Question

某兴趣小组对生锈废铁锅中铁的含量进行了测定。生锈的铁锅中除Fe、Fe₂O₃外，还含有碳、硅、锰等元素（除Fe、Fe₂O₃以外的物质都不与稀硫酸反应）。兴趣小组的同学称取40 g废铁锅片放入特制容器中，缓慢加入39．2%的稀硫酸，直到恰好反应完全停止加入稀硫酸（假设硫酸先与表面的铁锈发生反应），实验数据如图所示。

（1）废铁锅片中铁单质的质量分数为                    。
（2）所得溶液中所含溶质的化学式为                                 ，请计算溶液中硫酸铁的质量为                    g（请写出计算过程）。

Answer 1

（1）70%     （2）FeSO₄ 、Fe₂(SO₄)₃       10

试题分析：（1）观察图示，可知稀硫酸与铁反应生成氢气的质量为1 g，根据铁与盐酸反应的方程式，由氢气的质量求出铁的质量，再计算出铁单质的质量分数。
设废铁锅中铁的质量为x 。
Fe ＋ H₂SO₄ = FeSO₄ ＋ H₂↑
56                    2
x                     1 g
56/2 = x/1g，解得x = 28g   废铁锅中铁单质的质量分数为28g/40g×100% = 70% 
（2）废铁锅中只有Fe和Fe₂O₃能与稀硫酸反应，并且稀硫酸恰好完全反应，所以溶液中的溶质是稀硫酸与Fe反应产生的FeSO₄以及稀硫酸与Fe₂O₃反应产生的Fe₂(SO₄)₃。
由题意及图可以看出与Fe₂O₃反应的纯硫酸的质量为18．75g×39．2% = 7．35g，设反应生成硫酸铁的质量为y
Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ =  Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
294      400
7．35 g     y
294/400 =7．35g/y ，解得y = 10g
答：溶液中硫酸铁的质量为10g