Question

17．科学兴趣小组的同学在老师的指导下，对用铁碳合金制作的井盖中单质铁的含量进行了测定．他们请老师将将一块破碎的井盖样品进行粉碎处理，四组同学各取12.0g粉末样品置于烧杯中，然后加入一定质量的稀硫酸，充分反应后，对烧杯中剩余固体进行称量．相关的实验数据记录如下：

组别编号	样品质量/g	加入稀硫酸质量/g	剩余固体质量/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）分析上表数据可知，编号为3组的同学其剩余固体质量的数据不合理．
（2）该井盖样品中单质铁的质量分数为多少？
（3）若某些组同学所用试剂恰好完全反应，反应后溶液中溶质的质量分数是多少？
（4）如果井盖已生锈，你认为要准确地测得样品中铁元素的质量分数，实验中测量“剩余固体质量”应该改成测量下列中的C（填字母）．
A．加入稀硫酸的体积
B．反应完全后烧杯中所有物质的质量
C．反应完全后烧杯中所有物质的质量和剩余固体质量．

Answer 1

分析 （1）铁与硫酸反应，碳与硫酸不反应，向一定量的合金中加入稀硫酸，加入的稀硫酸越多，剩余固体的质量应该越少，当铁反应完时剩余固体的质量不再减少．
（2）由上述实验可知剩余固体中只有碳，没有铁，固体前后减少的质量为铁的质量，根据$\frac{铁的质量}{样品的质量}$×100%可求出样品中铁的质量分数．
（3）根据1、2、4三组实验数据分析可知第4组实验中稀硫酸一定过量，只能是1、2两组实验恰好完全反应．
反应后溶液中溶质的质量分数=$\frac{溶质的质量}{反应后溶液的质量}$×100%，溶质是硫酸亚铁，可根据铁的质量求出，反应后溶液的质量=铁的质量+稀硫酸的质量-氢气的质量．
（4）样品中铁元素的质量分数=$\frac{铁元素的质量}{样品的质量}$×100%，样品的质量已知，铁元素的质量包括单质铁的质量和铁锈中铁元素的质量，实验中所测量的数据的目的就是要求出单质铁的质量和铁锈的质量

解答 解：（1）向12克样品中加入80克稀硫酸，剩余固体0.8克，剩余固体中一定有碳，可能还有剩余的铁；向12克样品中加入100克稀硫酸，剩余固体的质量只能比0.8克少，或者为0.8克，绝对不可能比0.8克大．故答案为：编号为3组的同学其剩余固体质量的数据不合理
（2）根据表中数据可知样品中铁的质量为12.0g-0.8g=11.2g，
单质铁的质量分数=$\frac{11.2g}{12.0g}$×100%=93.3%
答：井盖样品中单质铁的质量分数为93.3%
（3）设生成硫酸亚铁的质量为x，生成氢气的质量为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
反应后溶液中溶质的质量分数=$\frac{30.4g}{11.2g+80g-0.4g}$×100%=33.5%
答：反应后所得溶液中溶质的质量分数为33.5%．
（4）A、测出加入稀硫酸的体积并不能算出单质铁的质量和铁锈的质量．
B、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，只能求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量，并不能求出铁锈的质量．
C、测出反应完全后烧杯中所有物质的质量，可求出氢气的质量，进而求出单质铁的质量；测出剩余固体的质量，可用样品的质量-铁的质量-剩余固体的质量求出铁锈的质量，进而求出铁锈中铁元素的质量．最后用$\frac{铁元素的质量}{样品的质量}$×100%求出样品中铁元素的质量分数．
故选C
故答案为（1）3（2）93.3%
（3）33.5%
（4）C

点评 做化学计算题时有关反应前后减少的质量的计算比较多，因此学生一定要掌握规律，反应前后烧杯中总物质减少的质量一般为反应生成气体的质量，反应前后固体减少的质量一般为固体中参加反应的物质的质量