中所学不同类别的置换反应实例：
1. 第（1）问限定A、B都是金属单质，可结合金属活动性“前置后”的规律，选择活泼金属置换出盐溶液中活动性更弱金属的反应即可；
2. 第（2）问限定A是金属、B是非金属，优先选取初中最常见的活泼金属和稀酸反应生成氢气（非金属单质）的反应，符合要求；
3. 第（3）问限定A是非金属、B是金属，回忆碳、氢气这类非金属还原剂还原金属氧化物得到金属单质的典型反应即可；
4. 第（4）问直接根据反应的物质组成特征，判断基本反应类型，对应写出置换反应的核心特征即可。
【解析】
（1）当A、B均为金属单质时，利用金属活动性顺序中排在前面的金属可将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来的规律，可选取铁和硫酸铜的反应，反应的化学方程式为$\ce{Fe + CuSO_{4}=Cu + FeSO_{4}}$，其他符合要求的合理答案均可。
（2）当A是金属单质、B是非金属单质时，可选取活泼金属锌和稀硫酸的反应，生成的氢气为非金属单质，反应的化学方程式为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$，其他符合要求的合理答案均可。
（3）当A是非金属单质、B是金属单质时，可选取非金属单质碳在高温下还原氧化铜的反应，生成的铜为金属单质，反应的化学方程式为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$，其他符合要求的合理答案均可。
（4）该类反应的反应物为一种单质和一种化合物，生成物为另一种新单质和另一种新化合物，符合置换反应的定义，因此基本反应类型均为置换反应；这类反应的主要特征是反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物。
【答案】
（1）$\ce{Fe + CuSO_{4}=Cu + FeSO_{4}}$(合理答案均可)
（2）$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$(合理答案均可)
（3）$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$(合理答案均可)
（4）置换反应；反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物
【知识点】
置换反应判断；化学方程式书写；金属活动性应用
【点评】
本题是置换反应相关的基础综合题，通过不同反应物类别的限定，引导学生梳理初中阶段常见的三类典型置换反应场景，既考查了方程式书写的基本功，也强化了对置换反应本质特征的理解，同时能提醒学生区分易混淆的反应（如一氧化碳还原金属氧化物不属于置换反应），夯实物质分类与反应类型判断的核心基础。
【难度系数】
0.7
首先从给定的反应通式入手：反应物是单质A和化合物甲，生成物是单质B和化合物乙，先明确该反应的核心属性属于置换反应，再结合每个小问的限定条件，对应匹配初中所学不同类别的置换反应实例：
1. 第（1）问限定A、B都是金属单质，可结合金属活动性“前置后”的规律，选择活泼金属置换出盐溶液中活动性更弱金属的反应即可；
2. 第（2）问限定A是金属、B是非金属，优先选取初中最常见的活泼金属和稀酸反应生成氢气（非金属单质）的反应，符合要求；
3. 第（3）问限定A是非金属、B是金属，回忆碳、氢气这类非金属还原剂还原金属氧化物得到金属单质的典型反应即可；
4. 第（4）问直接根据反应的物质组成特征，判断基本反应类型，对应写出置换反应的核心特征即可。
【解析】
（1）当A、B均为金属单质时，利用金属活动性顺序中排在前面的金属可将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来的规律，可选取铁和硫酸铜的反应，反应的化学方程式为$\ce{Fe + CuSO_{4}=Cu + FeSO_{4}}$，其他符合要求的合理答案均可。
（2）当A是金属单质、B是非金属单质时，可选取活泼金属锌和稀硫酸的反应，生成的氢气为非金属单质，反应的化学方程式为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$，其他符合要求的合理答案均可。
（3）当A是非金属单质、B是金属单质时，可选取非金属单质碳在高温下还原氧化铜的反应，生成的铜为金属单质，反应的化学方程式为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$，其他符合要求的合理答案均可。
（4）该类反应的反应物为一种单质和一种化合物，生成物为另一种新单质和另一种新化合物，符合置换反应的定义，因此基本反应类型均为置换反应；这类反应的主要特征是反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物。
【答案】
（1）$\ce{Fe + CuSO_{4}=Cu + FeSO_{4}}$(合理答案均可)
