Question

某化学课外活动小组为了测定铜铁合金中铁的质量分数，现取铜铁合金20.0克放入烧杯中，称得烧杯及烧杯所盛样品的总质量为150.0克，将80.0克稀硫酸平均分成4等分，分4次逐渐加入到样品中，每次充分反应后实验数据记录如下：

次数	1	2	3	4
加入稀硫酸的质量/克	20.0	20.0	20.0	20.0
烧杯及所盛物质的总质量/克	169.8	189.6	209.5	229.5

（1）第一次加入稀硫酸充分反应后产生氢气的质量为

0.2g

．
（2）所加稀硫酸溶液的溶质的质量分数是多少？
（3）该合金中，铁的质量分数是多少？
（4）第四次反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析：（1）根据质量守恒定律可以求出反应生成的氢气的质量；
（2）根据生成氢气的质量结合反应的化学方程式可以计算出20g稀硫酸中硫酸的质量，然后求出其质量分数即可；
（3）根据生成氢气的质量可以计算出铁的质量，然后求出其质量分数即可；
（4）根据生成氢气的质量结合反应的化学方程式可以计算出生成的硫酸亚铁的质量，然后求出其质量分数即可．

解答：解答：解：（1）从表格可以看出第3、4此加入硫酸时烧杯及所盛物质总质量不变，则说明样品中的铁已经完全反应，依据质量守恒定律可知第一次生成的氢气质量为150.0g+20.0g-169.8g=0.2g；
（2）设20g稀硫酸中硫酸的质量为x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98          2
     x          0.2g

98

x

=

2

0.2g

解得：x=9.8g
所以稀硫酸中硫酸的质量分数为：

9.8g

20.0g

×100%=19.6%
（3）在反应中生成氢气的总质量为：150.0g+80.0g+20.0g-229.5g=0.5g
设合金样品中铁的质量是y，生成硫酸亚铁的质量为z
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152   2
y          z   0.5g

56

y

=

152

z

=

2

0.5g

解得：y=14g    z=38g
该合金中铁的质量分数是：

14g

20.0g

×100%=70%；
（4）第四次反应后所得溶液中溶质的质量分数是：

38g

80.0g+14g-0.5g

×100%=40.6%
答：（2）所加稀硫酸溶液的溶质的质量分数是19.6%；
（3）该合金中，铁的质量分数是70%；
（4）第四次反应后所得溶液中溶质的质量分数是40.6%．

点评：本题难度较大，主要考查学生根据图表数据、化学方程式的计算进行解决问题的能力，利用每次加入稀硫酸前后固体质量差即为反应消耗铁的质量，判断加入稀硫酸的反应情况是正确解答本题的关键．