Question

某同學為探究銅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：

	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，合金里的鐵與稀硫酸的質量比為

 

時恰好完全反應．
（2）該鐵合金中鐵的質量分數是多少？
（3）求該實驗中所使用的稀硫酸的溶質質量分數．

Answer 1

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，可以據此解答該題；
（2）根據生成的氫氣的質量結合鐵與稀硫酸反應的方程式可以計算出鐵的質量，然后求出其質量分數即可；
（3）根據生成的氫氣的質量結合鐵與稀硫酸反應的方程式可以計算出硫酸的質量，然后求出其質量分數即可．

解答：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，
設20g合金中鐵的質量為x，80g稀硫酸中硫酸的質量為y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  98         2
x   y        0.4g

56

x

=

98

y

=

2

0.4g

解得：x=11.2g   y=19.6g
所以合金里的鐵與稀硫酸的恰好完全反應時的質量比為11.2g：80g=112：800=7：50
（2）合金中鐵的質量分數為：

11.2g

20g

×100%=56%
（3）該實驗中所使用的稀硫酸的溶質質量分數為：

19.6g

80g

×100%=24.5%
答：（2）該鐵合金中鐵的質量分數是56%；
（3）求該實驗中所使用的稀硫酸的溶質質量分數為24.5%．

點評：本題主要考查學生運用化學方程式綜合分析和解決實際問題的能力，增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．