（2）$\ce{Zn + H_{2}SO_{4}=H_{2}\uparrow + ZnSO_{4}}$(合理答案均可)
（3）$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}\uparrow}$(合理答案均可)
（4）置换反应；反应物和生成物均只有两种，且均为一种是单质，另一种是化合物
【知识点】
置换反应判断；化学方程式书写；金属活动性应用
【点评】
本题是置换反应相关的基础综合题，通过不同反应物类别的限定，引导学生梳理初中阶段常见的三类典型置换反应场景，既考查了方程式书写的基本功，也强化了对置换反应本质特征的理解，同时能提醒学生区分易混淆的反应（如一氧化碳还原金属氧化物不属于置换反应），夯实物质分类与反应类型判断的核心基础。
【难度系数】
0.7
6. [2024 河南]镁与某金属的混合物共$m\ \mathrm{g}$，在一定条件下与氧气充分反应，生成的氧化物共$2m\ \mathrm{g}$。该金属(括号内为生成的氧化物)可能是 （
A.$\ce{Be(BeO)}$
B.$\ce{Cu(CuO)}$
C.$\ce{Al(Al_{2}O_{3})}$
D.$\ce{Fe(Fe_{3}O_{4})}$
A
）A.$\ce{Be(BeO)}$
B.$\ce{Cu(CuO)}$
C.$\ce{Al(Al_{2}O_{3})}$
D.$\ce{Fe(Fe_{3}O_{4})}$
答案
解法1:本题采用极值法，假设是某种纯金属，计算完全反应后可生成的氧化物的质量。
$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta}2CuO}$
$2×64$ $2×80$
$\ce{4Al + 3O_{2}\xlongequal{点燃}2Al_{2}O_{3}}$
$4×27$ $2×102$
$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
$3×56$ $232$
混合物与氧气反应生成的氧化物共$2m\ \mathrm{g}$，若全部是镁，则生成氧化镁的质量小于$2m\ \mathrm{g}$，另外一种金属生成的氧化物的质量应大于$2m\ \mathrm{g}$，由计算数据可知，Be符合要求。
解法2:混合物的质量是$m\ \mathrm{g}$，生成的氧化物的质量是$2m\ \mathrm{g}$，可知其中金属元素、氧元素的质量分数均为$50\%$。氧化镁中镁元素的质量分数是$60\%$，可知另一种氧化物中金属元素的质量分数小于$50\%$，选项中只有BeO符合要求。
解法3:估算法(不必计算数值)。混合物的质量是$m\ \mathrm{g}$，生成的氧化物的质量是$2m\ \mathrm{g}$，则金属元素与氧元素的质量比为$1:1$。MgO中金属元素与氧元素的质量比$(24:16)$大于$1:1$，则另一种金属氧化物中金属元素与氧元素的质量比应小于$1:1$，BeO$(9:16)$、CuO$(64:16)$、$\ce{Al_{2}O_{3}}$$(54:48)$、$\ce{Fe_{3}O_{4}}$$(168:64)$，则A符合要求。
解析
【分析】
这是一道典型的混合物组成判断类技巧计算题，我们可以用平均值思路来推导：首先题目给出金属混合物总质量为m g，完全反应后生成的氧化物总质量为2m g，说明氧化物中金属元素总质量和氧元素总质量相等，均为m g，也就是整体的金属元素与氧元素质量比为1:1。我们先计算纯镁生成的氧化镁中镁元素和氧元素的质量比，发现这个比值大于1:1，那么另一种金属生成的氧化物中金属和氧的质量比就必须小于1:1，这样两者混合之后的平均比值才能刚好等于1:1，接下来逐个验证选项里的氧化物的元素质量比，就能快速得到答案。也可以用极值法，假设全部是某一种金属，计算m g该金属完全反应生成氧化物的质量，镁生成的氧化物质量小于2m，那么另一种金属生成的氧化物质量就需要大于2m，混合后才能得到总质量2m的氧化物。
【解析】
1. 推导质量关系：金属混合物总质量为m g，生成氧化物总质量为2m g，因此参与反应的氧气质量为2m g - m g = m g，即所得氧化物中，金属元素总质量:氧元素总质量 = m g : m g = 1:1。
2. 计算MgO的元素质量比：MgO中Mg的相对原子质量为24，O的相对原子质量为16，因此m(Mg):m(O)=24:16=3:2，该比值大于1:1。根据平均值规律，另一种金属对应的氧化物中，金属元素与氧元素的质量比必须小于1:1，才能让两种氧化物混合后的平均元素质量比等于1:1。
3. 逐一验证选项：
A选项BeO：Be的相对原子质量为9，m(Be):m(O)=9:16 ＜ 1:1，符合要求；
B选项CuO：Cu的相对原子质量为64，m(Cu):m(O)=64:16=4:1 ＞ 1:1，不符合要求；
C选项Al₂O₃：Al的相对原子质量为27，m(Al):m(O)=(27×2):(16×3)=54:48=9:8 ＞ 1:1，不符合要求；
