Question

19．科学兴趣小组的同学在老师的指导下，对用铁碳合金制作的井盖中单质铁的含量进行了测定．他们请老师将一块破碎的井盖样品进行粉碎处理，四组同学各取12.0g 粉末样品罝于烧杯中，然后加入一定质量的稀硫酸，充分反应后，对烧杯中剩余固体进行称量，相关的实验数据记录如表：

组别 编号	样品质量/g	加入稀硫酸质量/g	剩余固体 质量/g
1	12.0	80.0	0.8
2	12.0	80.0	0.8
3	12.0	100.0	1.0
4	12.0	100.0	0.8

（1）分析上表数据可知，编号为3组的同学其剩余固体质量的数据不合理．
（2）该井盖样品中单质铁的质量分数=93.3%（结果保留至0.1%）
（3）反应所用硫酸溶液中溶质的质量分数是多少？（写出计算过程）
（4）如果井盖已生锈，你认为要准确地测得样品中铁元素的质量分数，应该将上述实验中测量“剩余固体质量”改成测量下列中的C（填字母）．
 A．加入稀硫酸的体积          
 B．反应完全后烧杯中所有物质的质量
 C．反应完全后烧杯中所有物质的质量和剩余固体质量．

Answer 1

分析 （1）铁与硫酸反应，碳与硫酸不反应，向一定量的合金中加入稀硫酸，加入的稀硫酸越多，剩余固体的质量应该越少，当铁反应完时剩余固体的质量不再减少．
（2）由上述实验可知剩余固体中只有碳，没有铁，固体前后减少的质量为铁的质量，进而求出样品中铁的质量分数．
（3）．
（4）样品的质量已知，铁元素的质量包括单质铁的质量和铁锈中铁元素的质量，实验中所测量的数据的目的就是要求出单质铁的质量和铁锈的质量．

解答 解：（1）向12克样品中加入80克稀硫酸，剩余固体0.8克，剩余固体中一定有碳，可能还有剩余的铁；向12克样品中加入100克稀硫酸，剩余固体的质量只能比0.8克少，或者为0.8克，绝对不可能比0.8克大．故答案为：编号为3组的同学其剩余固体质量的数据不合理；
（2）根据表中数据可知样品中铁的质量为12.0g-0.8g=11.2g，
单质铁的质量分数=$\frac{11.2g}{12g}$×100%=93.3%；
答：井盖样品中单质铁的质量分数为93.3%；
（3）设硫酸的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56     98
11.2g   x
 $\frac{56}{98}=\frac{11.2g}{x}$    
x=19.6g
硫酸溶液中溶质的质量分数=$\frac{19.6g}{80g}$×100%=24.5%
答：硫酸溶液中溶质的质量分数为24.5%．
（4）A、测出加入稀硫酸的体积并不能算出单质铁的质量和铁锈的质量．
B、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，只能求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量，并不能求出铁锈的质量．
C、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，可求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量；测出剩余固体的质量，可用样品的质量-铁的质量-剩余固体的质量求出铁锈的质量，进而求出铁锈中铁元素的质量．最后求出样品中铁元素的质量分数．
故选C．
故答案为（1）3；
（2）93.3%；
（3）24.5%；
（4）C

点评 做化学计算题时有关反应前后减少的质量的计算比较多，因此学生一定要掌握规律，反应前后烧杯中总物质减少的质量一般为反应生成气体的质量，反应前后固体减少的质量一般为固体中参加反应的物质的质量