Question

11．张南和小岗同学做了如图所示的实验，所用药品的量及实验现象和结论如下表所示：

	张南	小岗
加入氧化铁的质量	m	m
加入稀硫酸的质量	100g	100g
实验现象和结论	溶液为黄色，溶液显酸性	溶液为黄色，溶液显酸性
加入20%的氢氧化钠溶液质量	40g	100g
实验现象和结论	溶液为黄色，溶液显中性	产生红褐色沉淀，溶液显中性

若滤液损失忽略不计，假设硫酸铁溶液为中性．请回答下列问题：
（1）写出张南实验中发生反应的化学方程式Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
（2）张南实验后所得溶液中溶质的化学式为Fe₂（SO₄）₃；Na₂SO₄；
（3）根据已知条件列出求解小岗实验产生沉淀的质量（x）的比例式$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$；
（4）每次实验中加入氧化铁的质量（m）为8g；
（5）若将小岗实验后的滤液蒸发掉55.3g水（蒸发过程中没有晶体析出），则得溶液中溶质的质量分数为25%；
（6）若用溶质质量分数为98%的浓硫酸配制实验中所需的稀硫酸，则需要加水的质量为175g．

Answer 1

分析 （1）根据实验的过程分析发生的反应，写出反应的化学方程；
（2）根据反应的现象和结论，分析溶液中的溶质，写出化学式；
（3）根据与硫酸铁反应的氢氧化钠的质量求出生成的氢氧化铁的质量；
（4）根据硫酸铁的质量求出加入的氧化铁的质量；
（5）根据溶质的质量分数计算得溶液中溶质的质量分数；
（6）根据稀释前后溶质质量不变分析解答．

解答 解：
（1）由实验的过程可知，张南实验中发生反应的化学方程式：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
（2）由实验的现象和结论可知溶液为黄色，溶液为中性，说明了硫酸和氢氧化钠没有剩余，由上述发生的反化学应可知，张南实验后所得溶液中的溶质的化学式是：Fe₂（SO₄）₃，Na₂SO₄；
（3）由张南实验可质，与硫酸铁反应的氢氧化钠的质量为：（100g-40g）×20%=12g．
设小岗实验产生沉淀的质量为x，反应的硫酸铁的质量为y，生成的硫酸钠的质量为z．
Fe₂（SO₄）₃+6NaOH═2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄
400        240     214         426
y          12g    x             z
小岗实验产生沉淀的质量（x）的比例式为：$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$，解得x=10.7g
则$\frac{400}{240}=\frac{y}{12g}$，解得y=20g．
则$\frac{240}{426}=\frac{12g}{z}$，解得 z=6.8g．
（4）设加入的氧化铁的质量为m，与氧化铁反应的稀硫酸中溶质质量为w．
Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
160    294      400
m       w      20g
则$\frac{160}{400}=\frac{m}{20g}$，解得：m=8g．
则$\frac{294}{400}=\frac{w}{20g}$，解得：w=14.7g．
（5）将滤液蒸发掉55.3g水（蒸发过程中没有晶体析出），则得溶液中溶质的质量分数为：$\frac{6.8g}{8g+100g+100g-10.7g-55.3g}$×100%=25%；
（6）由张南实验可质，与100g稀硫酸反应的氢氧化钠的质量为：40g×20%=8g．
设100g稀硫酸中溶质质量为n．
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
98    80
n      8g
则$\frac{98}{80}=\frac{n}{8g}$，解得：n=9.8g．
需要98%的浓硫酸的质量为$\frac{14.7g+9.8g}{98%}$=25g，则需要加水的质量为100g-25g=175g．
故答案为：
（1）Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；（2）Fe₂（SO₄）₃；Na₂SO₄；
（3）$\frac{240}{214}=\frac{12g}{x}$；（4）8g； （5）25%；（6）175g．

点评 本题难度很大，即考查了化学方程式的书写，有考查了根据化学方程式的计算、反应后溶液中溶质质量分数的计算、稀释问题等，需逐步分析细心解答．