Question

張南同學想測量某赤鐵礦樣品中氧化鐵的純度（假設其他成分不和酸反應，也不溶于水），進行如下實驗．請回答有關問題．
（1）配制稀硫酸．配制lOOg 20%的稀硫酸，需要80%的濃硫酸的質量是

 

（2）實驗測定．稱取lOg赤鐵礦樣品，加入到燒杯中，再加入一定量剛配好的稀硫酸，至恰好完全反應后，過濾，得濾渣2g．
①寫出有關反應的化學方程式

 

②寫出求解參加反應稀硫酸中硫酸的質量（x）的比例式

 

③赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數為

 

；
④若向上述反應后的濾液中加入18.5g水，最終得到溶液溶質的質量分數為

 

Answer 1

分析：（1）使用80%的濃硫酸配制20%的稀硫酸可采取加水稀釋，稀釋前后溶質硫酸的質量不變，據此，可由20%的稀硫酸的量計算所需80%濃硫酸的質量；
（2）①赤鐵礦的主要成分為氧化鐵，氧化鐵與硫酸可發生復分解反應，通過交換成分可形成硫酸鐵和水；
②根據反應的化學方程式，可由氧化鐵質量計算出硫酸的質量x；赤鐵礦樣品為氧化鐵與雜質，雜質不溶解于酸和水，所以，濾渣質量即為鐵礦石中的雜質；
③赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數=

氧化鐵的質量

樣品質量10g

×100%，而氧化鐵的質量即為樣品質量減去所含雜質質量；
④向溶液中加水，溶液中溶質質量不變，因此，最終得到溶液溶質的質量分數=

硫酸鐵的質量

所得溶液的質量

×100%，因此需要根據氧化鐵質量計算反應生成硫酸鐵的質量及參加反應的硫酸的質量；溶液的質量利用物質質量守恒定律進行計算．

解答：解：（1）需要80%的濃硫酸的質量=

100g×20%

80%

=25g
故答案為：25g（不寫單位不給分）；
（2）①赤鐵礦的主要成分為三氧化二鐵，三氧化二鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水；
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
②10g赤鐵礦中氧化鐵的質量=10g-2g=8g
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
160    294
8g      x

160

294

=

8g

x

 
解之得x=14.7g
故答案為：

160

294

=

8g

x

；
③赤鐵礦樣品中氧化鐵的質量分數=

10g-2g

10g

×100%=80%
故答案為：80%；
④反應生成硫酸鐵的質量為y
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
160           400
8g             y

160

400

 =

8g

y

 
解之得y=20g
參加反應的20%的稀硫酸的質量=14.7g÷20%=73.5g
最終得到溶液溶質的質量分數=

20g

10g+73.5g+18.5g-2g

×100%=20%
故答案為：20%．

點評：根據質量守恒定律，最終所得溶液的質量=赤鐵礦樣品質量+參加反應稀硫酸的質量+所加水的質量-濾渣的質量．