Question

9．鋼鐵工業是一個國家的支柱產業之一．如圖1是工業煉鐵的基本生產流程示意圖．某同學采集了一些生鐵樣品（含雜質，雜質不溶于水，不與稀硫酸反應）采用如圖2所示裝置進行分析．分別稱得錐形瓶與棉花的質量為44.1g，生鐵樣品的質量為9.0g．在錐形瓶中加入適量稀硫酸后，立即開始記錄電子天平的示數，記錄數據如圖3．請認真分析數據，回答下列問題：

（1）小軍數據處理的圖象中正確的是B．

（2）計算樣品中鐵的質量（請寫明過程）．
（3）若所加的稀硫酸與鐵恰好完全反應，計算硫酸溶液的溶質質量分數（請寫明過程）．

Answer 1

分析 根據反應記錄數據，完全反應放出氫氣質量=159.0g-158.7g=0.3g，加入稀硫酸的質量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g；結合反應的化學方程式，由生成氫氣的質量計算生鐵中鐵的質量、反應生成硫酸亞鐵的質量等，完成分析和計算．

解答 解：（1）由于生鐵樣品中的雜質不溶于水且不與酸發生反應，因此反應停止后樣品的質量不為0；所以圖A所示的分析錯誤；
隨著生鐵不斷與稀硫酸反應，放出氫氣質量逐漸增大，至完全反應，放出氫氣的質量=159.0g-158.7g=0.3g；所以圖B的分析正確；
加入稀硫酸的質量=159.0g-44.1g-9.0g=105.9g，反應使溶液的質量逐漸增大，直到反應停止溶液質量不再改變；所以圖C的分析錯誤；
故選：B；
（2）（2）解：設反應的鐵的質量為x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56                 2
x                0.3g
得出x=8.4g                   
（3）設硫酸溶液中溶質硫酸的質量為y
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
98             2
y            0.3g
得出 y=14.7g
硫酸溶液的質量為159g-44.1g-9g=105.9g
硫酸溶液的溶質質量分數為14.7g/105.9g×100%=13.9%．
故答案為：（1）B；
（2）樣品中鐵的質量8.4g；                
（3）硫酸溶液的溶質質量分數13.9%．

點評 根據質量守恒定律，反應后所得溶液的質量=所加稀鹽酸的質量+參加反應鐵的質量-放出氫氣的質量．