Question

某化学调查小组的同学到钢铁厂做社会调查．他们抽取组成完全相同的质量为2.84g、4.26g、6.23g的三份钢样（假设钢样中只含铁和碳），分别加入100g稀硫酸中进行实验（实验I、Ⅱ、Ⅲ），充分反应后，将得到的实验数据绘制出如图：
试回答（计算结果精确到0.1%）：
（1）写出实验中有关的化学方程式：

 

（2）实验I中铁参加反应的质量为

 

．
（3）稀硫酸完全参加反应的实验中，反应后溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析：（1）根据铁和硫酸会发生置换反应进行分析；
（2）对比实验I、实验II，可得，实验I中2.84g钢样与稀硫酸完全反应，根据铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气的化学方程式，由反应放出氢气的质量可计算参加反应铁的质量；
（3）由实验I的数据可知，2.84g钢样完全反应放出氢气0.1g，同样组成的钢样4.26完全反应可放出氢气0.15g；而实验III取钢样6.23g时结果得到氢气只有0.2g，说明钢样未完全反应，则稀硫酸不足，稀硫酸完全反应；此时所得溶液为硫酸亚铁溶液，然后计算溶质的质量分数，硫酸亚铁质量要根据反应的化学方程式，由生成氢气质量计算；而反应后溶液质量可根据质量守恒进行计算．

解答：解：（1）铁和硫酸发生反应生成硫酸亚铁和氢气，故答案为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（2）设实验I中参加反应的铁的质量为x，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.1g

56

x

=

2

0.1g

x=2.8g
故答案为：2.8g 
（3）由表中数据分析，实验Ⅲ中100g稀硫酸完全反应．
设实验Ⅲ生成硫酸亚铁的质量为x，消耗铁的质量为y．
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56        152    2
y         x     0.2g

152

2

=

x

0.2g

，

56

2

=

y

0.2g

，
x=15.2g    y=5.6g　
所得溶液中溶质的质量分数为

15.2g

100g+5.6g-0.2g

×100%=14.4%． 
答：反应后溶液中溶质的质量分数是14.4%．

点评：根据质量守恒定律，稀硫酸完全反应的实验III所得溶液质量=稀硫酸质量+钢样中参加反应铁的质量-生成氢气的质量．