Question

某興趣小組對生銹廢鐵鍋中鐵的含量進行了測定。生銹的鐵鍋中除Fe、Fe₂O₃外，還含有碳、硅、錳等元素（除Fe、Fe₂O₃以外的物質都不與稀硫酸反應）。興趣小組的同學稱取40 g廢鐵鍋片放入特制容器中，緩慢加入39．2%的稀硫酸，直到恰好反應完全停止加入稀硫酸（假設硫酸先與表面的鐵銹發生反應），實驗數據如圖所示。

（1）廢鐵鍋片中鐵單質的質量分數為                    。
（2）所得溶液中所含溶質的化學式為                                 ，請計算溶液中硫酸鐵的質量為                    g（請寫出計算過程）。

Answer 1

（1）70%     （2）FeSO₄ 、Fe₂(SO₄)₃       10

試題分析：（1）觀察圖示，可知稀硫酸與鐵反應生成氫氣的質量為1 g，根據鐵與鹽酸反應的方程式，由氫氣的質量求出鐵的質量，再計算出鐵單質的質量分數。
設廢鐵鍋中鐵的質量為x 。
Fe ＋ H₂SO₄ = FeSO₄ ＋ H₂↑
56                    2
x                     1 g
56/2 = x/1g，解得x = 28g   廢鐵鍋中鐵單質的質量分數為28g/40g×100% = 70% 
（2）廢鐵鍋中只有Fe和Fe₂O₃能與稀硫酸反應，并且稀硫酸恰好完全反應，所以溶液中的溶質是稀硫酸與Fe反應產生的FeSO₄以及稀硫酸與Fe₂O₃反應產生的Fe₂(SO₄)₃。
由題意及圖可以看出與Fe₂O₃反應的純硫酸的質量為18．75g×39．2% = 7．35g，設反應生成硫酸鐵的質量為y
Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ =  Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
294      400
7．35 g     y
294/400 =7．35g/y ，解得y = 10g
答：溶液中硫酸鐵的質量為10g