D选项Fe₃O₄：Fe的相对原子质量为56，m(Fe):m(O)=(56×3):(16×4)=168:64=21:8 ＞ 1:1，不符合要求。
综上只有A选项满足条件。
【答案】A
【知识点】
化学方程式计算，元素质量比，极值法
【点评】
本题是中考高频出现的技巧型化学计算题，不需要进行复杂的精确计算，利用平均值思想或者极值法就可以快速推导结果，跳出了机械设未知数计算的固化思路，能有效考察学生对化学反应质量守恒关系的灵活理解，帮助学生掌握化学计算的巧解方法。
【难度系数】
0.5
这是一道典型的混合物组成判断类技巧计算题，我们可以用平均值思路来推导：首先题目给出金属混合物总质量为m g，完全反应后生成的氧化物总质量为2m g，说明氧化物中金属元素总质量和氧元素总质量相等，均为m g，也就是整体的金属元素与氧元素质量比为1:1。我们先计算纯镁生成的氧化镁中镁元素和氧元素的质量比，发现这个比值大于1:1，那么另一种金属生成的氧化物中金属和氧的质量比就必须小于1:1，这样两者混合之后的平均比值才能刚好等于1:1，接下来逐个验证选项里的氧化物的元素质量比，就能快速得到答案。也可以用极值法，假设全部是某一种金属，计算m g该金属完全反应生成氧化物的质量，镁生成的氧化物质量小于2m，那么另一种金属生成的氧化物质量就需要大于2m，混合后才能得到总质量2m的氧化物。
【解析】
1. 推导质量关系：金属混合物总质量为m g，生成氧化物总质量为2m g，因此参与反应的氧气质量为2m g - m g = m g，即所得氧化物中，金属元素总质量:氧元素总质量 = m g : m g = 1:1。
2. 计算MgO的元素质量比：MgO中Mg的相对原子质量为24，O的相对原子质量为16，因此m(Mg):m(O)=24:16=3:2，该比值大于1:1。根据平均值规律，另一种金属对应的氧化物中，金属元素与氧元素的质量比必须小于1:1，才能让两种氧化物混合后的平均元素质量比等于1:1。
3. 逐一验证选项：
A选项BeO：Be的相对原子质量为9，m(Be):m(O)=9:16 ＜ 1:1，符合要求；
B选项CuO：Cu的相对原子质量为64，m(Cu):m(O)=64:16=4:1 ＞ 1:1，不符合要求；
C选项Al₂O₃：Al的相对原子质量为27，m(Al):m(O)=(27×2):(16×3)=54:48=9:8 ＞ 1:1，不符合要求；
D选项Fe₃O₄：Fe的相对原子质量为56，m(Fe):m(O)=(56×3):(16×4)=168:64=21:8 ＞ 1:1，不符合要求。
综上只有A选项满足条件。
【答案】A
【知识点】
化学方程式计算，元素质量比，极值法
【点评】
本题是中考高频出现的技巧型化学计算题，不需要进行复杂的精确计算，利用平均值思想或者极值法就可以快速推导结果，跳出了机械设未知数计算的固化思路，能有效考察学生对化学反应质量守恒关系的灵活理解，帮助学生掌握化学计算的巧解方法。
【难度系数】
0.5
7. ★[2025 洛阳模拟]将一定量镁粉、铝粉、铁粉的混合物与足量的稀硫酸完全反应，生成0.3 g氢气，则金属混合物的质量不可能为（
A.3.6 g
B.4.8 g
C.5.6 g
D.8.4 g
D
）A.3.6 g
B.4.8 g
C.5.6 g
D.8.4 g
答案
由化学方程式可知，等质量的镁、铝、铁三种金属与稀硫酸完全反应时，铝生成的氢气最多，铁生成的氢气最少，可采用极值法进行分析。设生成0.3 g氢气需要铝的质量为$x$，铁的质量为$y$。
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
54 6
$x$ 0.3 g
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{x}{0.3\ \mathrm{g}}$ $x=2.7\ \mathrm{g}$
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
$y$ 0.3 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{y}{0.3\ \mathrm{g}}$ $y=8.4\ \mathrm{g}$
所以$2.7\ \mathrm{g}＜$金属混合物的质量$＜8.4\ \mathrm{g}$，金属混合物的质量不可能为8.4 g。
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
54 6
$x$ 0.3 g
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{x}{0.3\ \mathrm{g}}$ $x=2.7\ \mathrm{g}$
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
