Question

4．为测定某碳素钢样品中铁的质量分数，现取一定质量的样品粉未于质量为51.8克的烧杯中，然后逐步加入一定质量分数的稀硫酸，当加入92.5g稀硫酸时恰好完全反应，加入稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系如图．
（1）该实验取用的样品质量为37g．
（2）反应后所得溶液中的溶质的质量分数．（写出计算过程，结果保留一位小数）
（3）反应结束后，小明不慎向烧杯中多加了10g稀硫酸，若在图中补绘此过程中稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系图，所得线段的终点位于线段AB延长线的上方（填：上方、下方或线上）．

Answer 1

分析 （1）实验开始时烧杯及烧杯内物质碳素钢样品的总质量为88.8g，因此，总质量减去烧杯的质量即为取用的样品质量；
（2）利用质量守恒定律可计算出铁与硫酸恰好完全反应时放出氢气的质量，由反应产生氢气的质量，根据反应的化学方程式，计算参加反应的铁和生成的硫酸亚铁的质量，进而求样品中铁的质量分数和反应后所得溶液中的溶质的质量分数；
（3）多加的硫酸没发生反应而溶液质量直接增加，而此前溶液增加量为所加稀硫酸质量与放出氢气质量的差，因此，补绘的线段的终点高于原线段的沿长线．

解答 解：（1）该实验取用的样品质量=88.8g-51.8g=37g
故答案为：37g；
（2）根据质量守恒定律，恰好完全反应时放出氢气的质量=92.5g+88.8g-180g=1.3g，
设参加反应铁的质量为x，生成硫酸亚铁的质量为y，则
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152   2
x          y   1.3g
$\frac{56}{x}$=$\frac{152}{y}$=$\frac{2}{1.3g}$
x=36.4g，y=98.8g
样品中杂质的质量为：37g-36.4g=0.6g
反应后所得溶液中的溶质的质量分数：$\frac{15.2g}{180g-0.6g-51.8g}$×100%=11.9%；
答：反应后所得溶液中的溶质的质量分数为11.9%；
（3）由于多加入10g稀硫酸时溶液增加量大于恰好完全反应前的溶液增加量，所以，补绘此过程中稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系图，所得线段的终点位于线段AB延长线的上方；
故答案为：上方．

点评 根据质量守恒定律，恰好完全反应时放出氢气的质量=恰好完全反应时所加稀硫酸的质量+实验开始时烧杯及烧杯内样品的质量-恰好完全反应时烧杯与烧杯内物质的质量．