Question

6．小红同学想测定从家中带来的一枚10.0g的久置生锈的铁钉（除氧化铁以外的杂质忽略不计）中金属铁的含量，进行如图1所示实验探究：

小雨同学将以上实验探究所记录的数据绘制如图2所示．
请根据这两位同学的实验探究成果回答下列问题：
（1）气体A的质量是0.2g．
（2）溶液B中含阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺（写符号）．
（3）该枚铁钉中铁元素的质量分数是多少？（写出计算过程，计算结果保留一位小数）
（4）a的数值是60．

Answer 1

分析 （1）根据图象中的数据可以确定生成氢气的质量；
（2）根据图象中盐酸和气体A的关系可以看出，盐酸全部反应，盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，盐酸和氧化铁反应生成氯化铁和水进行分析；
（3）根据图象中盐酸和铁、氧化铁的反应关系确定铁元素的质量，然后计算铁钉中铁元素的质量分数；
（4）根据氧化铁先于盐酸反应生成氯化铁和水，然后铁再与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，然后结合题中的数据进行分析．

解答 解：（1）通过分析图象中的数据可以确定生成氢气的质量0.2g；
（2）通过图象中盐酸和气体A的关系可以看出，盐酸全部反应，盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，盐酸和氧化铁反应生成氯化铁和水，所以溶液B中含阳离子是Fe³⁺ 和 Fe²⁺；
（3）设这枚生锈的铁钉中含铁为x，消耗盐酸的质量为y，
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56   73        2
x     y       0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.2g}$=$\frac{73}{y}$     
x=5.6g
y=7.3g
所以与铁反应的盐酸的质量为：$\frac{7.3g}{10%}$=73g，
所以a=133g-73g=60g；
所以铁锈中氧化铁的质量为：10.0g-5.6g=4.4g，
氧化铁中铁元素的质量为：4.4g$\frac{112}{160}$×100%=3.08g
所以铁钉中铁元素的质量分数为：$\frac{5.6g+3.08g}{10g}$×100%=86.8%．
故答案为：（1）0.2；
（2）Fe²⁺、Fe³⁺；
（3）86.8%；
（4）60．

点评 本题主要考查了化学方程式的计算，难度不大，注意解题的规范性．