Question

11．張南和小崗?fù)瑢W(xué)做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，所用藥品的量及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論如下表所示：

	張南	小崗
加入氧化鐵的質(zhì)量	m	m
加入稀硫酸的質(zhì)量	100g	100g
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)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(zhì)量	40g	100g
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)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(jì)，假設(shè)硫酸鐵溶液為中性．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫出張南實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
（2）張南實(shí)驗(yàn)后所得溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃；Na₂SO₄；
（3）根據(jù)已知條件列出求解小崗實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量（x）的比例式$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$；
（4）每次實(shí)驗(yàn)中加入氧化鐵的質(zhì)量（m）為8g；
（5）若將小崗實(shí)驗(yàn)后的濾液蒸發(fā)掉55.3g水（蒸發(fā)過(guò)程中沒(méi)有晶體析出），則得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%；
（6）若用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸配制實(shí)驗(yàn)中所需的稀硫酸，則需要加水的質(zhì)量為175g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程分析發(fā)生的反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程；
（2）根據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象和結(jié)論，分析溶液中的溶質(zhì)，寫出化學(xué)式；
（3）根據(jù)與硫酸鐵反應(yīng)的氫氧化鈉的質(zhì)量求出生成的氫氧化鐵的質(zhì)量；
（4）根據(jù)硫酸鐵的質(zhì)量求出加入的氧化鐵的質(zhì)量；
（5）根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）根據(jù)稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變分析解答．

解答 解：
（1）由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程可知，張南實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
（2）由實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論可知溶液為黃色，溶液為中性，說(shuō)明了硫酸和氫氧化鈉沒(méi)有剩余，由上述發(fā)生的反化學(xué)應(yīng)可知，張南實(shí)驗(yàn)后所得溶液中的溶質(zhì)的化學(xué)式是：Fe₂（SO₄）₃，Na₂SO₄；
（3）由張南實(shí)驗(yàn)可質(zhì)，與硫酸鐵反應(yīng)的氫氧化鈉的質(zhì)量為：（100g-40g）×20%=12g．
設(shè)小崗實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為x，反應(yīng)的硫酸鐵的質(zhì)量為y，生成的硫酸鈉的質(zhì)量為z．
Fe₂（SO₄）₃+6NaOH═2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄
400        240     214         426
y          12g    x             z
小崗實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生沉淀的質(zhì)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(shè)加入的氧化鐵的質(zhì)量為m，與氧化鐵反應(yīng)的稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)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(guò)程中沒(méi)有晶體析出），則得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{6.8g}{8g+100g+100g-10.7g-55.3g}$×100%=25%；
（6）由張南實(shí)驗(yàn)可質(zhì)，與100g稀硫酸反應(yīng)的氫氧化鈉的質(zhì)量為：40g×20%=8g．
設(shè)100g稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)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(zhì)量為$\frac{14.7g+9.8g}{98%}$=25g，則需要加水的質(zhì)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(diǎn)評(píng) 本題難度很大，即考查了化學(xué)方程式的書寫，有考查了根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算、反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算、稀釋問(wèn)題等，需逐步分析細(xì)心解答．