Question

19．将5.50g铁、铝混合粉末加入200g20%的稀硫酸中，充分反应后，得到质量为ag的气体．
（1）硫酸是否过量是（填“是”或“否”），判断理由是无论5.50g按照什么比例混合都不会消耗那么多的硫酸．
（2）若a=0.4g，则混合物中铁的质量分数为51%．
（3）另有由铁、铝任意质量比组成的混合物mg，溶于足量稀硫酸中，则产生气体的质量x取值范围为$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$．

Answer 1

分析 根据铁和硫酸、铝与硫酸的反应计算分析
（1）假设5.50g物质分别为纯铁和纯铝分别计算需要的硫酸的量，和给定硫酸中的溶质的量对比即可；
（2）当a=0.4g时，设定铁铝质量计算即可；
（3）假设mg分别为纯铁和纯铝，计算氢气，得出取值范围．

解答 解：（1）200g20%的稀硫酸中溶质的质量为200g×20%=40g．
设5.50g的金属为纯铁，则对应的硫酸的质量为x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       98
5.50g    x
$\frac{56}{98}$=$\frac{5.50g}{x}$ 
x=9.625g
设5.50g的金属为纯铝，则对应的硫酸的质量为y．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54      294
5.50g    y
$\frac{54}{294}$=$\frac{5.50g}{y}$
y≈29.9g
两者均小于给定的40g，所以硫酸过量．
（2）当a=0.4g氢气时，由于酸已经确定过量，金属要完全反应，则设铁的质量为x，铁对应的氢气的质量为y．则铝的质量为5.50g-x，对应的氢气质量为0.4g-y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                         2
x                          y
$\frac{56}{2}$=$\frac{x}{y}$ 
x=28y
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54                                        6
 5.50g-x                               0.4g-y
$\frac{54}{6}$=$\frac{5.50g-x}{0.4g-y}$
 5.50g-x=（0.4g-y）×9
把x=28y带入，y=0.1   x=2.8
即铁的质量为2.8g，则对应的混合物中的铁的质量分数为$\frac{2.8g}{5.50g}$×100%≈51%．
（3）设铁质量为mg，溶于足量稀硫酸中，产生气体的质量x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                         2
mg                         x
$\frac{56}{2}$=$\frac{mg}{x}$ 
x=$\frac{m}{28}g$
设铝质量为mg，溶于足量稀硫酸中，产生气体的质量x．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54                                        6
 mg                                      x
$\frac{54}{6}$=$\frac{mg}{x}$
x=$\frac{m}{9}$g
所以氢气的质量x大于或者$\frac{m}{28}$，小于或者$\frac{m}{9}$
即$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$
故答案为：（1）是  无论5.50g按照什么比例混合都不会消耗那么多的硫酸．
（2）51%．
（3）$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$．

点评 根据给定条件逐一分析计算即可，不要试图想什么技巧，一步步逐一突破．（本题不建议大家浪费时间思考，意义不大）