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、6.28g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）该钢样含铁的质量分数是

 

．
（2）稀硫酸完全参加反应的实验中，反应后溶液中溶质的质量分数是多少．

Answer 1

分析：（1）对比实验Ⅰ、实验Ⅱ可得，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，再求出该钢样含铁的质量分数；
（2）由实验一Ⅰ的数据可知，2.84g钢样完全反应放出氢气0.1g，同样组成的钢样4.26完全反应可放出氢气0.15g；而实验Ⅲ取钢样6.23g时结果得到氢气只有0.2g，说明钢样未完全反应，则稀硫酸不足，稀硫酸完全反应；此时所得溶液为硫酸亚铁溶液，然后计算溶质的质量分数，硫酸亚铁质量要根据反应的化学方程式，由生成氢气质量计算；而反应后溶液质量可根据质量守恒进行计算．

解答：解：（1）设实验Ⅰ参加反应的铁质量为x．
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2
x       0.10g

56

x

=

2

0.1g

 x=2.8g
2.84g钢铁样品中铁的质量分数：

2.8g

2.84g

×100%≈98.6%
（2）由表中数据分析，实验Ⅲ中100g稀硫酸完全反应．
设实验Ⅲ消耗铁的质量为y，生成硫酸亚铁的质量为z．
Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄
56       2    152   
y        0.2g   z   

56

y

=

2

0.2g

y=5.6g

152

z

=

2

0.2g

　z=15.2g   
所得溶液中溶质的质量分数为

15.2g

100g+5.6g-0.2g

×100%=14.4%．
答：反应后溶液中溶质的质量分数是14.4%．
故答案为：（1）98.6%；（2）14.4%．

点评：本题难度较大，主要考查了实验数据的分析，根据分析出来的数据进行有关化学方程式的计算，从而培养学生分析问题的能力．