Question

某同学为探究铁合金中铁的质量分数，先后进行了三次实验，实验数据如下表：

实验次数 项目	第一次	第二次	第三次
所取合金的质量/g	20	20	40
所加稀硫酸的质量/g	100	120	80
生成氢气的质量/g	0.4	0.4	0.4

根据该同学的实验，试回答以下问题：
（1）上表三次实验中，合金里的铁恰好完全反应时，消耗稀硫酸溶液的质量是______g．
（2）该铜铁合金中铁的质量分数是多少？______；
（3）第三次实验所得溶液溶质质量分数为______（结果保留至0.1%）．

Answer 1

【答案】分析：（1）先对比分析第一次和第二次的实验数据，可以分析出要产生0.4g的氢气需要合金20g，所以在第三次试验中产生的0.4g氢气是20g合金与80g酸生成的；
（2）假设合金中铁的质量分数为x，则20g合金中铁的质量为20x，再根据铁与稀硫酸反应的方程式进行相关计算即可；
（3）第三次实验中的溶质是FeSO₄，FeSO₄的质量可以根据（2）中的计算结果求出，为30.4g，FeSO₄溶液的质量=铁的质量+硫酸的质量-生成氢气的质量．
解答：解：（1）第一次和第二次两个实验所加合金质量相同，而所加稀硫酸的质量不同，但最后产生氢气的质量相同，说明第一次和第二次两个实验中合金均反应完，第二次实验中的酸一定过量；
第三次实验与前两次实验相比，合金质量加倍，而稀硫酸的质量减少，但产生氢气质量不变，所以20g合金反应完需要消耗稀硫酸80g；
故答案为：80g；
（2）设合金中铁的质量分数为x，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56              2
20x             0.4
可得：=
解得：x=56%
故答案为：56%；
（3）设生成FeSO₄的质量为y，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56        152
20×56%    y
可得：=
解得y=30.4g
所得FeSO₄溶液的质量=20×56%+80-0.4=90.8g
所以第三次实验所得溶液溶质质量分数为100%=33.5%
故答案为：33.5%
点评：虽然溶液的质量=溶剂的质量+溶质的质量，但有时用这种方法计算溶液的质量会很复杂，这时采用整体法去计算溶液的质量会比较简单．