Question

20．为了测量铁锈（Fe₂O₃•xH₂O）中铁的质量分数．进行如下实验：
步骤①：取20g铁锈，加入足量的14.6%的稀盐酸200g，充分反应．
步骤②：向①反应后的溶液中慢慢滴入16%的NaOH溶液，溶液pH的变化如图1所示．

（1）步骤①反应后所得溶液中的溶质是FeCl₃、HCl（写化学式）．
（2）步骤②中与FeCl₃反应的NaOH溶液的质量是150g，生成沉淀的质量是21.4g（写出计算过程，精确到0.1）
（3）根据计算所得数据在图2中画出产生沉淀的曲线．
（4）铁锈中铁的质量分数为56%（精确到0.1%）．

Answer 1

分析 由于开始溶液显酸性，且加入50g氢氧化钠溶液没有沉淀生成，所以应该是开始的盐酸加入的过量了，所以混合物为氯化铁和盐酸的混合物．由图可知与氯化铁反应生成沉淀的氢氧化钠溶液的质量为150g，根据氢氧化钠溶液中溶质的质量结合对应的化学方程式找到氢氧化钠和氢氧化铁以及铁元素的质量关系，通过关系式法求算出氢氧化铁和铁元素的质量，进而画图和求算对应的质量分数．

解答 解：由于开始溶液显酸性，且加入50g氢氧化钠溶液没有沉淀生成，所以应该是开始的盐酸加入的过量了，所以混合物为氯化铁和盐酸的混合物．
由图可以看出和氯化铁反应的氢氧化钠溶液的质量为150g，其中含有的氢氧化钠的质量为150g×16%=24g
设生成的氢氧化铁的质量为x，对应的铁元素的质量为y
根据FeCl₃+3NaOH═Fe（OH）₃↓+3NaCl可得关系式
Fe～～～3NaOH～～～Fe（OH）₃↓    
56               120           107
y                  24g           x
$\frac{56}{y}$=$\frac{120}{24g}$=$\frac{107}{x}$
x=21.4g
y=11.2g
则铁锈中铁的质量分数为$\frac{11.2g}{20g}$×100%=56%
由于加入氢氧化钠溶液时前50g是和盐酸反应，所以没有沉淀．之后加入的氢氧化钠溶液与生成的氢氧化铁沉淀成正比，等到生成21.4g氢氧化铁时质量不再增加，变成一条水平直线．如图：
故答案为：
（1）FeCl₃、HCl；
（2）150g；21.4g
（3）；
（4）56%．

点评 根据化学方程式计算时，第一要正确书写化学方程式，第二要使用正确的数据，第三计算过程要完整．