Question

某化學調查小組的同學到鋼鐵廠做社會調查．他們抽取組成完全相同的質量為2.84g、4.26g、6.23g的三份鋼樣（假設鋼樣中只含鐵和碳），分別加入100g稀硫酸中進行實驗（實驗I、Ⅱ、Ⅲ），充分反應后，將得到的實驗數據繪制出如圖：
試回答（計算結果精確到0.1%）：
（1）寫出實驗中有關的化學方程式：

 

（2）實驗I中鐵參加反應的質量為

 

．
（3）稀硫酸完全參加反應的實驗中，反應后溶液中溶質的質量分數是多少？

Answer 1

分析：（1）根據鐵和硫酸會發生置換反應進行分析；
（2）對比實驗I、實驗II，可得，實驗I中2.84g鋼樣與稀硫酸完全反應，根據鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣的化學方程式，由反應放出氫氣的質量可計算參加反應鐵的質量；
（3）由實驗I的數據可知，2.84g鋼樣完全反應放出氫氣0.1g，同樣組成的鋼樣4.26完全反應可放出氫氣0.15g；而實驗III取鋼樣6.23g時結果得到氫氣只有0.2g，說明鋼樣未完全反應，則稀硫酸不足，稀硫酸完全反應；此時所得溶液為硫酸亞鐵溶液，然后計算溶質的質量分數，硫酸亞鐵質量要根據反應的化學方程式，由生成氫氣質量計算；而反應后溶液質量可根據質量守恒進行計算．

解答：解：（1）鐵和硫酸發生反應生成硫酸亞鐵和氫氣，故答案為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（2）設實驗I中參加反應的鐵的質量為x，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.1g

56

x

=

2

0.1g

x=2.8g
故答案為：2.8g 
（3）由表中數據分析，實驗Ⅲ中100g稀硫酸完全反應．
設實驗Ⅲ生成硫酸亞鐵的質量為x，消耗鐵的質量為y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152    2
y         x     0.2g

152

2

=

x

0.2g

，

56

2

=

y

0.2g

，
x=15.2g    y=5.6g　
所得溶液中溶質的質量分數為

15.2g

100g+5.6g-0.2g

×100%=14.4%． 
答：反應后溶液中溶質的質量分數是14.4%．

點評：根據質量守恒定律，稀硫酸完全反應的實驗III所得溶液質量=稀硫酸質量+鋼樣中參加反應鐵的質量-生成氫氣的質量．