Question

某课外兴趣小组对一批钢铁样品（杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析．甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与钢铁样品恰好完全反应．实验数据如下：

实验操作数据及结果	甲	乙	丙
烧杯+稀硫酸	400g	300g	300g
加入钢铁样品	18g	18g	28g
充分反应后：烧杯+剩余物	417.4g	317.4g	327.4g

（1）哪位同学所取用的稀硫酸与钢铁样品恰好完全反应；
（2）计算样品中铁的质量分数；
（3）计算恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数．（说明：其中烧杯的质量为50.8g，计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析：（1）由表中数据分析可知甲同学和乙同学的实验产生的氢气量相同，铁样品质量相同，但甲同学用的稀硫酸质量多，说明甲同学的实验稀硫酸过量；乙同学和丙同学的实验用稀硫酸质量相同，铁样品质量丙同学的多，而产生的氢气量仍相同，说明丙同学的实验铁样品过量；据此即可判断谁到底恰好完全反应．
（2）上面分析已经知道，乙同学的实验是恰好完全反应的，所以计算时要用乙同学实验的数据，根据铁和稀硫酸反应的化学方程式，求出反应放出氢气质量，进而得到铁的质量和铁的质量分数．
（3）根据氢气的质量可以求得反应生成的硫酸亚铁的质量，再求出恰好完全反应后溶液的质量；最后根据溶质质量分数=

溶质的质量

溶液的质量

×100%，即可求得恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数．

解答：解：（1）由以上甲同学和乙同学的实验数据分析可知，18g铁样品能产生0.6g氢气，乙同学和丙同学的实验数据分析可知，300g稀硫酸能产生0.6g氢气，所以18g铁样品和300g稀硫酸能恰好完全反应，即乙同学的实验恰好完全反应；
答：乙同学取用的稀硫酸与钢铁样品恰好完全反应．
（2）乙同学实验中产生氢气的质量为：300g+18g-317.4g=0.6 g
 设参加反应的铁的质量为x，生成硫酸亚铁的质量为y；
        Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 
        56       152   2
         x        y   0.6g
     

56

x

=

152

y

= 

2

0.6g

   解得：x=16.8g，y=45.6g；   
  则铁的样品中铁的质量分数=

16.8g

18g

×100%=93.3%
答：样品中铁的质量分数为93.3%．
（3）由（2）可知：硫酸亚铁的质量为45.6g；
恰好完全反应后所得溶液的质量为：317.4g-50.8g-（18g-16.8g）=265.4g；
所以，恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为：

45.6g

265.4g

×100%≈17.2%；
答：恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为17.2%．

点评：此题是根据化学方程式的计算题，而且题中的数据是以表格的形式给出的，所以此题的关键是通过观察、分析和比较表格中的多组数据，找出有用数据来进行解题．