$y$ 0.3 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{y}{0.3\ \mathrm{g}}$ $y=8.4\ \mathrm{g}$
所以$2.7\ \mathrm{g}＜$金属混合物的质量$＜8.4\ \mathrm{g}$，金属混合物的质量不可能为8.4 g。
解析
【分析】
这道题是三种活泼金属混合物和足量稀硫酸反应生成固定质量氢气的问题，没有给出各金属的比例，无法直接计算混合物的精确质量，优先选择极值法解题。首先明确三种金属的产氢能力：相同质量下铝生成的氢气最多，铁生成的氢气最少，镁的产氢量介于二者之间。接下来做两个极端假设：第一个假设金属全部是产氢能力最强的铝，算出得到0.3g氢气需要的铝的最小质量；第二个假设金属全部是产氢能力最弱的铁，算出得到0.3g氢气需要的铁的最大质量。由于混合物是三种金属共同组成的，实际混合物的总质量一定介于两个极值之间，不在这个区间内的数值就是不可能的质量。
【解析】
我们采用极值法分步计算：
1. 计算生成0.3g氢气需要纯铝的质量
反应方程式为$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，可知每54份质量的Al完全反应生成6份质量的$\ce{H_{2}}$。
设需要Al的质量为$x$：
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{x}{0.3\ \mathrm{g}}$
解得$x=2.7\ \mathrm{g}$，这是生成0.3g氢气需要的金属的最小质量（全为铝时的情况）。
2. 计算生成0.3g氢气需要纯铁的质量
反应方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，可知每56份质量的Fe完全反应生成2份质量的$\ce{H_{2}}$。
设需要Fe的质量为$y$：
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{y}{0.3\ \mathrm{g}}$
解得$y=8.4\ \mathrm{g}$，这是生成0.3g氢气需要的金属的最大质量（全为铁时的情况）。
3. 推导混合物质量范围
由于混合物是镁、铝、铁三种金属的组合，不可能全部是铝，也不可能全部是铁，因此金属混合物的总质量满足：$2.7\ \mathrm{g} ＜ m ＜ 8.4\ \mathrm{g}$，因此质量不可能等于8.4g。
【答案】D
【知识点】金属与酸反应；极值法计算；化学方程式计算
【点评】本题是初中化学金属与酸反应的经典极值法题型，不需要求解三种金属的具体质量配比，通过极端假设两个边界情况快速锁定混合物的质量区间，大幅简化了计算过程，能够有效考查学生的逻辑推导能力，解题时要注意混合物不可能是单一金属，因此质量不能取到两个极值的端点值。
【难度系数】0.6
这道题是三种活泼金属混合物和足量稀硫酸反应生成固定质量氢气的问题，没有给出各金属的比例，无法直接计算混合物的精确质量，优先选择极值法解题。首先明确三种金属的产氢能力：相同质量下铝生成的氢气最多，铁生成的氢气最少，镁的产氢量介于二者之间。接下来做两个极端假设：第一个假设金属全部是产氢能力最强的铝，算出得到0.3g氢气需要的铝的最小质量；第二个假设金属全部是产氢能力最弱的铁，算出得到0.3g氢气需要的铁的最大质量。由于混合物是三种金属共同组成的，实际混合物的总质量一定介于两个极值之间，不在这个区间内的数值就是不可能的质量。
【解析】
我们采用极值法分步计算：
1. 计算生成0.3g氢气需要纯铝的质量
反应方程式为$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，可知每54份质量的Al完全反应生成6份质量的$\ce{H_{2}}$。
设需要Al的质量为$x$：
$\dfrac{54}{6}=\dfrac{x}{0.3\ \mathrm{g}}$
解得$x=2.7\ \mathrm{g}$，这是生成0.3g氢气需要的金属的最小质量（全为铝时的情况）。
2. 计算生成0.3g氢气需要纯铁的质量
反应方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，可知每56份质量的Fe完全反应生成2份质量的$\ce{H_{2}}$。
设需要Fe的质量为$y$：
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{y}{0.3\ \mathrm{g}}$
解得$y=8.4\ \mathrm{g}$，这是生成0.3g氢气需要的金属的最大质量（全为铁时的情况）。
3. 推导混合物质量范围
由于混合物是镁、铝、铁三种金属的组合，不可能全部是铝，也不可能全部是铁，因此金属混合物的总质量满足：$2.7\ \mathrm{g} ＜ m ＜ 8.4\ \mathrm{g}$，因此质量不可能等于8.4g。
【答案】D
【知识点】金属与酸反应；极值法计算；化学方程式计算
