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下圖象：
試回答（計算結果精確到0.1%）：
（1）實驗I中鐵參加反應的質量為

 

．
（2）已知實驗Ⅲ中硫酸完全參加反應，問原100g稀硫酸中溶質的質量分數是多少？
（3）實驗Ⅲ中，反應完成后所得溶液中溶質的質量分數是多少？

Answer 1

分析：（1）根據圖象可知：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；
（2）由圖象可知：實驗Ⅲ中鋼樣與稀硫酸完全參加反應后生成氫氣的質量，再根據化學方程式即可求得參加反應的稀硫酸溶質的質量；最后根據稀硫酸溶液的質量即可求得稀硫酸溶質的質量分數；
（3）實驗Ⅲ中鋼樣與稀硫酸完全參加反應后生成氫氣的質量，再根據化學方程式即可求得反應生成的硫酸亞鐵的質量；再根據溶液質量=溶質質量+溶劑質量即可求得溶液的質量；最后根據溶質的質量分數=

溶質質量

溶液質量

×100%即可求得反應完成后所得溶液中溶質的質量分數．

解答：解：（1）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

解得：x=2.8g；
故答案為：2.8g．
（2）設100g稀硫酸中所含溶質的質量為y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98          2
    y          0.2g

98

y

=

2

0.2g

解得：y=9.8g；
則稀硫酸中溶質質量分數為：

9.8g

100g

×100%=9.8%．
答：原100g稀硫酸中溶質的質量分數是9.8%．
（3）設反應完成后生成FeSO₄的質量為z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
          152  2
           z   0.2g

152

z

=

2

0.2g

解得：z=15.2g；
又知：實驗Ⅲ中，反應完成后所得溶液質量為=溶質質量+溶劑質量；
溶劑全部來自100g的稀硫酸，故溶劑的質量=100g-9.8g=90.2g；
則溶液質量=90.2g+15.2g=105.4g；
則反應完成后所得溶液中溶質的質量分數是

15.2g

105.4g

×100%=14.4%；
答：實驗Ⅲ中，反應完成后所得溶液中溶質的質量分數是14.4%．

點評：本題主要考查了金屬的化學性質、利用化學方程式的計算；掌握物質的推斷方法和技巧，了解有關溶質質量分數的簡單計算．本題的第三問求溶液的質量也可以根據質量守恒定律，稀硫酸完全反應的實驗三所得溶液質量=稀硫酸質量+鋼樣中參加反應鐵的質量-生成氫氣的質量．