Question

某同学为了测定某铜铁混合物中铜的质量分数，先取相同质量的混合物分别置于三个等质量（100g）的烧杯中，再分别加入稀硫酸充分反应，有关实验数据如下：

	第1杯	第2杯	第3杯
混和物质量	20g	20g	20g
稀硫酸质量	50g	100g	150g
反应后烧杯及其中物质质量	169.8g	219.6g	269.6g

请计算：（1）反应结束后第二个烧杯中产生的气体是______克．
（2）混合物中铜的质量分数为多少？
（3）向实验后的第三杯溶液中加入足量的铁粉，完全反应后过滤，将所得的滤液配成10%的FeSO₄溶液，需要向滤液中加入多少克水？（假设实验过程中溶液损失忽略不计）

Answer 1

解：（1）依据质量守恒定律可知反应结束后第二个烧杯中产生的气体是100g+100g+20g-219.6g=0.4g；
（2）根据实验数据可知：第3杯反应产生的氢气质量为：20g+150g+100g-269.6g=0.4g
设混合物中铁的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 2
x 0.4g

x=11.2g
混合物中铜的质量分数=×100%=44%
（3）由数据分析可知第三次实验多余50g稀硫酸，故如果加铁则由（2）的计算可知需加铁的质量是5.6g，则反应的铁的质量为5.6g+11.2g=16.8g
设生成的硫酸亚铁的质量是y，氢气的质量是z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 152 2
16.8g y z

y=45.6g z=0.6g
故反应后所得的溶液的质量是16.8g+150g-0.6g=166.2g
设配置成10%的硫酸亚铁需要加水的质量是w
×100%=10%
w=289.8g
故答案为：（1）0.4g；（2）混合物中铜的质量分数为44%；（3），需要向滤液中加入289.8g；
分析：（1）依据质量守恒定律可以计算出反应生成的氢气质量；
（2）分析表中数据，可知第3杯中金属锌已完全反应，根据反应前后质量差求得放出氢气质量，根据反应的化学方程式，由氢气质量求出混合物中锌的质量，即可求得混合物中铜的质量而计算出混合物中铜的质量分数；
（3）根据实验数据，第1杯中所加入的稀硫酸完全反应，由反应放出氢气质量计算所加稀硫酸中硫酸的质量，即可计算出所用稀硫酸的质量分数，即可依据反应方程式可以求出第三个反应加铁后生成的硫酸锌的质量，据此分析解答．
点评：根据质量守恒定律，由表中实验数据分析求得反应放出氢气的质量，体现实验数据的分析能力及解决问题的能力．