Question

甲、乙、丙三位同学分别取铁粉和铜粉的均匀混合物与某稀硫酸反应，所得数据如下：

	甲	乙	丙
取用金属混合物的质量（g）	10	10	20
取用稀硫酸的质量（g）	100	120	100
反应后过滤得到干燥固体的质量（g）	2	2	12

计算：（1）金属混合物中铁的质量分数；______．
（2）该稀硫酸中溶质的质量分数．______．
[问题拓展]若将甲、乙、丙三位同学所取的物质放入到一只大烧杯中，反应完全后过滤得到干燥固体的质量______g．（不要求写计算过程）

Answer 1

解：（1）比较甲乙两位同学所用的药品的质量，金属质量相同，乙同学所用酸多，但剩余的金属相同，那么剩余的就是金属铜，则金属混合物中铁的质量分数=×100%=80%
答：金属混合物中铁的质量分数为80%；
（2）通过分析已知甲同学的实验恰好完全反应，故由铁的质量可计算参加反应的硫酸的质量；
设参加反应稀硫酸中溶质的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 98
8g x

x=14g
该稀硫酸中溶质的质量分数=×100%=14%
答：该稀硫酸中溶质的质量分数为14%；
（3）设实验乙所剩余20g稀硫酸消耗铁的质量为y
Fe～H₂SO₄
56 98
y 20g×14%

y=1.6g
反应完全后过滤得到干燥固体的质量=2g+2g+12g-1.6g=14.4g 故答案为：14.4．
分析：（1）根据金属的活动性关系铁＞氢＞铜，铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁同时放出氢气而铜不能与稀硫酸反应，因此，当把金属混合物放入足量稀硫酸中充分反应时，剩余固体为铜，而金属混合物中铁的质量为混合物质量与铜质量差；
（2）根据稀硫酸完全反应时消耗金属铁的质量计算所加稀硫酸中硫酸的质量，利用稀硫酸中溶质的质量分数=×100%，由稀硫酸完全反应时，计算所用稀硫酸中溶质质量分数；
根据实验数据，实验甲与实验乙对比，等质量的金属混合物分别与100g、120g稀硫酸反应，剩余固体质量都是2g，据此可判断实验乙混合物中铁已完全反应，则剩余固体为铜；实验甲与实验丙对比，等质量的稀硫酸分别与10g、20g金属混合物充分反应，固体质量减少量相同，据此可判断实验丙中稀硫酸已完全反应；综合以上分析，实验甲恰好完全反应，实验乙铁完全反应，实验丙稀硫酸完全反应；三次实验后的物质混合，实验乙中未反应完的稀硫酸会继续反应；因此反应完全后过滤得到干燥固体的质量=三次实验中所剩余固体质量和-混合后剩余硫酸反应掉的金属质量．
点评：此题难度较大，要对比三次实验中物质的质量关系，判断金属与稀硫酸的反应情况，利用完全反应时的质量关系进行计算．