Question

6．某化学课外活动小组测定长期放置的铁粉中铁单质的百分含量．他们准确称量两份质量各为10.0g的铁粉样品，分别进行如下操作：
（1）如图所示甲同学记录天平砝码和游码的数据为54.0g．将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，天平是否平衡（不考虑空气浮力）是（填“是”或“否”）；要想获取实验的相关数据，后面必须的操作是AD（假设气球不破裂且能恢复原状）．
A、打开弹簧夹a放出气体                         B、取下砝码
C、向右拨动游码至天平平衡                       D、向左拨动游码至天平平衡
（2）乙同学把10.0g铁粉样品加入到足量的硫酸铜溶液中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体10.8g，计算该样品中铁单质的百分含量．（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）给定的设计想通过铁粉和硫酸反应生成的气体或者总质量的变化量来确定或者求算铁的质量，进而计算样品中铁的质量分数．
（2）本题由于加入的硫酸铜的质量足量，由于铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜（假定不考虑铁表面附着铜，进而能充分反应），10.0和10.8都是含杂质的物质的质量，所以均不可以直接用于化学方程式，所以可以采用差量法计算．

解答 解：
（1）将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，由于反应处于密闭环境中，且题干提示不考虑空气的浮力，所以天平平衡．
题目是想通过生成氢气的质量求算铁的质量，而氢气的质量可以通过锥形瓶内的总质量的变化确定，所以在反应前称量质量后，等反应后，将弹簧夹打开后放出气体，也就是氢气逸出，然后继续称量质量，前后的质量差就是氢气的质量，也就可以根据氢气的质量和化学方程式计算出铁的质量，进而计算出样品中的铁的质量分数．
（2）设样品中的铁的质量为x
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu   固体增量
56                         64     64-56=8
x                                   10.8g-10.0g=0.8g
$\frac{56}{8}$=$\frac{x}{0.8g}$
x=5.6g
样品中铁的质量分数$\frac{5.6g}{10.0g}$×100%=56%
故答案为：（1）是，AD．（2）56%．

点评 要想明确题目的数据测定，首先要明确题目的设计本意，然后在实验原理下进行分析需要测定的数据．第二个题目是使用差量法计算，差量法在计算中常用的一种方法，在计算中建议多练习和思考，注重总结和归纳．