【点评】本题是初中化学金属与酸反应的经典极值法题型，不需要求解三种金属的具体质量配比，通过极端假设两个边界情况快速锁定混合物的质量区间，大幅简化了计算过程，能够有效考查学生的逻辑推导能力，解题时要注意混合物不可能是单一金属，因此质量不能取到两个极值的端点值。
【难度系数】0.6
8. [2024 白银改编]某炼铁厂实验室欲检验某批次的生铁是否合格(含碳量在 2%～4.3%之间为合格)。某校兴趣小组的同学参与这次的检验，设计实验如下：称取生铁样品 50 g，把 500 g 稀硫酸分 5 次加入样品中，测得实验数据如表所示(杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应)。
| 实验序号 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 |
|----------------|-------|-------|-------|-------|-------|
| 加入稀硫酸的质量/g | 100 |
| 100 | 100 | 100 |
| 剩余固体的质量/g | 38.8 | 27.6 | $m$ | 5.2 | 1.5 |
（1）表中$m$的数值是
（2）计算 500 g 该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量。(写出计算过程，下同)
（3）判断这批生铁是否合格。
| 实验序号 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 |
|----------------|-------|-------|-------|-------|-------|
| 加入稀硫酸的质量/g | 100 |
| 100 | 100 | 100 || 剩余固体的质量/g | 38.8 | 27.6 | $m$ | 5.2 | 1.5 |
（1）表中$m$的数值是
16.4
。（2）计算 500 g 该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量。(写出计算过程，下同)
（3）判断这批生铁是否合格。
答案
（1）16.4
解：（2）分析表中数据可知，100 g稀硫酸与11.2 g铁恰好完全反应，设100 g稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 98
11.2 g $x$
$\dfrac{56}{98}=\dfrac{11.2\ \mathrm{g}}{x}$ $x=19.6\ \mathrm{g}$
500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$19.6\ \mathrm{g}×5=98\ \mathrm{g}$。
（3）这批生铁的含碳量为$\dfrac{1.5\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}}×100\%=3\%$，其含碳量在$2\%∼4.3\%$之间，故这批生铁合格。
答：（2）500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为98 g。
（3）这批生铁合格。
〔解析〕（1）生铁是铁的合金，其主要成分是铁，铁能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，由题表数据可知，第1次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量是$50\ \mathrm{g}-38.8\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$；第2次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量是$38.8\ \mathrm{g}-27.6\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$，说明100 g稀硫酸能与11.2 g铁恰好完全反应；第5次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量为$5.2\ \mathrm{g}-1.5\ \mathrm{g}=3.7\ \mathrm{g}$，说明第5次加入稀硫酸时铁完全反应，稀硫酸过量，则第3、4次分别加入100 g稀硫酸都能消耗11.2 g铁，则$m=27.6-11.2=16.4$(或$m=5.2+11.2=16.4$)。
解：（2）分析表中数据可知，100 g稀硫酸与11.2 g铁恰好完全反应，设100 g稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 98
11.2 g $x$
