Question

某同學為探究銅鐵合金中鐵的質量分數，取該合金與稀硫酸反應，先后進行了三次實驗，實驗數據見下表：

實驗次數 項目	第一次	第二次	第三次
所取合金的質量/g	20	20	40
所加稀硫酸的質量/g	100	120	80
生成氫氣的質量/g	0.4	0.4	0.4

根據該同學的實驗，試回答以下問題：
（1）上表三次實驗中，合金里的鐵恰好完全反應時，消耗稀硫酸溶液的質量是______ g．
（2）該銅鐵合金中鐵的質量分數是多少？
（3）求第三次實驗所得溶液中硫酸亞鐵的質量分數．（精確至0.1%）

Answer 1

（1）第一次和第二次兩個實驗所加合金質量相同，而所加稀硫酸的質量不同，但最后產生氫氣的質量相同，說明第一次和第二次兩個實驗中合金均反應完，第二次實驗中的酸一定過量；第三次實驗與前兩次實驗相比，合金質量加倍，而稀硫酸的質量減少，但產生氫氣質量不變，所以20g合金反應完需要消耗稀硫酸80g；
（2）設合金中鐵的質量分數為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56             2
20x           0.4

56

2

=

20x

0.4

解得：x=56%
（3）設生成FeSO₄的質量為y
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       152
20×56%   y

56

152

=

20×56%

y

解得y=30.4g
所得FeSO₄溶液的質量=20×56%+80-0.4=90.8g
所以第三次實驗所得溶液溶質質量分數為

30.4g

90.8g

100%=33.5%
故答案為：（1）80；（2）該銅鐵合金中鐵的質量分數是65%；（3）求第三次實驗所得溶液中硫酸亞鐵的質量分數33.5%；