Question

17．科學興趣小組的同學在老師的指導下，對用鐵碳合金制作的井蓋中單質(zhì)鐵的含量進行了測定．他們請老師將將一塊破碎的井蓋樣品進行粉碎處理，四組同學各取12.0g粉末樣品置于燒杯中，然后加入一定質(zhì)量的稀硫酸，充分反應后，對燒杯中剩余固體進行稱量．相關的實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

組別編號	樣品質(zhì)量/g	加入稀硫酸質(zhì)量/g	剩余固體質(zhì)量/g
1	12.0	80.0	0.8
2	12.0	80.0	0.8
3	12.0	100.0	1.0
4	12.0	100.0	0.8

（1）分析上表數(shù)據(jù)可知，編號為3組的同學其剩余固體質(zhì)量的數(shù)據(jù)不合理．
（2）該井蓋樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為多少？
（3）若某些組同學所用試劑恰好完全反應，反應后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？
（4）如果井蓋已生銹，你認為要準確地測得樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，實驗中測量“剩余固體質(zhì)量”應該改成測量下列中的C（填字母）．
A．加入稀硫酸的體積
B．反應完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量
C．反應完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量和剩余固體質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）鐵與硫酸反應，碳與硫酸不反應，向一定量的合金中加入稀硫酸，加入的稀硫酸越多，剩余固體的質(zhì)量應該越少，當鐵反應完時剩余固體的質(zhì)量不再減少．
（2）由上述實驗可知剩余固體中只有碳，沒有鐵，固體前后減少的質(zhì)量為鐵的質(zhì)量，根據(jù)$\frac{鐵的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%可求出樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)．
（3）根據(jù)1、2、4三組實驗數(shù)據(jù)分析可知第4組實驗中稀硫酸一定過量，只能是1、2兩組實驗恰好完全反應．
反應后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{溶質(zhì)的質(zhì)量}{反應后溶液的質(zhì)量}$×100%，溶質(zhì)是硫酸亞鐵，可根據(jù)鐵的質(zhì)量求出，反應后溶液的質(zhì)量=鐵的質(zhì)量+稀硫酸的質(zhì)量-氫氣的質(zhì)量．
（4）樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{鐵元素的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%，樣品的質(zhì)量已知，鐵元素的質(zhì)量包括單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹中鐵元素的質(zhì)量，實驗中所測量的數(shù)據(jù)的目的就是要求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹的質(zhì)量

解答 解：（1）向12克樣品中加入80克稀硫酸，剩余固體0.8克，剩余固體中一定有碳，可能還有剩余的鐵；向12克樣品中加入100克稀硫酸，剩余固體的質(zhì)量只能比0.8克少，或者為0.8克，絕對不可能比0.8克大．故答案為：編號為3組的同學其剩余固體質(zhì)量的數(shù)據(jù)不合理
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知樣品中鐵的質(zhì)量為12.0g-0.8g=11.2g，
單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{11.2g}{12.0g}$×100%=93.3%
答：井蓋樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)為93.3%
（3）設生成硫酸亞鐵的質(zhì)量為x，生成氫氣的質(zhì)量為y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       152    2
11.2g      x     y
  $\frac{56}{11.2g}$=$\frac{152}{x}$=$\frac{2}{y}$      
x=30.4g             y=0.4g
反應后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{30.4g}{11.2g+80g-0.4g}$×100%=33.5%
答：反應后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為33.5%．
（4）A、測出加入稀硫酸的體積并不能算出單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹的質(zhì)量．
B、測出反應完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量，只能求出氫氣的質(zhì)量，進而求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量，并不能求出鐵銹的質(zhì)量．
C、測出反應完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量，可求出氫氣的質(zhì)量，進而求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量；測出剩余固體的質(zhì)量，可用樣品的質(zhì)量-鐵的質(zhì)量-剩余固體的質(zhì)量求出鐵銹的質(zhì)量，進而求出鐵銹中鐵元素的質(zhì)量．最后用$\frac{鐵元素的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%求出樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)．
故選C
故答案為（1）3（2）93.3%
（3）33.5%
（4）C

點評 做化學計算題時有關反應前后減少的質(zhì)量的計算比較多，因此學生一定要掌握規(guī)律，反應前后燒杯中總物質(zhì)減少的質(zhì)量一般為反應生成氣體的質(zhì)量，反應前后固體減少的質(zhì)量一般為固體中參加反應的物質(zhì)的質(zhì)量