$\dfrac{56}{98}=\dfrac{11.2\ \mathrm{g}}{x}$ $x=19.6\ \mathrm{g}$
500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$19.6\ \mathrm{g}×5=98\ \mathrm{g}$。
（3）这批生铁的含碳量为$\dfrac{1.5\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}}×100\%=3\%$，其含碳量在$2\%∼4.3\%$之间，故这批生铁合格。
答：（2）500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为98 g。
（3）这批生铁合格。
〔解析〕（1）生铁是铁的合金，其主要成分是铁，铁能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，由题表数据可知，第1次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量是$50\ \mathrm{g}-38.8\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$；第2次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量是$38.8\ \mathrm{g}-27.6\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$，说明100 g稀硫酸能与11.2 g铁恰好完全反应；第5次加入100 g稀硫酸消耗铁的质量为$5.2\ \mathrm{g}-1.5\ \mathrm{g}=3.7\ \mathrm{g}$，说明第5次加入稀硫酸时铁完全反应，稀硫酸过量，则第3、4次分别加入100 g稀硫酸都能消耗11.2 g铁，则$m=27.6-11.2=16.4$(或$m=5.2+11.2=16.4$)。
解析
【分析】
这是一道结合合金成分检验的多组化学数据分析计算题，解题思路如下：
1. 第一问求m：首先明确生铁中只有铁会和稀硫酸反应，碳等杂质不参与反应。观察前两次实验数据，每次加入100g稀硫酸，固体质量都减少11.2g，说明每100g稀硫酸恰好能反应11.2g铁。再看第5次实验，加入100g稀硫酸后固体仅减少3.7g，说明此时铁已经完全反应，稀硫酸过量，因此第3次加入稀硫酸时铁仍足量，固体仍会减少11.2g，即可算出m的数值。
2. 第二问计算500g稀硫酸中H₂SO₄的质量：利用前面得出的“100g稀硫酸恰好和11.2g铁完全反应”的结论，写出铁和稀硫酸反应的化学方程式，根据铁的质量算出100g稀硫酸中溶质H₂SO₄的质量，再乘以5就得到500g稀硫酸中H₂SO₄的总质量。
3. 第三问判断生铁是否合格：第5次实验后剩余的1.5g固体就是完全不反应的碳质，用碳的质量除以样品总质量50g得到含碳量，和合格区间2%~4.3%对比即可判断。
【解析】
（1）由实验数据可知：第1次加入100g稀硫酸，消耗铁的质量为$50\ \mathrm{g}-38.8\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$；第2次加入100g稀硫酸，消耗铁的质量为$38.8\ \mathrm{g}-27.6\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$，说明每100g稀硫酸可恰好反应11.2g铁。第5次加入100g稀硫酸后，固体仅减少$5.2\ \mathrm{g}-1.5\ \mathrm{g}=3.7\ \mathrm{g}$，说明铁已完全反应，稀硫酸过量，因此第3次加入100g稀硫酸时铁仍足量，消耗铁的质量仍为11.2g，因此$m=27.6\ \mathrm{g}-11.2\ \mathrm{g}=16.4\ \mathrm{g}$。
（2）解：由数据分析可知，100g稀硫酸恰好与11.2g铁完全反应，设100g稀硫酸中含$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$x$：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$56\quad\quad 98$
$11.2\ \mathrm{g}\quad x$
$\dfrac{56}{98}=\dfrac{11.2\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=19.6\ \mathrm{g}$
则500g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的总质量为：$19.6\ \mathrm{g} × 5 = 98\ \mathrm{g}$
（3）生铁样品中碳的总质量为最终剩余的不反应固体1.5g，因此该生铁的含碳量为：
