Question

11．張南和小崗同學做了如圖所示的實驗，所用藥品的量及實驗現(xiàn)象和結論如下表所示：

	張南	小崗
加入氧化鐵的質量	m	m
加入稀硫酸的質量	100g	100g
實驗現(xiàn)象和結論	溶液為黃色，溶液顯酸性	溶液為黃色，溶液顯酸性
加入20%的氫氧化鈉溶液質量	40g	100g
實驗現(xiàn)象和結論	溶液為黃色，溶液顯中性	產(chǎn)生紅褐色沉淀，溶液顯中性

若濾液損失忽略不計，假設硫酸鐵溶液為中性．請回答下列問題：
（1）寫出張南實驗中發(fā)生反應的化學方程式Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
（2）張南實驗后所得溶液中溶質的化學式為Fe₂（SO₄）₃；Na₂SO₄；
（3）根據(jù)已知條件列出求解小崗實驗產(chǎn)生沉淀的質量（x）的比例式$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$；
（4）每次實驗中加入氧化鐵的質量（m）為8g；
（5）若將小崗實驗后的濾液蒸發(fā)掉55.3g水（蒸發(fā)過程中沒有晶體析出），則得溶液中溶質的質量分數(shù)為25%；
（6）若用溶質質量分數(shù)為98%的濃硫酸配制實驗中所需的稀硫酸，則需要加水的質量為175g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的過程分析發(fā)生的反應，寫出反應的化學方程；
（2）根據(jù)反應的現(xiàn)象和結論，分析溶液中的溶質，寫出化學式；
（3）根據(jù)與硫酸鐵反應的氫氧化鈉的質量求出生成的氫氧化鐵的質量；
（4）根據(jù)硫酸鐵的質量求出加入的氧化鐵的質量；
（5）根據(jù)溶質的質量分數(shù)計算得溶液中溶質的質量分數(shù)；
（6）根據(jù)稀釋前后溶質質量不變分析解答．

解答 解：
（1）由實驗的過程可知，張南實驗中發(fā)生反應的化學方程式：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
（2）由實驗的現(xiàn)象和結論可知溶液為黃色，溶液為中性，說明了硫酸和氫氧化鈉沒有剩余，由上述發(fā)生的反化學應可知，張南實驗后所得溶液中的溶質的化學式是：Fe₂（SO₄）₃，Na₂SO₄；
（3）由張南實驗可質，與硫酸鐵反應的氫氧化鈉的質量為：（100g-40g）×20%=12g．
設小崗實驗產(chǎn)生沉淀的質量為x，反應的硫酸鐵的質量為y，生成的硫酸鈉的質量為z．
Fe₂（SO₄）₃+6NaOH═2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄
400        240     214         426
y          12g    x             z
小崗實驗產(chǎn)生沉淀的質量（x）的比例式為：$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$，解得x=10.7g
則$\frac{400}{240}=\frac{y}{12g}$，解得y=20g．
則$\frac{240}{426}=\frac{12g}{z}$，解得 z=6.8g．
（4）設加入的氧化鐵的質量為m，與氧化鐵反應的稀硫酸中溶質質量為w．
Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
160    294      400
m       w      20g
則$\frac{160}{400}=\frac{m}{20g}$，解得：m=8g．
則$\frac{294}{400}=\frac{w}{20g}$，解得：w=14.7g．
（5）將濾液蒸發(fā)掉55.3g水（蒸發(fā)過程中沒有晶體析出），則得溶液中溶質的質量分數(shù)為：$\frac{6.8g}{8g+100g+100g-10.7g-55.3g}$×100%=25%；
（6）由張南實驗可質，與100g稀硫酸反應的氫氧化鈉的質量為：40g×20%=8g．
設100g稀硫酸中溶質質量為n．
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
98    80
n      8g
則$\frac{98}{80}=\frac{n}{8g}$，解得：n=9.8g．
需要98%的濃硫酸的質量為$\frac{14.7g+9.8g}{98%}$=25g，則需要加水的質量為100g-25g=175g．
故答案為：
（1）Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；（2）Fe₂（SO₄）₃；Na₂SO₄；
（3）$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$；（4）8g； （5）25%；（6）175g．

點評 本題難度很大，即考查了化學方程式的書寫，有考查了根據(jù)化學方程式的計算、反應后溶液中溶質質量分數(shù)的計算、稀釋問題等，需逐步分析細心解答．