Question

某化学调查小组的同学到钢铁厂做社会调查．他们抽取组成完全相同的质量为2.84g、4.26g、6.23g的三份钢样（假设钢样中只含铁和碳），分别加入100g稀硫酸中进行实验（实验I、Ⅱ、Ⅲ），充分反应后，将得到的实验数据绘制出如下图象：
试回答（计算结果精确到0.1%）：
（1）实验I中铁参加反应的质量为

 

．
（2）已知实验Ⅲ中硫酸完全参加反应，问原100g稀硫酸中溶质的质量分数是多少？
（3）实验Ⅲ中，反应完成后所得溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析：（1）根据图象可知：实验I中2.84g钢样与稀硫酸完全反应，根据铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气的化学方程式，由反应放出氢气的质量可计算参加反应铁的质量；
（2）由图象可知：实验Ⅲ中钢样与稀硫酸完全参加反应后生成氢气的质量，再根据化学方程式即可求得参加反应的稀硫酸溶质的质量；最后根据稀硫酸溶液的质量即可求得稀硫酸溶质的质量分数；
（3）实验Ⅲ中钢样与稀硫酸完全参加反应后生成氢气的质量，再根据化学方程式即可求得反应生成的硫酸亚铁的质量；再根据溶液质量=溶质质量+溶剂质量即可求得溶液的质量；最后根据溶质的质量分数=

溶质质量

溶液质量

×100%即可求得反应完成后所得溶液中溶质的质量分数．

解答：解：（1）设实验I中参加反应的铁的质量为x，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.1g

56

x

=

2

0.1g

解得：x=2.8g；
故答案为：2.8g．
（2）设100g稀硫酸中所含溶质的质量为y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98          2
    y          0.2g

98

y

=

2

0.2g

解得：y=9.8g；
则稀硫酸中溶质质量分数为：

9.8g

100g

×100%=9.8%．
答：原100g稀硫酸中溶质的质量分数是9.8%．
（3）设反应完成后生成FeSO₄的质量为z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
          152  2
           z   0.2g

152

z

=

2

0.2g

解得：z=15.2g；
又知：实验Ⅲ中，反应完成后所得溶液质量为=溶质质量+溶剂质量；
溶剂全部来自100g的稀硫酸，故溶剂的质量=100g-9.8g=90.2g；
则溶液质量=90.2g+15.2g=105.4g；
则反应完成后所得溶液中溶质的质量分数是

15.2g

105.4g

×100%=14.4%；
答：实验Ⅲ中，反应完成后所得溶液中溶质的质量分数是14.4%．

点评：本题主要考查了金属的化学性质、利用化学方程式的计算；掌握物质的推断方法和技巧，了解有关溶质质量分数的简单计算．本题的第三问求溶液的质量也可以根据质量守恒定律，稀硫酸完全反应的实验三所得溶液质量=稀硫酸质量+钢样中参加反应铁的质量-生成氢气的质量．