Question

20．有鐵粉和銅粉的均勻混合物，甲、乙、丙三位同學分別取該混合物與稀硫酸反應，所得數(shù)據(jù)如下表所示：

	甲	乙	丙
取用金屬混合物的質(zhì)量/g	10	10	20
取用稀硫酸的質(zhì)量/g	100	120	100
反應后過濾，得干燥固體的質(zhì)量/g	4.4	4.4	14.4

請分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：
（1）10g金屬混合物中含鐵粉的質(zhì)量為5.6g．
（2）計算所用稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)？
（3）計算甲同學所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)？（寫出計算過程，計算結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 根據(jù)鐵和銅與酸的反應進行分析，鐵能與稀硫酸反應生成氫氣，銅不與稀硫酸反應生成氫氣，取10g混合物，與100g硫酸和120g硫酸反應都剩余4.4g固體，則可以判斷10g混合物中含有銅的質(zhì)量為4.4g，含鐵的質(zhì)量為5.6g，取20g混合物，與100g硫酸反應剩余14.4g固體，則說明與5.6g鐵反應需要硫酸的質(zhì)量為100g，然后根據(jù)反應的化學方程式求硫酸亞鐵和稀硫酸的質(zhì)量．

解答 解：（1）比較甲乙兩組數(shù)據(jù)可以知道，取10g混合物，分別與100g硫酸和120g硫酸反應都剩余4.4g固體，說明混合物中的鐵全部參加反應，可以判斷10g混合物中含有銅的質(zhì)量為4.4g，所以混合物中含鐵的質(zhì)量為5.6g；
（2）分析丙中的數(shù)據(jù)可以知道，取20g混合物，與100g硫酸反應剩余14.4g固體，結(jié)合甲組的數(shù)據(jù)可以知道與5.6g鐵反應需要硫酸的質(zhì)量為100g，所以甲同學取的金屬混合物與硫酸恰好完全反應，
設生成硫酸亞鐵的質(zhì)量為x，與5.6g鐵反應需要硫酸的質(zhì)量為y，生成氫氣的質(zhì)量為z．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  98    152   2
5.6g  y    x    z
則$\frac{56}{5.6g}=\frac{98}{y}=\frac{152}{x}$=$\frac{2}{z}$，解得：x=15.2g，y=9.8g，z=0.2g；
所用稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{9.8g}{100g}$×100%=9.8%．
（3）制得硫酸亞鐵的質(zhì)量為15.2g，
故甲同學所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)$\frac{15.2g}{5.6g+100g-0.2g}$×100%≈14.4%
故答案為：
（1）5.6g．（2）9.8%．（3）14.4%．

點評 本題主要考查學生對金屬的化學性質(zhì)的認識，以及運用化學方程式和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)公式綜合分析和解決實際問題的能力．增加了學生分析問題的思維跨度，強調(diào)了學生整合知識的能力．