Question

某課外興趣小組對一批鋼鐵樣品（雜質不溶于水，也不與稀硫酸反應）進行分析．甲、乙、丙三位同學分別進行實驗，其中只有一位同學所取用的稀硫酸與鋼鐵樣品恰好完全反應．實驗數據如下：

實驗操作數據及結果	甲	乙	丙
燒杯+稀硫酸	400g	300g	300g
加入鋼鐵樣品	18g	18g	28g
充分反應后：燒杯+剩余物	417.4g	317.4g	327.4g

（1）哪位同學所取用的稀硫酸與鋼鐵樣品恰好完全反應；
（2）計算樣品中鐵的質量分數；
（3）計算恰好完全反應后所得溶液中溶質的質量分數．（說明：其中燒杯的質量為50.8g，計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）由表中數據分析可知甲同學和乙同學的實驗產生的氫氣量相同，鐵樣品質量相同，但甲同學用的稀硫酸質量多，說明甲同學的實驗稀硫酸過量；乙同學和丙同學的實驗用稀硫酸質量相同，鐵樣品質量丙同學的多，而產生的氫氣量仍相同，說明丙同學的實驗鐵樣品過量；據此即可判斷誰到底恰好完全反應．
（2）上面分析已經知道，乙同學的實驗是恰好完全反應的，所以計算時要用乙同學實驗的數據，根據鐵和稀硫酸反應的化學方程式，求出反應放出氫氣質量，進而得到鐵的質量和鐵的質量分數．
（3）根據氫氣的質量可以求得反應生成的硫酸亞鐵的質量，再求出恰好完全反應后溶液的質量；最后根據溶質質量分數=

溶質的質量

溶液的質量

×100%，即可求得恰好完全反應后所得溶液中溶質的質量分數．

解答：解：（1）由以上甲同學和乙同學的實驗數據分析可知，18g鐵樣品能產生0.6g氫氣，乙同學和丙同學的實驗數據分析可知，300g稀硫酸能產生0.6g氫氣，所以18g鐵樣品和300g稀硫酸能恰好完全反應，即乙同學的實驗恰好完全反應；
答：乙同學取用的稀硫酸與鋼鐵樣品恰好完全反應．
（2）乙同學實驗中產生氫氣的質量為：300g+18g-317.4g=0.6 g
 設參加反應的鐵的質量為x，生成硫酸亞鐵的質量為y；
        Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 
        56       152   2
         x        y   0.6g
     

56

x

=

152

y

= 

2

0.6g

   解得：x=16.8g，y=45.6g；   
  則鐵的樣品中鐵的質量分數=

16.8g

18g

×100%=93.3%
答：樣品中鐵的質量分數為93.3%．
（3）由（2）可知：硫酸亞鐵的質量為45.6g；
恰好完全反應后所得溶液的質量為：317.4g-50.8g-（18g-16.8g）=265.4g；
所以，恰好完全反應后所得溶液中溶質的質量分數為：

45.6g

265.4g

×100%≈17.2%；
答：恰好完全反應后所得溶液中溶質的質量分數為17.2%．

點評：此題是根據化學方程式的計算題，而且題中的數據是以表格的形式給出的，所以此題的關鍵是通過觀察、分析和比較表格中的多組數據，找出有用數據來進行解題．