Question

某同學為探究鐵合金中鐵的質量分數，先后進行了三次實驗，實驗數據如下表：

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

根據該同學的實驗，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時，消耗稀硫酸溶液的質量是______g．
（2）該銅鐵合金中鐵的質量分數是多少？______；
（3）第三次實驗所得溶液溶質質量分數為______（結果保留至0.1%）．

Answer 1

解：（1）第一次和第二次兩個實驗所加合金質量相同，而所加稀硫酸的質量不同，但最后產生氫氣的質量相同，說明第一次和第二次兩個實驗中合金均反應完，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，合金質量加倍，而稀硫酸的質量減少，但產生氫氣質量不變，所以20g合金反應完需要消耗稀硫酸80g；
故答案為：80g；
（2）設合金中鐵的質量分數為x，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 2
20x 0.4
可得：=
解得：x=56%
故答案為：56%；
（3）設生成FeSO₄的質量為y，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 152
20×56% y
可得：=
解得y=30.4g
所得FeSO₄溶液的質量=20×56%+80-0.4=90.8g
所以第三次實驗所得溶液溶質質量分數為100%=33.5%
故答案為：33.5%
分析：（1）先對比分析第一次和第二次的實驗數據，可以分析出要產生0.4g的氫氣需要合金20g，所以在第三次試驗中產生的0.4g氫氣是20g合金與80g酸生成的；
（2）假設合金中鐵的質量分數為x，則20g合金中鐵的質量為20x，再根據鐵與稀硫酸反應的方程式進行相關計算即可；
（3）第三次實驗中的溶質是FeSO₄，FeSO₄的質量可以根據（2）中的計算結果求出，為30.4g，FeSO₄溶液的質量=鐵的質量+硫酸的質量-生成氫氣的質量．
點評：雖然溶液的質量=溶劑的質量+溶質的質量，但有時用這種方法計算溶液的質量會很復雜，這時采用整體法去計算溶液的質量會比較簡單．