Question

將鐵粉和銅粉的混合物7g，加入到盛有58.1g稀鹽酸的燒杯中，恰好完全反應．此時燒杯內各物質的總質量為64.9g．試計算：
（1）原混合物中鐵粉的質量分數；
（2）反應后所得溶液中溶質的質量分數；
（3）配制上述反應中所用稀鹽酸需要質量分數為38%的濃鹽酸（密度為1.19g/cm³）的體積．（計算結果精確到0.1）

Answer 1

分析：（1）混合物中鐵粉與稀鹽酸反應放出氫氣而使反應前后燒杯內各物質的總質量減小，根據質量守恒定律，反應前后燒杯內各物質的總質量差即放出氫氣的質量；由生成氫氣的質量，根據反應的化學方程式，計算參加反應鐵的質量，再由鐵的質量與混合物的質量比計算混合物中鐵粉的質量分數；
（2）由生成氫氣的質量，根據反應的化學方程式，計算恰好反應時生成氯化亞鐵的質量，再由氯化亞鐵的質量與反應所得溶液的質量比計算反應后所得溶液中溶質的質量分數；反應后溶液的質量=完全反應后燒杯內各物質的總質量為64.9g-未參加反應的銅的質量；
（3）根據加水稀釋前后溶液中溶質質量不變，由反應計算恰好完全反應時消耗HCl的質量，由消耗HCl的質量與所用濃鹽酸的質量分數為38%計算需要濃鹽酸的質量，并利用m=ρV計算濃鹽酸的體積．

解答：解：根據質量守恒定律，生成氫氣的質量=7g+58.1g-64.9g=0.2g；
設混合物中鐵的質量為x，生成氯化亞鐵的質量為y，參加反應的HCl的質量為z
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56  73    127   2
x    z      y  0.2g

56

x

=

2

0.2g

  x=5.6g

127

y

=

2

0.2g

y=12.7g

73

z

=

2

0.2g

z=7.3g
原混合物中鐵粉的質量分數=

5.6g

7g

×100%=80%
反應后所得溶液中溶質的質量分數=

12.7g

64.9g-(7g-5.6g)

×100%=20%
需要質量分數為38%的濃鹽酸（密度為1.19g/cm³）的體積=

7.3g 38%

1.19g/cm3

=16.1mL
答：（1）原混合物中鐵粉的質量分數為80%；
（2）反應后所得溶液中溶質的質量分數為20%；
（3）需要質量分數為38%的濃鹽酸的體積為16.1mL．

點評：根據化學方程式能表示反應中各物質的質量關系，由反應中其中任意物質的質量可以計算反應中其它物質的質量．