Question

甲、乙、丙三位同學分別取鐵粉和銅粉的均勻混合物與某稀硫酸反應，所得數據如下：

	甲	乙	丙
取用金屬混合物的質量（g）	10	10	20
取用稀硫酸的質量（g）	100	120	100
反應后過濾得到干燥固體的質量（g）	2	2	12

計算：（1）金屬混合物中鐵的質量分數；

 

．
（2）該稀硫酸中溶質的質量分數．

 

．
[問題拓展]若將甲、乙、丙三位同學所取的物質放入到一只大燒杯中，反應完全后過濾得到干燥固體的質量

 

g．（不要求寫計算過程）

Answer 1

分析：（1）根據金屬的活動性關系鐵＞氫＞銅，鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵同時放出氫氣而銅不能與稀硫酸反應，因此，當把金屬混合物放入足量稀硫酸中充分反應時，剩余固體為銅，而金屬混合物中鐵的質量為混合物質量與銅質量差；
（2）根據稀硫酸完全反應時消耗金屬鐵的質量計算所加稀硫酸中硫酸的質量，利用稀硫酸中溶質的質量分數=

硫酸的質量

稀硫酸的質量

×100%，由稀硫酸完全反應時，計算所用稀硫酸中溶質質量分數；
根據實驗數據，實驗甲與實驗乙對比，等質量的金屬混合物分別與100g、120g稀硫酸反應，剩余固體質量都是2g，據此可判斷實驗乙混合物中鐵已完全反應，則剩余固體為銅；實驗甲與實驗丙對比，等質量的稀硫酸分別與10g、20g金屬混合物充分反應，固體質量減少量相同，據此可判斷實驗丙中稀硫酸已完全反應；綜合以上分析，實驗甲恰好完全反應，實驗乙鐵完全反應，實驗丙稀硫酸完全反應；三次實驗后的物質混合，實驗乙中未反應完的稀硫酸會繼續反應；因此反應完全后過濾得到干燥固體的質量=三次實驗中所剩余固體質量和-混合后剩余硫酸反應掉的金屬質量．

解答：解：（1）比較甲乙兩位同學所用的藥品的質量，金屬質量相同，乙同學所用酸多，但剩余的金屬相同，那么剩余的就是金屬銅，則金屬混合物中鐵的質量分數=

10g-2g

10g

×100%=80%
答：金屬混合物中鐵的質量分數為80%；
（2）通過分析已知甲同學的實驗恰好完全反應，故由鐵的質量可計算參加反應的硫酸的質量；
設參加反應稀硫酸中溶質的質量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56  98
8g   x

56

8g

=

98

x

 x=14g
該稀硫酸中溶質的質量分數=

14g

100g

×100%=14%
答：該稀硫酸中溶質的質量分數為14%；
（3）設實驗乙所剩余20g稀硫酸消耗鐵的質量為y
Fe～H₂SO₄
56   98
y    20g×14%

56

y

=

98

20g×14%

 y=1.6g
反應完全后過濾得到干燥固體的質量=2g+2g+12g-1.6g=14.4g  故答案為：14.4．

點評：此題難度較大，要對比三次實驗中物質的質量關系，判斷金屬與稀硫酸的反應情況，利用完全反應時的質量關系進行計算．