Question

1．科學興趣小組的同學為了測定某銅鐵合金的組成，取20克樣品于燒杯中，向其中分4次加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的稀硫酸，使之充分反應，每次所用稀硫酸的質(zhì)量及剩余固體的質(zhì)量記錄如表：

實驗序號	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀硫酸的質(zhì)量（克）	20	20	20	20
充分反映后剩余固體的質(zhì)量（克）	17.2	14.4	12.00	m

請分析回答下列問題：
（1）表格中m的值為12．
（2）此樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為40%．
（3）所用稀硫酸中硫酸的質(zhì)量分數(shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）分析反應及實驗數(shù)據(jù)：根據(jù)金屬活動性，合金中只有鐵可以與硫酸反應；根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由第1次實驗數(shù)據(jù)可知，每加入20g稀硫酸完全反應可放出20g-17.2g=2.8g，據(jù)此分析，第3次加入20g稀硫酸時放出氫氣質(zhì)量14.4g-12.0g=2.4g＜2.8g，可判斷此時合金中金屬鐵已完全反應，所以，第4次加入的稀硫酸不再放出氫氣；
（2）使用金屬鐵完全反應時剩余固體銅的質(zhì)量，計算樣品中金屬鐵的質(zhì)量，利用鐵的質(zhì)量與樣品的質(zhì)量比計算銅鐵合金樣品中鋅的質(zhì)量分數(shù)；
（3）使用第1次實驗數(shù)據(jù)，由生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)反應的化學方程式，計算參加反應硫酸的質(zhì)量，利用硫酸的質(zhì)量與所加稀硫酸的質(zhì)量比計算所用稀硫酸中硫酸的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由第1次實驗數(shù)據(jù)可知，每加入20g稀硫酸完全反應可放出20g-17.2g=2.8g，據(jù)此分析，第3次加入20g稀硫酸時放出氫氣質(zhì)量14.4g-12.0g=2.4g＜2.8g，可判斷此時合金中金屬鐵已完全反應，所以，第4次加入的稀硫酸不再消耗金屬而不再放出氫氣，因此充分反應后剩余固體的質(zhì)量仍為12g；
（2）銅鐵合金的樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{20g-12g}{20g}$×100%=40%；
（3）設所用稀硫酸中硫酸的質(zhì)量分數(shù)為x，
 H₂SO₄ +Fe═FeSO₄+H₂↑
 98     56
20g×x  20g-17.2g=2.8g
$\frac{98}{56}=\frac{20g×x}{2.8g}$  解得：x=24.5%
故答案為：（1）12；（2）40%；（3）所用稀硫酸中硫酸的質(zhì)量分數(shù)是24.5%

點評 計算所用稀硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)時，注意選取稀硫酸完全反應時的實驗數(shù)據(jù)即前三次實驗的數(shù)據(jù)進行計算．