Question

現(xiàn)有一種銅，氧化鐵和炭的粉末狀混合物，為測(cè)定該混合物中氧化鐵的含量，某生取15g此樣品置于燒杯中，分五次加入密度為1.10g/ml的硫酸溶液．有關(guān)數(shù)據(jù)記錄如下表：

加硫酸溶液的序號(hào)	加硫酸溶液的體積/ml	剩余固體的質(zhì)量/g
1	30.0	10.52
2	30.0	6.04
3	30.0	2.2
4	30.0	0.6
5	30.0	0.6

已知：在溶液中銅可與硫酸鐵反應(yīng)：Cu+Fe₂（SO₄）₃=CuSO₄+2FeSO₄，第 5次加入硫酸溶液后剩余的固體中不含銅．
（1）所用硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（2）15.0g此樣品中銅的質(zhì)量．
（3）樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

【答案】分析：因?yàn)殂~和炭都不能與硫酸反應(yīng)，混合物中只有氧化鐵與硫酸反應(yīng)，而銅可以和硫酸鐵反應(yīng)，它們反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O 和Cu+Fe₂（SO₄）₃═CuSO₄+2FeSO₄，所以其總的反應(yīng)為：Fe₂O₃+Cu+3H₂SO₄═2FeSO₄ +CuSO₄+3H₂O，由圖表可知，第四次和第五次剩余固體的質(zhì)量相等，所以可以判斷在第四次加入稀硫酸后反應(yīng)就已經(jīng)完全，結(jié)合已知條件可以知道剩余的固體為炭的質(zhì)量，即炭的質(zhì)量為0.6g，分析所給數(shù)據(jù)可以知道第一次和第二次加入稀硫酸，消耗固體的質(zhì)量都為4.48g，而第三次加入30mL稀硫酸后減少的質(zhì)量為3.84g，而第四次減少的質(zhì)量為1.6g，由于銅不能和稀硫酸反應(yīng)，所以可以判斷第四次加入稀硫酸反應(yīng)的物質(zhì)只有鐵，即減少的質(zhì)量為2.2g-0.6g=1.6g，即為鐵的質(zhì)量，同時(shí)結(jié)合題給的條件“第 5次加入硫酸溶液后剩余的固體中不含銅”可以判定在第三次加入稀硫酸時(shí)銅的量的不足，由于所給的物質(zhì)的質(zhì)量，都不是很明確，所以可以利用差量法來(lái)解答該題．
解答：解：根據(jù)題意可以知道發(fā)生的反應(yīng)為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O 和Cu+Fe₂（SO₄）₃═CuSO₄+2FeSO₄，所以其總的反應(yīng)為：Fe₂O₃+Cu+3H₂SO₄═2FeSO₄ +CuSO₄+3H₂O，
設(shè)30mL稀硫酸中含有溶質(zhì)的質(zhì)量為x，與30mL稀硫酸反應(yīng)消耗氧化鐵的質(zhì)量為y，則：
Fe₂O₃+Cu+3H₂SO₄═2FeSO₄ +CuSO₄+3H₂O  固體質(zhì)量減少為：
160   64  294                          160+64=224     
y          x                        14.4g-10.52g=4.48g

解得：x=5.88g，y=3.2g；
（1）所用硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=17.8%；
（2）根據(jù)剛才的分析可以知道前三次加入稀硫酸，氧化鐵都是足量的，所以前三次消耗的氧化鐵的質(zhì)量為：3.2g×3=9.6g，第四次消耗的氧化鐵的質(zhì)量為：2.2g-0.6g=1.6g，所以可以知道混合物中含氧化鐵的質(zhì)量為：9.6g+1.6g=11.2g，由于最后剩余的0.6g固體為炭的質(zhì)量，所以銅的質(zhì)量為：15g-0.6g-11.2g=3.2g；
（3）所以混合物中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=74.7%．
答：（1）所用硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.8%；
（2）15.0g此樣品中銅的質(zhì)量為3.2g；
（3）樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)74.7%．
故答案為：
（1）17.8%；    
（2）3.2g；   
（3）74.7%．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生根據(jù)圖表數(shù)據(jù)解答問(wèn)題的能力，要學(xué)會(huì)分析根據(jù)圖表數(shù)據(jù)獲得有效信息，在解題的中可得到事半功倍的效果．