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、6.28g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下圖象：
試回答（計算結果精確到0.1%）：
（1）該鋼樣含鐵的質量分數是

 

．
（2）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）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，再求出該鋼樣含鐵的質量分數；
（2）由實驗一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）設實驗Ⅰ參加反應的鐵質量為x．
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2
x       0.10g

56

x

=

2

0.1g

 x=2.8g
2.84g鋼鐵樣品中鐵的質量分數：

2.8g

2.84g

×100%≈98.6%
（2）由表中數據分析，實驗Ⅲ中100g稀硫酸完全反應．
設實驗Ⅲ消耗鐵的質量為y，生成硫酸亞鐵的質量為z．
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2    152   
y        0.2g   z   

56

y

=

2

0.2g

y=5.6g

152

z

=

2

0.2g

　z=15.2g   
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%．
故答案為：（1）98.6%；（2）14.4%．

點評：本題難度較大，主要考查了實驗數據的分析，根據分析出來的數據進行有關化學方程式的計算，從而培養學生分析問題的能力．