Question

9．某同学设计实验方案，测定某硫酸废液中的质量分数，先取一洁净小烧杯，称其质量为18.2g，往其中倒入少量硫酸废液后称量．总质量为33.2g，之后，将一枚质量为10.8g的铁钉（已用砂纸打磨去铁锈）放入该小烧杯中反应，待铁钉表面不再有气泡产生后，再次称量，总质量为43.9g．请回答下列问题：
（1）反应中产生的气体的质量是0.1g．
（2）计算该废液中硫酸的质量分数（计算结果保留一位小数）．
（3）若铁钉的铁锈（主要成分是氧化铁）未除净，对计算结果的影响是偏小（选填“偏大”、“偏小”、“无影响”），原因是铁锈也能消耗一部分硫酸．

Answer 1

分析 （1）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，根据质量差可以求生成氢气的质量；
（2）根据氢气的质量求出硫酸中溶质的质量，从而求出废液中硫酸的质量分数即可；
（3）根据铁钉的铁锈未除净，则铁锈消耗一部分硫酸进行解答．

解答 解：（1）完全反应后，容器中的物质的质量差，就是生成氢气的质量，氢气的质量为：33.2g+10.8g-43.9g=0.1g；故填：0.1g；
（2 ） 设与铁反应的硫酸的质量为x，
烧杯中稀硫酸废液的质量为：33.2g-18.2g=15.0g
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
       98                   2
      x                      0.1g
$\frac{98}{x}=\frac{2}{0.1g}$
x=4.9g
该废液中硫酸的质量分数为：$\frac{4.9g}{15g}$×100%=32.7%
答：废液中硫酸的质量分数是32.7%．
（3）如果铁钉的铁锈未除净，则铁锈消耗一部分硫酸，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，反应方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；根据氢气求出的硫酸质量就偏小，从而使计算出的硫酸的质量分数偏小．
答案：
（1）0.1；
（2）废液中硫酸的质量分数是32.7%．
（3）偏小；铁锈也能消耗一部分硫酸．

点评 本题主要考查化学方程式的书写和有关化学方程式的计算，难度较小，书写化学方程式时要注意四步，一是反应物和生成物的化学式要正确，二是遵循质量守恒定律，三是写上必要的条件，四是看是否有“↑”或“↓”．