Question

我國鋼鐵產量居全球第一，占全球總產量的30%以上，我校興趣小組到鋼鐵廠做社會調查，取鋼樣（假設只含有鐵和碳）進行實驗．他們向組成完全相同的四份鋼樣粉末中分別加入100g稀硫酸溶液，充分反應后，測得的實驗數據如下表所示：

	實驗1	實驗2	實驗3	實驗4
每份鋼樣中加入稀硫酸的質量	100g	100g	100g	100g
鋼樣粉末質量	2.84g	4.26g	6.23g	7.51g
生成H2的質量	0.10g	0.15g	0.20g	0.20g

分析上表數據回答下列問題：
（1）寫出鋼樣中鐵與稀硫酸反應的化學方程式________；
（2）鋼樣粉末完全反應的實驗________；100g稀硫酸完全反應生成氫氣的質量________g；
（3）該稀硫酸中溶質的溶質質量分數是多少？（寫出計算過程）
（4）稀硫酸完全反應的實驗中，反應后溶液中溶質的質量分數是多少？（寫出計算過程）（結果保留至0.1%）

Answer 1

解：（1）鐵與硫酸反應生成了硫酸亞鐵和氫氣，反應的方程式是：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（2）由實驗1的數據可知，2.84g鋼樣完全反應放出氫氣0.10g，同樣組成的鋼樣4.26完全反應可放出氫氣0.15g；而實驗3取鋼樣6.23g時結果得到氫氣只有0.2g，說明鋼樣未完全反應，則稀硫酸不足，稀硫酸完全反應；由此可知，試驗4鋼樣未完全反應；
（3）設100g稀硫酸中溶質的質量為x，參加反應的鐵的質量為y，生成的硫酸亞鐵的質量為z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
56 98 152 2
y x z 0.2g

解得：x=9.8g y=5.6g z=15.2g
該稀硫酸中溶質的溶質質量分數是：=9.8%
（4）反應后溶液中溶質的質量分數是：=14.4%．
故答為：（1）Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑（2）3、4，0.2；（3）稀硫酸中溶質的溶質質量分數是9.8%；（4）反應后溶液中溶質的質量分數是14.4%．
分析：（1）根據鐵與硫酸的反應，寫出反應的方程式
（2）根據實驗1的數據可知，2.84g鋼樣完全反應放出氫氣0.10g，同樣組成的鋼樣4.26完全反應可放出氫氣0.15g；而實驗3取鋼樣6.23g時結果得到氫氣只有0.2g，說明鋼樣未完全反應，則稀硫酸不足，稀硫酸完全反應；由此可知，試驗4鋼樣未完全反應．
（3）根據硫酸與鐵反應的方程式，由氫氣的質量可求出硫酸、硫酸亞鐵的質量，再根據溶質的質量分數的計算公式求出求出稀硫酸中溶質的溶質質量分數
（4）根據以上數據和質量質量守恒定律可計算反應后溶液中溶質的質量分數．
點評：本題難度較大，主要考查了實驗數據的分析，根據分析出來的數據進行有關化學方程式的計算，從而培養學生分析問題的能力．