Question

某同學為探究銅鐵合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)，取該合金與稀硫酸反應(yīng)，先后進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)見下表：

實驗次數(shù) 項目	第一次	第二次	第三次
所取合金的質(zhì)量/g	20	20	40
所加稀硫酸的質(zhì)量/g	100	120	80
生成氫氣的質(zhì)量/g	0.4	0.4	0.4

根據(jù)該同學的實驗，試回答以下問題：
（1）上表三次實驗中，合金里的鐵恰好完全反應(yīng)時，消耗稀硫酸溶液的質(zhì)量是

80

 g．
（2）該銅鐵合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)是多少？
（3）求第三次實驗所得溶液中硫酸亞鐵的質(zhì)量分數(shù)．（精確至0.1%）

Answer 1

分析：（1）先對比分析第一次和第二次的實驗數(shù)據(jù)，可以分析出要產(chǎn)生0.4g的氫氣需要合金20g，所以在第三次試驗中產(chǎn)生的0.4g氫氣是20g合金與80g酸生成的；
（2）假設(shè)合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為x，則20g合金中鐵的質(zhì)量為20x，再根據(jù)鐵與稀硫酸反應(yīng)的方程式進行相關(guān)計算即可；
（3）第三次實驗中的溶質(zhì)是FeSO₄，F(xiàn)eSO₄的質(zhì)量可以根據(jù)（2）中的計算結(jié)果求出，為30.4g，F(xiàn)eSO₄溶液的質(zhì)量=鐵的質(zhì)量+硫酸的質(zhì)量-生成氫氣的質(zhì)量．

解答：解：（1）第一次和第二次兩個實驗所加合金質(zhì)量相同，而所加稀硫酸的質(zhì)量不同，但最后產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相同，說明第一次和第二次兩個實驗中合金均反應(yīng)完，第二次實驗中的酸一定過量；第三次實驗與前兩次實驗相比，合金質(zhì)量加倍，而稀硫酸的質(zhì)量減少，但產(chǎn)生氫氣質(zhì)量不變，所以20g合金反應(yīng)完需要消耗稀硫酸80g；
（2）設(shè)合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
20x           0.4

56

2

=

20x

0.4

解得：x=56%
（3）設(shè)生成FeSO₄的質(zhì)量為y
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       152
20×56%   y

56

152

=

20×56%

y

解得y=30.4g
所得FeSO₄溶液的質(zhì)量=20×56%+80-0.4=90.8g
所以第三次實驗所得溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為

30.4g

90.8g

100%=33.5%
故答案為：（1）80；（2）該銅鐵合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)是65%；（3）求第三次實驗所得溶液中硫酸亞鐵的質(zhì)量分數(shù)33.5%；

點評：此題考查的是根據(jù)化學方程式的有關(guān)計算，學會運用控制變量法來正確的分析處理表中的數(shù)據(jù)是解答此題的關(guān)鍵．