Question

有一种部分锈蚀的生铁样品，其成分是Fe、Fe₂O₃和C，课外小组的同学将100g稀盐酸分5次加到7.4g样品中（已知C不与稀盐酸反应，也不溶于水），充分反应后过滤、烘干得到滤渣0.2g，并将相关数据绘制如图．请计算：
（1）样品中铁的质量________g
（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数．（计算结果保留到0.1%）
（3）反应后所得溶液中FeCl₂的质量分数．（计算结果保留到0.1%）

Answer 1

解：（1）设样品中铁的质量为X，生成的FeCl₂ 质量为Y，所消耗的盐酸的溶质的质量为Z；由图示可知铁与稀盐酸反应生成氢气0.2g，根据题意得：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56 73 127 2
X Z Y 0.2g
===
X=5.6g
Y=12.7g
Z=7.3g
（2）根据（1）所求铁与稀盐酸完全反应所用的盐酸溶液溶质的质量为7.3克，由据图示得铁与稀盐酸完全反应所用的盐酸溶液质量为80克，则：
所用稀盐酸中溶质的质量分数=×100%=×100%≈9.1%
（3）反应后溶液的总质量=100+7.4-0.2-0.2=107克；由（1）解得可知生成的FeCl₂为12.7克，则反应后所得溶液中FeCl₂的质量分数=×100%=×100%≈11.9%
答：（1）样品中铁的质量 5.6g；（2）所用稀盐酸中溶质的质量分数9.1%；（3）反应后所得溶液中FeCl₂的质量分数11.9%．
分析：根据“部分锈蚀的生铁样品”中的成分可知，只有铁与稀盐酸反应放出气体（氢气），那么由图示中气体质量0.2克和它们反应的化学方程式可计算出样品中铁的质量、其所消耗盐酸的质量和生成的FeCl₂质量；又“滤渣0.2g”实质上是碳的质量为0.2克（实际上只有铁和三氧化二铁与盐酸反应），那么再根据样品中铁的质量已求得，可计算出Fe₂O₃的质量，由此可求出Fe₂O₃所用盐酸的溶质的质量，最后可计算出所用稀盐酸中溶质的质量分数和溶液的总质量，因此也可计算出反应后所得溶液中FeCl₂的质量分数．
点评：本题是一道有关化学方程式和溶液结合的综合性比较强计算题，解答此题时要能够正确读懂图示，找出已知条件；同时也注意反应中气体的生成，旨在考查学生的综合解题和计算能力，难度较大．