Question

某同学为探究铜铁合金中铁的质量分数，先后进行了三次实验，实验数据如下表：

	第一次	第二次	第三次
所取合金的质量/g	20	20	40
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

根据该同学的实验，试回答以下问题：
（1）上表三次实验中，合金里的铁与稀硫酸的质量比为

 

时恰好完全反应．
（2）该铁合金中铁的质量分数是多少？
（3）求该实验中所使用的稀硫酸的溶质质量分数．

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20g，所以在第三次试验中产生的0.4g氢气是20g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20g合金反应完需要消耗稀硫酸80g，
设20g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

56

x

=

98

y

=

2

0.4g

解得：x=11.2g   y=19.6g
所以合金里的铁与稀硫酸的恰好完全反应时的质量比为11.2g：80g=112：800=7：50
（2）合金中铁的质量分数为：

11.2g

20g

×100%=56%
（3）该实验中所使用的稀硫酸的溶质质量分数为：

19.6g

80g

×100%=24.5%
答：（2）该铁合金中铁的质量分数是56%；
（3）求该实验中所使用的稀硫酸的溶质质量分数为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．