Question

某学生在课外活动中用铁粉（含杂质且杂质不参加反应）和稀硫酸反应制取氢气．所做5次实验结果记录如下表（每次实验产生的氢气全部被收集，且体积在相同条件下测定．该条件下氢气的密度是0.089g/L）．

实验编号	铁粉的质量/g	稀硫酸的质量/g	生成氢气的体积/L
1	2.0	50.0	0.77
2	4.0	50.0	1.54
3	5.8	50.0	2.24
4	5.8	60.0	2.24
5	6.4	50.0	2.24

根据上述实验结果进行分析、计算，并回答下列问题：
（1）上述实验中，铁粉一定过量的实验编号是______；
（2）铁粉的纯度是______；
（3）计算稀硫酸的质量分数（要求写出计算过程，计算结果精确到0.1）．

Answer 1

解：（1）比较实验3和实验5可知：同样是50g稀硫酸，与不同质量的金属反应放出氢气的体积相等，所以可以判断实验5中的金属是过量的；
根据表中所给数据分析，确定3组实验恰好完全反应
（2）设生成2.24 L氢气需H₂S0₄的质量为x，5.8g铁粉中含有铁的质量为y，则：
Fe+H₂S0₄═FeS0₄ +H₂↑
56 98 2
y x 2.24 L×0.089 g/L

解得：x=9.8 g y=5.6g
（2）铁的纯度为：×100%=96.6%；
（3）稀硫酸的质量分数=×l00%=19.6%；
答：（3）稀硫酸的质量分数是19.6%．
故答案为：（1）5；
（2）96.6%；
（3）19.6%．
分析：（1）根据实验3和实验5可以看出同样是50g稀硫酸，与不同质量的铁粉反应放出氢气的体积相等，说明在第五次实验中加入的铁粉是过量的；
（2）比较实验3和实验5，不同质量的铁粉与等质量的硫酸反应生成氢气的质量相等，说明此时硫酸的已经被完全消耗，即50g硫酸只能产生2.24L氢气，比较实验3和实验4，同质量的铁粉和不同质量的硫酸反应生成氢气的质量相等，说明此时铁粉已被完全消耗，即5.8g铁只能产生2.24L氢气，综合两方面的分析可以知道5.8g铁粉和50g硫酸恰好完全反应，即实验3是恰好完全反应的，故可以根据实验3的数据完成（2）和（3）的计算．
点评：综合分析数据，找出量之间的关系分析反应物与生成物之间的质量关系，分析出物质的剩余，选择计算的数据一定是被完全反应的物质，这样才可以正确求出相应的未知量．