Question

某同学为探究铜铁合金中铁的质量分数，取该合金与稀硫酸反应，先后进行了三次实验，实验数据见下表：

实验次数 项目	第一次	第二次	第三次
所取合金的质量/g	20	20	40
所加稀硫酸的质量/g	100	120	80
生成氢气的质量/g	0.4	0.4	0.4

根据该同学的实验，试回答以下问题：
（1）上表三次实验中，合金里的铁恰好完全反应时，消耗稀硫酸溶液的质量是

80

 g．
（2）该铜铁合金中铁的质量分数是多少？
（3）求第三次实验所得溶液中硫酸亚铁的质量分数．（精确至0.1%）

Answer 1

分析：（1）先对比分析第一次和第二次的实验数据，可以分析出要产生0.4g的氢气需要合金20g，所以在第三次试验中产生的0.4g氢气是20g合金与80g酸生成的；
（2）假设合金中铁的质量分数为x，则20g合金中铁的质量为20x，再根据铁与稀硫酸反应的方程式进行相关计算即可；
（3）第三次实验中的溶质是FeSO₄，FeSO₄的质量可以根据（2）中的计算结果求出，为30.4g，FeSO₄溶液的质量=铁的质量+硫酸的质量-生成氢气的质量．

解答：解：（1）第一次和第二次两个实验所加合金质量相同，而所加稀硫酸的质量不同，但最后产生氢气的质量相同，说明第一次和第二次两个实验中合金均反应完，第二次实验中的酸一定过量；第三次实验与前两次实验相比，合金质量加倍，而稀硫酸的质量减少，但产生氢气质量不变，所以20g合金反应完需要消耗稀硫酸80g；
（2）设合金中铁的质量分数为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
20x           0.4

56

2

=

20x

0.4

解得：x=56%
（3）设生成FeSO₄的质量为y
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       152
20×56%   y

56

152

=

20×56%

y

解得y=30.4g
所得FeSO₄溶液的质量=20×56%+80-0.4=90.8g
所以第三次实验所得溶液溶质质量分数为

30.4g

90.8g

100%=33.5%
故答案为：（1）80；（2）该铜铁合金中铁的质量分数是65%；（3）求第三次实验所得溶液中硫酸亚铁的质量分数33.5%；

点评：此题考查的是根据化学方程式的有关计算，学会运用控制变量法来正确的分析处理表中的数据是解答此题的关键．