$\dfrac{1.5\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}} × 100\% = 3\%$
已知合格生铁的含碳量区间为2%~4.3%，3%处于该区间内，因此这批生铁合格。
【答案】
（1）$\boldsymbol{16.4}$
（2）500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$\boldsymbol{98\ \mathrm{g}}$
（3）这批生铁含碳量为3%，在2%~4.3%之间，合格
【知识点】
金属与酸反应；化学方程式计算；生铁含碳量测定
【点评】
本题属于典型的分次加试剂的过量数据分析类计算题，核心考点是通过前两次的等质量固体减少量确定稀硫酸与铁的反应比例，再通过最后一次的剩余固体判断杂质总质量，既考察了学生对反应规律的掌握，也锻炼了学生对多组实验数据的逻辑分析能力，避免直接机械套用数据忽略过量判断的误区。
【难度系数】
0.6
这是一道结合合金成分检验的多组化学数据分析计算题，解题思路如下：
1. 第一问求m：首先明确生铁中只有铁会和稀硫酸反应，碳等杂质不参与反应。观察前两次实验数据，每次加入100g稀硫酸，固体质量都减少11.2g，说明每100g稀硫酸恰好能反应11.2g铁。再看第5次实验，加入100g稀硫酸后固体仅减少3.7g，说明此时铁已经完全反应，稀硫酸过量，因此第3次加入稀硫酸时铁仍足量，固体仍会减少11.2g，即可算出m的数值。
2. 第二问计算500g稀硫酸中H₂SO₄的质量：利用前面得出的“100g稀硫酸恰好和11.2g铁完全反应”的结论，写出铁和稀硫酸反应的化学方程式，根据铁的质量算出100g稀硫酸中溶质H₂SO₄的质量，再乘以5就得到500g稀硫酸中H₂SO₄的总质量。
3. 第三问判断生铁是否合格：第5次实验后剩余的1.5g固体就是完全不反应的碳质，用碳的质量除以样品总质量50g得到含碳量，和合格区间2%~4.3%对比即可判断。
【解析】
（1）由实验数据可知：第1次加入100g稀硫酸，消耗铁的质量为$50\ \mathrm{g}-38.8\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$；第2次加入100g稀硫酸，消耗铁的质量为$38.8\ \mathrm{g}-27.6\ \mathrm{g}=11.2\ \mathrm{g}$，说明每100g稀硫酸可恰好反应11.2g铁。第5次加入100g稀硫酸后，固体仅减少$5.2\ \mathrm{g}-1.5\ \mathrm{g}=3.7\ \mathrm{g}$，说明铁已完全反应，稀硫酸过量，因此第3次加入100g稀硫酸时铁仍足量，消耗铁的质量仍为11.2g，因此$m=27.6\ \mathrm{g}-11.2\ \mathrm{g}=16.4\ \mathrm{g}$。
（2）解：由数据分析可知，100g稀硫酸恰好与11.2g铁完全反应，设100g稀硫酸中含$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$x$：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$56\quad\quad 98$
$11.2\ \mathrm{g}\quad x$
$\dfrac{56}{98}=\dfrac{11.2\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=19.6\ \mathrm{g}$
则500g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的总质量为：$19.6\ \mathrm{g} × 5 = 98\ \mathrm{g}$
（3）生铁样品中碳的总质量为最终剩余的不反应固体1.5g，因此该生铁的含碳量为：
$\dfrac{1.5\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{g}} × 100\% = 3\%$
已知合格生铁的含碳量区间为2%~4.3%，3%处于该区间内，因此这批生铁合格。
【答案】
（1）$\boldsymbol{16.4}$
（2）500 g该稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量为$\boldsymbol{98\ \mathrm{g}}$
（3）这批生铁含碳量为3%，在2%~4.3%之间，合格
【知识点】
金属与酸反应；化学方程式计算；生铁含碳量测定
【点评】
本题属于典型的分次加试剂的过量数据分析类计算题，核心考点是通过前两次的等质量固体减少量确定稀硫酸与铁的反应比例，再通过最后一次的剩余固体判断杂质总质量，既考察了学生对反应规律的掌握，也锻炼了学生对多组实验数据的逻辑分析能力，避免直接机械套用数据忽略过量判断的误区。
【难度系数】
0.6
