Question

科学兴趣小组的同学在老师的指导下，对用铁碳合金制作的校徽中单质铁的含量进行了测定．他们将几枚校徽样品进行粉碎处理，四组同学各取6.0g粉末样品置于烧杯中，然后加入一定质量的稀硫酸，充分反应后，对烧杯中剩余固体进行称量．相关的实验数据记录如表：

组别编号	样品质量/g	加入稀硫酸质量/g	剩余固体质量/g
1	6.0	40.0	0.4
2	6.0	40.0	0.4
3	6.0	50.0	0.6
4	6.0	50.0	0.4

（1）分析上表数据可知，编号为________组的同学其剩余固体质量的数据不合理．
（2）该校徽样品中单质铁的质量分数为多少？
（3）若某些组同学所用试剂恰好完全反应，反应后溶液中溶质的质量分数是多少？
（4）如果校徽已生锈，你认为要准确地测得样品中铁元素的质量分数，实验中测量“剩余固体质量”应该改成测量下列中的________（填字母）．
A．加入稀硫酸的体积
B．反应完全后烧杯中所有物质的质量
C．反应完全后烧杯中所有物质的质量和剩余固体质量．

Answer 1

解：（1）向6克样品中加入40克稀硫酸，剩余固体0.4克，剩余固体中一定有碳，可能还有剩余的铁；向6克样品中加入50克稀硫酸，剩余固体的质量只能比0.4克少，或者为0.4克，绝对不可能比0.4克大．故答案为：3
（2）根据表中数据可知样品中铁的质量为6.0g-0.4g=5.6g
单质铁的质量分数=×100%=93.3%
答：校徽样品中单质铁的质量分数为93.3%
（3）设生成硫酸亚铁的质量为x，生成氢气的质量为y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 152 2
5.6g x y

x=15.2g y=0.2g
反应后溶液中溶质的质量分数=×100%=33.5%
答：反应后所得溶液中溶质的质量分数为33.5%．
（4）A、测出加入稀硫酸的体积并不能算出单质铁的质量和铁锈的质量．
B、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，只能求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量，并不能求出铁锈的质量．
C、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，可求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量；测出剩余固体的质量，可用样品的质量-铁的质量-剩余固体的质量求出铁锈的质量，进而求出铁锈中铁元素的质量．最后用×100%求出样品中铁元素的质量分数．
故选C
分析：（1）铁与硫酸反应，碳与硫酸不反应，向一定量的合金中加入稀硫酸，加入的稀硫酸越多，剩余固体的质量应该越少，当铁反应完时剩余固体的质量不再减少．
（2）由上述实验可知剩余固体中只有碳，没有铁，固体前后减少的质量为铁的质量，根据×100%可求出样品中铁的质量分数．
（3）根据1、2、4三组实验数据分析可知第4组实验中稀硫酸一定过量，只能是1、2两组实验恰好完全反应．
反应后溶液中溶质的质量分数=×100%，溶质是硫酸亚铁，可根据铁的质量求出，反应后溶液的质量=铁的质量+稀硫酸的质量-氢气的质量．
（4）样品中铁元素的质量分数=×100%，样品的质量已知，铁元素的质量包括单质铁的质量和铁锈中铁元素的质量，实验中所测量的数据的目的就是要求出单质铁的质量和铁锈的质量．
点评：做化学计算题时有关反应前后减少的质量的计算比较多，因此学生一定要掌握规律，反应前后烧杯中总物质减少的质量一般为反应生成气体的质量，反应前后固体减少的质量一般为固体中参加反应的物质的质量．