3. 图像型计算题
[例3]为测定某碳素钢样品中铁的质量分数,现取一定质量的样品粉未于质量为51.8克的烧杯中,然后逐步加入一定质量分数的稀硫酸,当加入80g稀硫酸时反应恰好完全,加入稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量的关系如下图。
试通过计完成下列填空:(不能整除时,结果保留一位小数)
(1)该实验取用的样品质量为: ;
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解析:此题为一道研究型考题,解题的关键是正确分析图像中有关数据的涵义。
(1)由图分析得出烧杯及烧杯内物质的总质量起点是68.8g,烧杯质量为51.8g,则该实验取用的样品质量为68.8g-51.8g=17g
(2)当加入80g稀硫酸时反应恰好完全,加入稀硫酸的质量与烧杯及烧杯内物质的总质量为80g+68.8g=148.8g,而从图中发现反应后的总质量为148.2g,质量减轻的原因是反应中产生的氢气逸出,则氢气的质量为148.8g-148.2g=0.6g,根据铁与稀硫酸反应的化学方程式求出铁的质量,设铁的质量为x
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 2
X 0.6 g
对应成比例而容易求的x =16.8g
样品中铁的质量分数=16.8g/17g×100%=98.8%
(3)反应后的溶液总质量为17g+80g+20g-0.6g=116.4g=14.4%
当继续加入稀硫酸时,烧杯及烧杯内物质的总质量会继续增加,而且没有气体产生,所以所得线段的终点位于线段AB延长线的上方。
2. 表格数据分析型计算题
[例2]某化学兴趣小组为了测定镁铜合金中镁的质量分数,取出3g合金样品,将60g稀硫酸分6次加入样品中,充分反应后过滤、洗涤、干燥、称重,得到的实验数据如下:
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稀硫酸用量 |
剩余固体质量 |
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第一次加入10g |
mg |
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第二次加入10g |
2.0g |
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第三次加入10g |
1.5g |
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第四次加入10g |
1.0g |
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第五次加入10g |
0.6g |
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第六次加入10g |
0.6g |
(1)测定过程中发生反应的化学方程式为 ;
(2)从以上数据可知,最后剩余的0.6g固体的成分是 ;这六次实验中,第 次加入稀硫酸时样品中的镁已经完全反应;表格中,m= 。
(3)计算合金样品中镁的质量分数。
(4)计算所用稀硫酸中H2SO4的质量分数。
解析:解答本题的关键是分析表中所给数据之间的关系,并做出正确的判断。
(1)根据题给信息,镁铜合金中镁与稀硫酸反应,可知测定过程中发生反应的化学方程式为Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
(2)铜不与稀硫酸反应,最后剩余的0.6g固体的成分是Cu。通过表中第二次、第三次和第四次的数据比较,可判断每加入10g稀硫酸时固体都减少0.5g,而第五次只减少0.4g,说明第五次加入稀硫酸时样品中的镁已经完全反应。表格中,m=2.5
(3)最后剩余的0.6g固体的成分是Cu,可知参加反应的镁的质量为3g-0.6g=2.4 g,
合金样品中镁的质量分数=2.4 g/3g×100%=80%
(4)计算稀硫酸的溶质质量分数时,只能用前四次所用稀硫酸中的任一次,不能根据第五次或第六次稀硫酸的质量计算,因为这两次稀硫酸有剩余。
设所用稀硫酸的质量分数为x。
则Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24 98
3g -2.5g 10g·x
对应成比例而求得 x =20.4%
答案:(1) Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ (2) Cu 5 2.5 (3) 80% (4) 20.4%