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次加入相同溶質質量分數的稀硫酸，使之充分反應，每次所用稀硫酸的質量及剩余固體的質量記錄如表：

實驗序號	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀硫酸的質量（克）	20	20	20	20
充分反映后剩余固體的質量（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）此樣品中鐵的質量分數為40%．
（3）所用稀硫酸中硫酸的質量分數是多少？

Answer 1

分析 （1）分析反應及實驗數據：根據金屬活動性，合金中只有鐵可以與硫酸反應；根據質量守恒定律，由第1次實驗數據可知，每加入20g稀硫酸完全反應可放出20g-17.2g=2.8g，據此分析，第3次加入20g稀硫酸時放出氫氣質量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量，計算樣品中金屬鐵的質量，利用鐵的質量與樣品的質量比計算銅鐵合金樣品中鋅的質量分數；
（3）使用第1次實驗數據，由生成氫氣的質量，根據反應的化學方程式，計算參加反應硫酸的質量，利用硫酸的質量與所加稀硫酸的質量比計算所用稀硫酸中硫酸的質量分數．

解答 解：（1）根據質量守恒定律，由第1次實驗數據可知，每加入20g稀硫酸完全反應可放出20g-17.2g=2.8g，據此分析，第3次加入20g稀硫酸時放出氫氣質量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量仍為12g；
（2）銅鐵合金的樣品中鐵的質量分數=$\frac{20g-12g}{20g}$×100%=40%；
（3）設所用稀硫酸中硫酸的質量分數為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量分數是24.5%

點評 計算所用稀硫酸的溶質質量分數時，注意選取稀硫酸完全反應時的實驗數據即前三次實驗的數據進行計算．