Question

5．化学兴趣小组为探究生铁中铁的质量分数，先后进行了三次实验，实验数据如表（一致合金中的其他成分不与稀硫酸反应）：

	第一次	第二次	第三次
所取合金的质量/g	11.5	11.5	23
所加稀硫酸的质量/g	100	120	80
生成氢气的质量/g	0.4	0.4	0.4

根据表中实验数据，回答以下问题：
（1）当合金质量与稀硫酸质量比为23：160时，两者恰好完全反应．
（2）该铁合金中铁的质量分数是97.4%．
（3）稀硫酸中溶质的质量分数（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）先对比分析第一次和第二次的实验数据，可以分析出要产生0.4g的氢气需要合金11.5g，所以在第三次试验中产生的0.4g氢气是23g合金与80g酸生成的，可以据此解答该题；
（2）根据生成的氢气的质量结合铁与稀硫酸反应的方程式可以计算出铁的质量，然后求出其质量分数即可；
（3）根据生成的氢气的质量结合铁与稀硫酸反应的方程式可以计算出硫酸的质量，然后求出其质量分数即可．

解答 解：（1）第一次和第二次两个实验所加合金质量相同，而所加稀硫酸的质量不同，但最后产生氢气的质量相同，说明第一次和第二次两个实验中合金均反应完，第二次实验中的酸一定过量；第三次实验与前两次实验相比，合金质量加倍，而稀硫酸的质量减少，但产生氢气质量不变，所以11.5g合金反应完需要消耗稀硫酸80g，故当合金质量与稀硫酸质量比为11.5g：80g=23：160时，两者恰好完全反应．
（2）设11.5g合金中铁的质量为x，80g稀硫酸中硫酸的质量为y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  98         2
x   y        0.4g
则$\frac{56}{x}=\frac{98}{y}=\frac{2}{0.4g}$，解得：x=11.2g；y=19.6g
合金中铁的质量分数为：$\frac{11.2g}{11.5g}$×100%≈97.4%
（3）该实验中所使用的稀硫酸的溶质质量分数为：$\frac{19.6g}{80g}$×100%=24.5%
故答案为：
（1）23：160；（2）97.4%；（3）24.5%

点评 本题主要考查学生运用化学方程式综合分析和解决实际问题的能力，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．